|
L (мм) L (mm) L (mm) w (mm) w (mm) |
|
|
Рисунок A.13 - Довжина відриваємої частини основи незаанкерованих в грунті циліндричних резервуарів з фіксованим дахом, як функція вертикального відриву біля краю [4] Figure A.13 - Length of uplifted part of the base in fixed-roof unanchored cylindrical tanks on ground as a function of the vertical uplift at the edge [4] |
|
|
A.9.4 Радіальні мембранні напруги в плиті основи [17], [18] Оцінка мембранної напруги rb в плиті основи, обумовленої відривом, наведена в [17]: |
A.9.4 Radial membrane stresses in the base plate |17|, |18| An estimate of the membrane stress rb, in the base plate due to uplift is given in [17]: |
|
(А.60) |
|
|
де: s - товщина плити основи; p - тиск на підставу; =1 – L/(2R), де L = відриваєма частина основи. Коли відбувається істотний відрив резервуарів великого діаметру, напружений стан у відриваємій частині плити основи в кінцевому граничному стані домінує за рахунок згину плити (включаючи ефект тиску, що впливає на основу резервуару), а не мембранні напруги. У таких випадках для розрахунку напруженого стану слід використовувати метод кінцевих елементів. |
where: s is the thickness of the base plate; p is the pressure on die base; =1 – L/(2R), with L = uplifted part of the base. When significant uplift takes place in large diameter tanks, the state of stresses in the uplifted part of the base plate at the ultimate limit state is dominated by plate bending (including the effect of the pressure acting on the tank base), not by membrane stresses. In such cases the finite element method should be used for the calculation of the state of stresses. |
|
A.9.5 Пластичне обертання плити основи Рекомендується проектувати кільце з окраєк днища резервуару з товщиною меншою, ніж товщина стінки, щоб уникнути деформацій вигину біля основи стінки. Обертання пластичного шарніру в основі резервуару повинно бути сумісним з наявною здатністю до деформації вигину. Для максимально допустимих деформацій сталі, що становлять 0,05, і постульованої довжини шарніра пластичності, рівної 2s, максимально допустиме обертання становить 0,20 рад. Згідно |
A.9.5 Plastic rotation of the base plate It is recommended to design the bottom annular ring with a thickness less than the wall thickness, so as to avoid flexural yielding at the base of the wall. The rotation of the plastic hinge in the tank base should be compatible with the available flexural deformation capacity. For a maximum allowable steel strain of 0,05 and a postulated length of the plastic hinge equal to 2s, the maximum allowable rotation is 0,20 rads. From Figure A. 14 the rotation associated to an uplift at the edge w and a base separation of L is: |
|
(A.61) |
|
|
яке повинно бути менше, ніж оцінена здатність повороту, що становить |
which should be less than the estimated rotation capacity of 0,20 radians. |
|
Рисунок A.14 - Пластичне обертання плити основи що відриваємого резервуару [8] Figure A.14 - Plastic rotation of base plate of uplifting tank [8] |
|
|
A.10 Верифікації для сталевих резервуарів A.10.1 Введення Цілісність ділянки кута між плитою основи і стінкою резервуарів з анкерним кріпленням або без такого, слід перевіряти при механічних напруженнях і деформаціях, прогнозованих на підставі розрахунку для сейсмічної проектної ситуації. Крім того, стійкість стінки резервуару поблизу основи і над основою слід перевіряти на предмет двох можливих видів руйнування. |
A. 10 Verifications for steel tanks A.10.1 Introduction The integrity of the corner region between the base plate and the wall of anchored or unanchored tanks should be verified under the stresses and strains predicted there from the analysis for the seismic design situation. In addition, the stability of the tank wall near the base and above the base should be verified for two possible failure modes. |
|
A.10.2 Верифікація пружною втрати стійкості Дана форма втрати стійкості спостерігається в тих частинах оболонки, де товщина зменшена по відношенню до товщини основи, та/або внутрішній тиск (який має стабілізуючий ефект) також зменшено по відношенню до максимального значення, що досягається в основі. Для резервуарів з постійною або змінною товщиною стінок, перевірку на пружну втрату стійкості слід проводити біля основи, а також у стінці над основою. Завдяки стабілізуючому ефекту внутрішнього тиску, перевірка повинна базуватися на мінімальному можливому значенні внутрішнього тиску в сейсмічній проекній ситуації. Перевірка може виконуватися у відповідності з стандартом Як альтернатива можуть бути перевірені наступні нерівністі [19]-[23]: |
А.10.2 Verification of elastic buckling This form of buckling has been observed in those parts of the shell where the thickness is reduced with respect to the thickness of the base and/or the internal pressure (which has a stabilising effect) is also reduced with respect to the maximum value attained at the base. For tanks of constant or varying wall thickness, the verification for elastic buckling should take place at the base as well as in the wall above the base. Due to the stabilising effect of the internal pressure, the verification should be based on the minimum possible value of the interior pressure in the seismic design situation. The verification may be performed in accordance with EN 1993-1-6:200X. As an alternative, the following inequality may be verified [19]-[23] |
|
(A.62) |
|
|
де: m - максимальна вертикальна мембранна напруга, |
where: m is the maximum vertical membrane stress, |
|
(A.63) |
|
|
ідеальна критична напруга втрати стійкості для циліндрів, навантажених осьовим стиском, та |
is the ideal critical buckling stress for cylinders loaded in axial compression, and |
|
(A.64) |
|
|
де: |
where: |
|
(A.65) |
|
|
з p, що позначає мінімальний можливий внутрішній тиск в сейсмічній проектній ситуації, |
with p denoting the minimum possible interior pressure in the seismic design situation, |
|
(A.66a) |
|
|
, якщо: (if:) 2 2 (A.66b) |
|
|
з |
with |
|
(A.67) |
|
|
і /s позначає відношення максимальної амплітуди недосконалості до товщини стінки, яка може бути прийнята як [8]: |
and /s denoting the ratio of maximum imperfection amplitude to wall thickness, which may be taken as [8]: |
|
(A.68) |
|
|
де: a = 1 для нормального будівництва a = 1,5 для якісного будівництваa = 2,5 для високоякісного будівництва |
where: a = 1 for normal construction a = 1,5 for quality construction a = 2,5 for very high quality construction |
A.10.3 Пружно-пластичне руйнуванняДана форма втрати стійкості (“нога слона”) зазвичай відбувається близько до основи резервуару внаслідок комбінації вертикальних стискаючих напружень і кільцевих розтягуючих напружень, що викликає непружний двовісний напружений стан. В резервуарах зі змінною товщиною стінки, верифікацію для даного режиму втрати стійкості не слід обмежувати перерізом, близьким до основи резервуара, а слід розширити на нижні перерізи всіх частин стінки, які мають постійну товщину.Емпіричне рівняння, розвинуте в [24] - [25] для перевірки цієї форми нестійкості має вигляд: |
A.10.3 Elastic-plastic collapse This form of buckling (‘elephant's foot’) normally occurs close to the base of the tank, due to a combination of vertical compressive stresses and tensile hoop stresses inducing an inelastic biaxial state of stress. In tanks with variable wall thickness, verification for this mode of buckling should not be limited to the section close to the base of the tank, but should extend to the bottom section of all parts of the wall which have constant thickness. The empirical equation developed in [24]-[25] to check this form of instability is: |
|
(A.69) |
|
|
де |
where: |
|
- межа текучості матеріалу стінки резервуара в MПa; fy - максимальне можливий внутрішній тиск в ситуаціях, пов'язаних з в проектній сейсмічній ситуації, в MПa. |
is the yield strength of the tank wall material in MPa; fy is the maximum possible interior pressure in the seismic design situation, in MPa. |
|
Посилання [1] Хабенбергер, Й. і Шварц, Й., Ефекти демпфування текучого середовища в циліндричних резервуарах для зберігання рідини. Інженерна сейсмологія і динаміка конструкцій, 2005, 33. [2] Фішер, Ф. Д.; Раммершторфер, Ф. Г. і Шарф, К., Сейсмостійке проектування резервуарів для зберігання рідини з анкерним кріпленням або без такого в умовах тривимірної сейсмічної дії. Останні досягнення динаміки споруд, Шюллер, Г. Л. (редактор). Шпрінгер Ферлаг, 1991. [3] Раммесшторфер, Ф. Г., Шарф, К., Фішер, Ф. Д. та Зеебер Р., Руйнування резервуарів, збуджених землетрусом, Res Mechanica. 1988, 25, 129-143. [4] Шарф К., Вклад в розуміння поведінки наземних резервуарних конструкцій під впливом землетрусу, Прогресивний звіт VDI, Ряд 4. Будівельно-інженерна справа, Nr. 97, Видавництво VDI, Дюссельдорф, 1990. [5] Керівнці вказівки з сейсмостійкого проектування систем нафто- і газопроводів. Американське товариство інженерів-будівельників. Технічна рада з інженерної сейсмології життєво важливих комунікацій 1987. [6] Малотра П. К., Сейсмічна реакція спирающихся на грунт, незаанкерованих резервуарів для зберігання рідини, Американське товариство інженерів-будівельників, Журнал проектування будівель, 1997, 123, 440-449. [7] Фішер, Ф. Д., Зеебер, Р., Динамічна реакція вертикально збуджених резервуарів для зберігання рідини з урахуванням взаємодії рідина - грунт. Інженерна сейсмологія і динаміка споруд. 1988, 16, 329-342. [8] Прістлі, М. Дж. Н. (редактор), Девідсон, Б. Дж., Хоні, Г. Д., Хопкінз, Д. К., Мартін Р. Дж., Ремзі, Г., Вессі, Дж . В. і Вуд Дж. Х., Сейсмостійке проектування резервуарів - Рекомендації групи дослідження Новозеландського національного суспільства інженерної сейсмології. Грудень 1986. [9] Кім, Дж. К., Кох, Х. М. і Квак І. Й., Динамічна реакція прямокутних гнучких контейнерів, що містять текучі середовища. Американське товариство інженерів-будівельників, Журнал інженерної механіки, 1996, 122 (9), 807-817. [10] Велетсос, Б. С., Динаміка системи будівля - фундамент і геотехнічна механіка. Редактор. У. Дж. Холл, ««Прентіс Хол », Inc.», Енглвуд кліффс, Нью-Джерсі, 1977, 333-361. [11] Велетсос, А. С. і Ю Тань, Ефекти взаємодії між грунтом і конструкцією для резервуарів зберігання рідин з боковим збудженням. Інженерна сейсмологія і динаміка конструкцій, 1990, 19, 473-496. [12] Велетсос, А. С., Ю Тань, і Х. Т. Тань, Динамічна реакція резервуарів для зберігання рідин з гнучкою опорою. Американське товариство інженерів-будівельників, Журнал проектування будівель, 1992, 118(1), 264-283. [13] Хабенбергер, J. і Шварц, Й., Сейсмічна реакція резервуарів для зберігання рідин з гнучкою опорою і анкерним кріпленням, Матеріали 13-ої Європейській конференції з інженерної сейсмології, Лондон, 2002. [14] Газетас, Г., Аналіз вібрацій фундаментів машин: сучасний стан. Динаміка грунтів та інженерна сейсмологія. 1983, 2(1), 2-43. [15] Малотра, П. К., Практичний нелінійний сейсмічний розрахунок резервуарів. Спектри землетрусів. 2000, 16(2), 473-492. [16] Пік, Р. і Jenning, P. C., Спрощeнний розрахунок резервуарів без анкерного кріплення. Інженерна сейсмологія і динаміка конструкцій, 1988, 16, 1073-1085. [17] Камбре Ф. Дж., Розгляд реакцій на землетрус широких резервуарів для зберігання рідини, отчeт EERC 82/25, 1982. [18] Фішер, Ф. Д.; Раммершторфер, Ф. Г. і Шрайнер, Розтяжна піднята смуга. Acta Mechanica. 1989, 80, 227-257. [19] Роттер, Дж. М., Втрата стійкості підтримуваних грунтом циліндричних сталевих бункерів при вертикальних стискаючих навантаженнях на стінки, Матеріали Конференції з металевих конструкцій, Інститут інженерів Австралії, Мельбурн, 1985, 112-127. [20] Роттер, Дж. М., Втрата стійкості циліндричних оболонок під осьовому стисканні, в: “Втрата стійкості тонких металевих оболонок”, редактори Дж. Г. Тінь і Дж. М. Роттер, спое, Лондон , 2004, 42-87. [21] Роттер, Дж. М. і Хулл, Т. С., Навантаження на стінки широких низьких сталевих бункерів при землетрусах, Інженерні споруди, 1989, 11(3), 139-147. [22] Гейлорд, Е. Х. і Гейлорд, К. Н., Проектування сталевих бункерів для сипких твeрдих матеріалів, 1984, «Прентіс Хол». [23] Трейхі, Н. С., Абель, А., Ансуріан, П., Ірвін, Х. М. і Роттер, Дж. М. Конструктивне проектування сталевих бункерів для сипких твeрдих матеріалів, Австралійський інститут сталевих конструкцій, 1983, Сідней. [24] Роттер, Дж. М., Локальне непружне руйнування тонкої сталевої оболонки, що знаходиться під тиском дії осьового стиску, Американське товариство інженерів-будівельників, Журнал проектування будівель, 1990, 116(7), 1955-1970. [25] Роттер, Дж. М., Сейде, П., Про проектування не укріплених оболонок, схильних до осьового навантаження і внутрішнього тиску. Матеріали колоквіуму ECCS по стійкості конструкцій плит і оболонок. Гентський університет, 1987, 539-548. [26] Фішер, Ф. Д. і Раммершторфер, Ф. Г., Поєднання расплeсківанія з рухом стінок в сейсмічно збуждeних резервуарах. Міжнародний журнал судин і трубопроводів, що працюють під тиском, 1999, 76, 693-709. |
References [1] Habenberger, J. and Schwarz, J., Damping effects of the fluid in cylindrical liquid storage tanks. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2005, 33. [2] Fischer, F.D.; Rammerstorfer, F.G. and Scharf, K., Earthquake Resistant Design of Anchored and Unanchored Liquid Storage Tanks under Three-dimensional Earthquake Excitation. Structural Dynamics Recent Advances, Schueller, G.L. (Ed.). Springer Verlag. 1991. [3] Rammesstorfer, F.G., Scharf, K., Fischer, FD. and Seeber R., Collapse of Earthquake Excited Tanks, Res Mechanica. 1988,25, 129-143. [4] Scharf K., Beitrage zur Erfassung des Verhaltens von erdbebenerregten, oberirdischen Tankbauwerken, Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 4. Bauingenieurwesen, Nr. 97, VDI Verlag, Dusseldorf, 1990. [5] Guidelines for the Seismic Design of Oil and Gas Pipeline Systems. ASCE Technical Council on Lifeline Earthquake Engineering. 1987. [6] Malhotra P.K., Seismic Response of Soil-Supported Unanchored Liquid-Storage Tanks, ASCE, Journal of Structural Engineering, 1997,123,440-449. [7] Fischer, F.D., Seeber, R., Dynamic Response of Vertically Excited Liquid Storage Tanks considering Liquid-Soil-Interaction. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 1988,16,329-342. [8] Priestley, M.J.N (Ed), Davidson, В J., Honey, G.D, Hopkins, DC, Martin, R.J., Ramsay, G., Vessey, J.V. and Wood, J.H., Seismic Design of Storage Tanks -Recommendations of a Study Group of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering. December 1986. [9] Kim, J.K., Koh, H.M. and Kwack, I. J., Dynamic Response of Rectangular Flexible Fluid Containers ASCEtJournal of Engineering Mechanics, 1996,122(9), 807-817. [10] Veletsos, B.S., Dynamics of Structure - Foundation Systems - Structural and Geotechnical Mechanics. Ed. W.J. Hall, Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1977,333-361 [11] Veletsos, A.S. and Yu Tang, Soil-Structure Interaction Effects for Laterally Excited Liquid Storage Tanks. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1990,19,473-496. [12] Veletsos AS., Yu Tang, and H.T. Tang, Dynamic Response of Flexibly Supported Liquid Storage Tanks. ASCE, Journal of Structural Engineering, 1992,118(1), 264-283. [13] Habenberger, J. and Schwarz, J., Seismic Response of Flexibly Supported Anchored Liquid Storage Tanks, Proc. 13th European Conference on Earthquake Engineering London, 2002. [14] Gazetas, G., Analysis of Machine Foundation Vibrations: State-of-the-Art. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 1983, 2(1), 2-43. [15] Malhotra, P.K., Practical Nonlinear Seismic Analysis of Tanks. Earthquake Spectra. 2000,16(2), 473-492. [16] Peek, R. and Jenning, F.C., Simplified Analysis of Unanchored Tanks. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1988, 16, 1073-1085. [17] Cambra F.J., Earthquake Response Considerations of Broad Liquid Storage Tanks, Report EERC 82/25, 1982. [18] Fischer, F.D.; Rammerstorfer, F.G. and Schreiner, The Extensible Uplifted Strip. Acta Mechanica. 1989, 80, 227-257. [19] Rotter, J.M., Buckling of Ground-Supported Cylindrical Steel Bins under Vertical Compressive Wall Loads, Proc, Metal Structures Conference, Institution of Engineers of Australia, Melbourne, 1985, 112-127. [20] Rotter, J.M., Buckling of cylindrical shells under axial compression, in Buckling of Thin Metal Shells, eds J.G Teng & J.M Rotter, Spon, London, 2004,42-87. [21] Rotter, J.M. and Hull, T.S., Wall Loads in Squat Steel Silos during Earthquakes, Engineering Structures, 1989,11(3), 139-147. [22] Gaylord, E.H. and Gaylord, C.N., Design of Steel Bins for Storage of Bulk Solids, 1984, Prentice Hall. [23] Trahair, N.S., Abel, A., Ansourian, P, Irvine, H.M. and Rotter, J.M. Structural Design of Steel Bins for Bulk Solids, Australian Institute of Steel Construction, 1983, Sydney. [24] Rotter, J.M., Local Inelastic Collapse of Pressurised Thin Cylindrical Steel Shells under Axial Compression, ASCE, Journal of Structural Engineering, 1990,116(7), 1955-1970. [25] Rotter, J.M., Seide, P., On the Design of Unstiffened Shells Subjected to an Axial Load and Internal Pressure. Proc of ECCS Colloquium on Stability of Plate and Shell Structures. Ghent University, 1987, 539-548. [26] Fischer, F.D. and Rammerstorfer, F.G., Coupling of Sloshing with the Wall Motion in Seimically Excited Tanks. Intl Journal of Pressure Vessel and Pipings 1999, 76, 693-709. |
