Anasayfa İletişim Site Haritası
 
 
 
Çalkalanma

 

tecni systeme  KÜRESEL KAPLARDA ÇALKALANMA ETKİSİ VE TAŞIYICILARI

 

SIVILAŞTIRILMIŞ GAZ DEPOLAMA TANKI İÇİN BİR SİSMİK YALITIM SİSTEMİNİN VAKA ÇALIŞMASI

TECNI SYSTEME INSTITUTE için araştırma

Program sismik yalıtım, yüksek riske maruz endüstriyel tesislerin bileşenleri gibi yenilikçi anti-sismik tekniklerin uygulanabilirliklerini araştıracaktır.    

Bu araştırmanın amacı İtalya’da ve dışarıda geliştirilmiş, sismik tekniklerin uygulanabilirliğini ve endüstriyel tesisler için kullanışlılığını kanıtlamaktır.    

Bir kimya tesisinin gerçek bir bileşenini seçerek geliştirilen ve konvansiyonel sismik teknikler tarafından iyileştirilmiş şartlardaki riskin mukayesesi için geliştirilen araştırma.

Çalışma ANPA; ENEA ve Roma La Sapienza Üniversitesi ile ortaklaşa yürütülmüş ve aşağıda özetlenen 6 iş koluna bölünmüştür:
1.Bir kimya tesisinin tipik bileşeninin saptanması.
2.Tesisin bulunduğu mahalle uygun titreşim hareketi tasarımının tarifi.
3.Seçilen bileşenin mevcut yalıtımsız durumda hem mekanik, hem yapısal mühendislik veçheleri bakımından analizi.
4.İncelenen bileşen ve tasarımı için en uygun yalıtım sistemini seçmek.
5.Yalıtılan bileşenin, yalıtımın direnç üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi, işlevselliği, düzeni ve maliyetlerinin analizi.
6.Sonuçların diğer bileşenlere genellenmesi için kanıt toplanması.

Birinci aşama bir sıvılaştırılmış gaz, bütan, Enichem Priolo için bir tanka yol açtı. Şayet tesis yaklaşık 12,5m’lik onbir yüksek silindirik kolon üzerine oturan yaklaşık 21 m çapında bir küresel çelik tank ise, tankın boş olması durumunda toplam ağırlığı 315 ton, eğer tankın dolu (%80) olması durumunda yaklaşık 3315 ton dur ve tam dolusu (%100) 4143 ton ağırlığa sahiptir.    

- Tankın çapı                                                           D= 21,165 m.
- Merkez kolonu içeren çemberin çapı               Dg=20,512m.
- Topun merkezinden zemine mesafe               Ss= 0.022 m.
- Kolonların çapı                     H= 12.870m.
- Kolonların tabaka kalınlıkları                             d=   1.0660m.
- Sheet thickness oft he columns                       Sc=  0.0095m.
- Kolonların yüksekliği                                           L =  12,500m.
- Köşegenlerin kotu                                                h = 6810m.
- Köşegen bölgesi                                                  Ad= 9.62E-4m2

PAYIN TANIMI
Ağırlığı ve içindeki sıvı nedeniyle söz konusu yapının dikey yük ve dikey sisma etkisi altında olduğu varsayılmıştır. Bu etkilerle, boş kap, %40 dolu ve %80 tam dolu üç farklı yükleme koşulunu göz önüne alıyoruz

Tankın içindeki sıvılaştırılmış bütan gazının yoğunluğunun 6 KN / m3 ile karakterize olduğunu varsayarak üç yükleme koşulunda aşağıdaki ağırlık değerleri ortaya çıkar:
--%80 dolu tank ( koşul 1 ):                           P = 26520 KN
--%40 dolu tank ( koşul 2 ):                           P = 14810 KN
--Boş tank    ( koşul 3 ):                                  P =   3100 KN
Üçüncü aşama işletme koşulları kabuğun analizi ve sismik aktivite hareketi dâhil kazadan oluşuyordu. Bu bir sonlu unsur sayısal kodu kullanan ist modellemesi gerektirdi.  
Analiz hem dinamik özellikleri yani doğal frekansları ve daha sonraki sismik yalıtım için en iyi çözümlerin belirlemeleri için titreşim modlarını hem de seçilen çözümde gerilime yarayan elemanın durumunu mukayeseyi amaçlamaktadır

Analiz sonuçları aşağıdadır:
--İlk doğal frekans,  düşüktür, yaklaşık 1 Hz’e eşittir; taşıyıcı kolonlar üzerine merkezlenmiş kürenin sertçe bir hareketi ve deformasyonu ile karakterize bir titreşim moduna tekabül eder. Aslında esnektirler.

--Hesaplama, %80’e kadar bütan gazı ile doldurmaya tekabül eden dolu tank durumunda yapılmıştır, Bu ilk araştırmada sıvının yaklaşık çalkalanma hareketi dikkate alınmıştır.

--Şayet tank boş ise ilk doğal frekans 2.8 HZ civarındadır. Kolonların bazında azami gerilim çok yüksektir, ağırlık ve sismik yük altındaki miktardan daha yüksek, ANPA ve AENEA’da öngörülenin 1,4 önem faktörü ile çarpımı kadar.      




ÇALKALANMA SORUNU
Taşıyıcı kolonlu ve zemin üzerinde yükselmiş bir küresel tankın içinde kayan sıvı gazın ani yer değiştirmesi ile direklere aktarılan, bunlar için bir kırılma ve çökme riski oluşturan güçlü bir kuvvet ve sonuç olarak bütün bölgeye aktarılabilecek feci bir kaza ile sonuçlanabilecek ortam yaratıldı.


TECNI SYSTEME INSTITUTE.

KÜRESEL KAPLARDA VE TAŞIYICILARINDA ÇALKALANMA ETKİSİ

Bu çalışma yarım dolu küresel tankın küresel basıncının deprem tahriki altındaki tepkilerini inceler. Genellikle “çalkalanma” olarak anılan serbest yüzeye bağlı sıvı hareketi tank/taşıyıcı sisteminin tepkisine cevabı açısından baz kesme kuvveti ve devirme momenti anlamında detaylı olarak incelenmiştir.
Mevcut çalışma küresel kaplarda çalkalanmanın yarı analitik çözümü benimser ve taşıyıcılarının esnekliği dâhil kap davranışını tanımlamak için basitleştirilmiş mekanik bir model önerir.    
Mevcut sınaî uygulamalardan İki vaka çalışması dikkate alındı.   
Bu kaplarda çalkalanma etkilerinin önemi incelenmiştir. Ayrıca gerçek bir sismik olayın analizi ile elde edilen azami temel kesme ve devirme momenti spektral analiz prosedüründen elde edilen tekabül eden değerlerle karşılaştırıldı.  
Tablo 1: Küresel konteynırda çalkalanmanın frekansı {R = 1}.
Eigen değerlerin denklemin kesinliğine bağlı olduğunu ve bunun bir denklemde kullanılan işlevlerin karşılıklı olarak ortogonal olmadığını not etmek çok önemlidir.
Şekil 3’te frekansının ilk {temel} değişimi boyut N {n_N} kesinlik terimleri anlamında gösterilmiştir. 3 terimin {n = 3} gerekli olduğunu bu şekilde çok kesin bir doğruya ulaşılabileceğini not ediniz.

 

Tanktaki sıvıya uygulanan toplam güç FT basıncın kap cidarında sf tahrik yönünde {yani x yönü} entegrasyonu suretiyle elde edilir. Bu gücün iki bileşeni vardır, bir itici Fw ve çalkalayıcı Fs:  Burada Kb ayağın sağlamlığı/taşıyıcı sistemin tonajı ve X-XG küresel tankın zemine oranla görece yer değiştirmesidir. Ms sıvı kütlenin yarısı olduğunda ve çalkalanan kütle olarak anıldığında, bir çalkalanma modu üzerine temellenen toplam kuvvetin, tam çözümü varsayan tekabül eden gücün iyi bir yaklaşığıdır.

Eşitlikte ima edilen kuvvetler dengesi de dikkate alınmalıdır. 
Bu eşitlikte toplam yatay güç taşıyıcıların elastik güçleri tarafından dengelenmelidir ve dolayısıyla itici güç çelik tankın kütlesini içermelidir. Eşitlikte belirtildiği gibi çalkalanma bölümü için uygun entegrasyonu yürüterek, toplam güç kolayca elde edilir. Sismik yükleme altındaki yükseltilmiş küresel tankların tepkisi, Petro-kimya endüstrisindeki pratik uygulamalar dolayısıyla paniküler önemdedir. Burada iki vaka çalışması incelenmiştir: her ikisi de Yunanistan’da bulunan bir LNG terminali ve bir propilen terminali.
Temel üzerinde ortaya çıkan stresler (temel kesme, devirme momenti) basitleştirilmiş 2DOF model formülü ve son Yunanistan depremi, 1995 Kozani depremi zemin hareketi kaydı kullanılarak bilgisayara aktarıldı. 
Çıkan baz sonuçlar sıvı çalkantısının dikkate alınmadığı zamandaki tekabül eden değerlerle karşılaştırıldı.  İlaveten, mevcut çalışma süresince elde edilen kendi frekansları kullanılarak Yunan Sismik Yasası [21] genel hükümlerine göre bir spektral analiz yapıldı ve tekabül eden stres sonuçları da elde edildi.       
İtici harekette her sıvı kısmı tankın hareketini izlediğinden, beklendiği gibi Mw toplam sıvı kütlesi {323wMR) olur. 

Bir diğer önemli konu yukarıda belirtilen kuvvetlerin konumudur. 
Tank duvarına basınç daima normal olduğundan bu kuvvetler tankın merkezinde uygulanmıştır.
Bu gözlem rastgele bir seviyeye (sadece yarım dolu değil) kadar doldurulmuş küresel tanklara uygulanabilir ve bu tekabül eden devirme momentini elde etmek için önemlidir; yukarıdaki formülasyon ve çözüm tankın X(t) hareketinin bilindiğini varsayar.     
Ayaklar ve X-mesnetler sistemi tarafından taşınan bir küresel tank vakasında, sadece zemin hareketi Xg(t)  bilinir hâlbuki X(t) bilinmemektedir ve hesaplanmalıdır. 
X(t) belirlemek için gerekli ilave denklem temelde kuvvetlerin dengesidir:  toplam yatay atalet kuvveti FT, taşıyıcı kuvvet Fb tarafından dengelenmiştir (Şekil 4). Bu K B’nin ayak/mesnet taşıyıcı sisteminin sertliği olduğunda X-X G tankın zemine nazaran görece hareketi anlamına gelir.       
Yarım-tam dolu küresel tanklarda çalkalanma analitik çözüm serileri temelinde, deprem tahriki altındaki böyle tankları analizi için basitleştirilmiş bir model geliştirilmesi mümkündür.     
Bu basit formül kullanılarak iki tipik kabın sismik analizleri yapılmıştır.
Sonuçlar çalkalanmanın genel tepkiler ve özellikle temel kesme ve devirme momenti değerleri üzerinde kayda değer etkileri olduğunu göstermektedir.    
Ayrıca spektral analiz sonuçları mevcut analiz sonuçları ile karşılaştırıldı. Bu çalışma petrokimya endüstrisinin özellikle ilgi alanıdır ve yarım, dolu küresel sıvı depolama kaplarında çalkalanma etkisinin analizi için basit ve etkin bir araç sağlar. Sonuçların çalkalanma fenomeninin daha iyi anlaşılmasına ve daha güvenli terminal tasarımına katkı yapması beklenmektedir.

 

 
Sertifikalar
Sertifikalar için tıklayınız.
İnsan Kaynakları
Bizimle çalışmak için formu doldurunuz.
İletişim
İletişim bilgileri için burayı tıklayınız. >>
 
 
Web Design Atak Teknoloji