Seismic design of a modular container structure
Porvari, Elmeri (2023)
Diplomityö
Porvari, Elmeri
2023
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023032132729
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023032132729
Tiivistelmä
This master’s thesis covers a seismic analysis process of a modular container structure according to ASCE 7-16. The analyzed structure consists of five identical modules stacked on top of another. The structure is intended to be movable and therefore fulfill the requirements set by ISO 1496-1. There are two variants of the structure: one with eccentrically braced frames (EBF) and other structure is with similar bracing but analyzed as an ordinarily concentrically braced frame (OCBF). Both types dissipate energy utilizing seismic link. The difference in the structures is the link profile. EBF with smaller links yield earlier but behaves in significantly plasticizing manner in comparison to the OCBF, which is intended to yield only a little.
The seismic loads are calculated using modal response spectrum analysis. The analysis itself is done using Autodesk Robot Structural Analysis 2021 software. The load combinations are according to ASCE 7-16, and wind and seismic loads are included. In addition, the container module is analyzed to meet the requirements of ISO 1496-1 to gain certification to be used as a freight container.
The results indicated that both structures stand the desired earthquake, but the EBF structure stand only moderate winds and does not fulfill the requirements of ISO 1496-1. However, the OCBF structure stand the maximum wind scenarios and may gain the certification for an ISO 1496-1 freight container. Tämä diplomityö käsittelee modulaarisen konttirakenteen maanjäristymitoitus prosessia ASCE 7-16 mukasisesti. Tutkittava rakenne koostuu viidestä pinotusta identtisestä moduulista. Rakenteen on tarkoitus olla siirrettävissä ja moduulien tulee täyttää standardin ISO 1491-1 vaatimukset. Rakenteesta on kaksi variaatiota: epäkeskeisesti jäykistetyillä kehillä (EBF) ja toinen jäykistys järjestelmältään samanlainen, mutta tarkastelu tapahtuu keskeisesti jäykistettynä kehänä (OCBF). Molemmat rakenteet dissipoivat maanjäristysenergiaa seismisten linkkien avulla. Ero rakenteiden välillä on seismisen linkin poikkileikkauksen koko. EBF:llä on pienemmät linkit, jotka myötävät aikaseimmin. EBF rakenne käyttäytyy huomattavasti plastisemmin OCBF:ään verrattuna, jonka on tarkoitus myötää vain hieman.
Maanjäristys kuormat laskettu moodianalyysin ja vastaspekttrin avulla. Laskenta on suoritettu Autodesk Robot Structural Analysis 2021 laskentaohjelmalla. Kuormitusyhdistelmät on thety ASCE 7-16 standardin mukaan ja kuormiin sisältyy maanjäristys- ja tuulikuormat. Lisäksi moduulille suoritetaan laskenta ISO 1496-1 testien mukaisesti, jotta moduuli voidaan sertifioida rahtikontiksi.
Tuloksien perusteella molemmat rakenteet kestävät halutun maanjäristyksen, mutta EBF rakenne kestää vain keskisuuria tuulen nopeuksia, eikä se täytä ISO 1496-1 vaatimuksia. OCBF rakenne kuitenkin kestää suurimmat tuulennopeudet sekä se täyttää standardin ISO 1496-1 vaatimukset ja voidaan sertifioida rahtikontiksi.
The seismic loads are calculated using modal response spectrum analysis. The analysis itself is done using Autodesk Robot Structural Analysis 2021 software. The load combinations are according to ASCE 7-16, and wind and seismic loads are included. In addition, the container module is analyzed to meet the requirements of ISO 1496-1 to gain certification to be used as a freight container.
The results indicated that both structures stand the desired earthquake, but the EBF structure stand only moderate winds and does not fulfill the requirements of ISO 1496-1. However, the OCBF structure stand the maximum wind scenarios and may gain the certification for an ISO 1496-1 freight container.
Maanjäristys kuormat laskettu moodianalyysin ja vastaspekttrin avulla. Laskenta on suoritettu Autodesk Robot Structural Analysis 2021 laskentaohjelmalla. Kuormitusyhdistelmät on thety ASCE 7-16 standardin mukaan ja kuormiin sisältyy maanjäristys- ja tuulikuormat. Lisäksi moduulille suoritetaan laskenta ISO 1496-1 testien mukaisesti, jotta moduuli voidaan sertifioida rahtikontiksi.
Tuloksien perusteella molemmat rakenteet kestävät halutun maanjäristyksen, mutta EBF rakenne kestää vain keskisuuria tuulen nopeuksia, eikä se täytä ISO 1496-1 vaatimuksia. OCBF rakenne kuitenkin kestää suurimmat tuulennopeudet sekä se täyttää standardin ISO 1496-1 vaatimukset ja voidaan sertifioida rahtikontiksi.