Nonlinear behaviour of reinforced concrete conical tanks under hydrostatic pressure: Fid-Bau Portal

Nonlinear behaviour of reinforced concrete conical tanks under hydrostatic pressure

El Ansary, Ayman M

Among the different shapes available, conical vessels are commonly used as water reservoirs because of their large storage capacities. Motivated by the lack of guidelines available for their analysis and design in the existing codes of practice, this study focuses on analyzing reinforced concrete conical tanks under the effect of hydrostatic pressure. A finite element model (FEM), which accounts for material nonlinearity experienced in reinforced concrete, is developed. This nonlinearity is considered by implementing a concrete plasticity constitutive model in the developed FEM. Analysis of a set of 12 tanks with different practical dimensions is performed under hydrostatic water pressure. The variations of meridional and hoop stresses through the thickness of the tanks are determined by plotting the stresses at the outer faces of the tank’s wall. The effect of including material nonlinearity in the FEM on the deformed shape is assessed. The developed FEM is used to find the location of maximum deflection and stresses. The variations in the maximum deflection and stresses with the dimensional parameters of the conical vessel are reported.

Les formes des cuves contenant de l’eau sont variables. On se sert fréquemment de cuves de forme conique comme réservoirs d’eau en raison de leur capacité de stockage. Étant donné le manque de spécifications dont on dispose en matière d’analyse et de conception de cuves dans les codes de pratiques existants, la présente étude vise à analyser des réservoirs en béton armé de forme conique soumis aux effets de la pression hydrostatique. On développe un modèle d’éléments finis (MEF), qui permet d’expliquer la non-linéarité matérielle qui caractérise le béton armé. On tient compte de cette non-linéarité en appliquant un modèle constitutif de plasticité du béton dans le cadre du MEF développé. On procède à l’analyse d’un ensemble de 12 réservoirs de différentes dimensions pratiques soumis à la pression hydrostatique. On détermine les variations des contraintes méridiennes et circonférentielles qui s’exercent dans l’épaisseur des réservoirs en représentant graphiquement les contraintes présentes sur les faces externes des parois de ces mêmes réservoirs. On évalue les effets de l’incorporation de la non-linéarité matérielle dans le MEF sur la forme déformée. Le MEF développé sert à localiser la déviation et les contraintes maximales. On décrit également les variations de la déviation et des contraintes maximales ainsi que les paramètres dimensionnels de la cuve conique. [Traduit par la Rédaction]