SEISMIC BEHAVIOR OF SILOS WITH DIFFERENT HEIGHT TO DIAMETER RATIOS CONSIDERING GRANULAR MATERIAL-STRUCTURE INTERACTION

چكيده سيلوها سازه‌هايي هستند كه براي ذخيره كردن انواع مختلف مصالح دانه‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. رفتار ديناميكي سيلوها تحت اثر بارهاي لرزه‌اي بسيار پيچيده است. در اين مقاله رفتار لرزه‌اي سيلوهاي فولادي با نسبتهاي ارتفاع به قطر مختلف با درنظر گرفتن اندركنش مصالح دانه‌اي و سازه با استفاده از نرم افزار اجزا محدود ABAQUS مورد بررسي قرار گرفته است. ديواره‌ سيلو با استفاده از المانهاي پوسته‌اي مدلسازي شده و رفتار آن خطي در نظر گرفته شده است. رفتار لرزه‌اي مصالح دانه‌اي ذخيره شده در داخل سيلو بسيار غيرخطي بوده و شرح رفتار غيرخطي آن بسيار پيچيده است. تيوري هيپوپلاستيسيته نرخ تغييرات تنش را به صورت تابعي از تنش، نرخ تغييرات كرنش و نسبت تخلخل شرح مي‌دهد. مصالح دانه‌اي ذخيره شده در داخل سيلو با استفاده از المانهاي سه بعدي مدلسازي شده و رفتار آن با استفاده از يك مدل ساختاري هيپوپلاستيك در نظر گرفته شده است. براي مدلسازي اندركنش بين ديواره سيلو و مصالح ذخيره شده در داخل سيلو مدلسازي تماس سطح به سطح با در نظر گرفتن قانون اصطكاك كولمب مورد استفاده قرار گرفته است. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهند كه رفتار لرزه‌اي سيلوها به نسبت ارتفاع به قطر سيلو وابسته است و در حاليكه در نظر گرفتن يك مقدار ثابت براي توزيع شتاب در ارتفاع سيلو به فشارهاي طراحي محافظه‌كارانه براي يك سيلوي چاق براساس Eurocode 8 منجر مي‌شود، اين فرض براي يك سيلوي بلند و لاغر محافظه‌كارانه نيست.

Abstract Silos are structures that are used for storing different types of granular material. Dynamic behavior of silos under seismic loads is very complex. In this paper seismic behavior of steel silos with different height to diameter ratios is investigated by considering granular material-structure interaction using ABAQUS finite element package. Silo wall is modeled by shell elements and its behavior is considered elastic, seismic behavior of granular material inside silo is highly nonlinear and requires a complex nonlinear description of the granular material. The hypoplasticity theory describes the stress rate as a function of stress, strain rate and void ratio. The granular material is modeled by solid elements and its behavior is considered with a hypoplastic constitutive model, for modeling of interaction between silo wall and granular material, surface to surface contact with coulomb friction law is considered between silo wall and granular material. The results show that the seismic behavior of silos is dependent on the height to diameter ratio of the silo and while considering a constant value for the distribution of acceleration in the height of silo leads to conservative design pressures for a squat silo based on Eurocode 8, this assumption is not conservative for a slender silo.