Seismic analysis of concrete structures within nuclear industry

• Main Author: Tabatabaei Araghi, Pedram
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Betongbyggnad 2014
• Subjects: Earthquake; nuclear power plants; seismic design; Eurocode 8; DNB; load combination; primary seismic beam; primary seismic column; high ductility class (DCH); SMART2013; finite element analysis; natural frequency; seismic analysis; elastic response spectrum; ground response spectrum; Jordbävning; kärnkraftverk; jordbävningsdimensionering; Eurokod 8; lastkombination; primära seismiska balkar; primära seismiska pelare; hög duktilitetsklass (DCH); finita element analys; egenfrekvens; seismisk analys; elastiskresponsspektra; markresponsspektra
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-147215

Earthquake has always been a hazard for civil structures and keeping the structures integrity during and after an earthquake is of vital importance. This phenomenon’s impact is sudden and there is little or no warning to make the preparations for this natural disaster. Much damage has been done on structures which have led to major collapses and loss of many lives. Civil structures such as nuclear power plants are designed to withstand earthquakes and in the event of a major seismic event, to shut down safely. The aim of this thesis is to present the seismic design procedures for concrete structures, in basic and detailed design, according to Eurocode 8. Also to describe and understand the difference between Eurocode 8 and the DNB in seismic analysis of nuclear power plants. To evaluate the use of DNB instead of Eurocode 8 with Swedish seismic conditions is also another aim in this thesis.  Loads and actions which apply on a structure in a seismic design and corresponding load combinations are presented for Eurocode 8 and the DNB. An example is also given to clarify the design of primary seismic beams and columns with high ductility class (DCH). A case study of a nuclear structure from a test project named SMART2013 has been made by analyzing and comparing the results from Eurocode 8 and the DNB with a finite element model in FEM-Design software. Natural frequencies of the model are compared with the tested model in SMART2013-project to evaluate the finite element modeling. The model is seismically analyzed with load combinations from Eurocode 8 and the DNB with Swedish elastic ground response spectrum with the probability of 10-5. Results obtained from the primary seismic beams and columns are compared and analyzed.  Being on the safe and conservative side of the design values is always preferred in seismic analysis of a vital and sensitive structure such as nuclear power plants. The results from this thesis shows that, purely structural, combination of Swedish elastic ground response spectrum with the Eurocode 8 load combination will give more conservative values than the DNB. === I stora delar av världen har jordbävningar alltid varit ett hot för byggnaders integritet. Karaktären av en jordbävning är plötslig och föranleds av små eller inga varningar. Om jordbävningen medför att byggnader kollapsar sker ofta stora förluster av människoliv direkt eller indirekt. Kärnkraftsverk är anläggningar som dimensioneras för att klara jordbävningar och ska kunna gå till säker avställning vid en sådan händelse. Syftet med föreliggande rapport är att presentera hur betongkonstruktioner dimensioneras för jordbävning enligt Eurokod 8. Rapporten redogör även för skillnader mellan att dimensionera enligt Eurokod 8 och DNB (Dimensionering av nukleära byggnadskonstruktioner) samt hur det slår att använda Eurokod med svenska seismiska förhållanden. Laster och lastkombinationer som används vid jordbävningsdimensionering av betongbyggnader är presenterad enligt både Eurokod och DNB. Ett exempel presenteras för att visa hur primära balkar och pelare med hög duktilitetsklass (DCH) dimensioneras för seismisk påverkan. En fallstudie av en nukleär byggnad från ett internationellt projekt, SMART2013, har använts för att analysera och utvärdera resultaten från Eurokod och DNB. Byggnaden har analyserats med finita element med programvaran FEM Design. Modellens riktighet har verifierats genom att jämföra bland annat egenfrekvenser med de från officiella rapporter från SMART2013. Byggnaden är analyserad för seismisk last enligt svenska förhållanden med markresponsspektra 10-5, och primära balkar och pelare har analyserats och utvärderats enligt både Eurokod och DNB.