Seismic Analysis of Cylindrical Liquid Storage Tank (original) (raw)

Seismic loads estimation on the storage tanks for toxic and flammable liquids

Vìsnik Harkìvsʹkogo nacìonalʹnogo unìversitetu ìmenì V.N. Karazìna, 2021

Сєрікова Олена Миколаївна к.т.н.старший викладач кафедри прикладної механіки та технологій захисту навколишнього середовища Національний університет цивільного захисту України, вул. Чернишевська, 94, м. Харків, 61023, Україна ORCID: 0000-0003-0354-9720 Стрельнікова Олена Олександрівна д.т.н., доктор технічних наук, професор; провідний науковий співробітник зі спеціальності механіка деформівного твердого тіла; Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України вул. Пожарського,

Study of the Seismic Loads Influence on Liquid Hydrocarbon Storage Tanks Made of Nanocomposite Materials

Tehnogenno-ekologìčna bezpeka, 2024

Анотація Пошкодження резервуарів внаслідок землетрусу в сейсмонебезпечних та особливо в несейсмічних регіонах може призвести до серйозних соціальних, економічних та екологічних проблем, оскільки вони використовуються для зберігання важливих рідин, таких як вода для пиття та пожежогасіння, нафтопродукти та добрива. Резервуари для зберігання рідких вуглеводнів представляють особливий інтерес для наукової спільноти та широкої громадськості. Рідкі вуглеводні здебільшого легкозаймисті та вибухонебезпечні, отруйні та шкідливі, внаслідок витоку легко спричиняють катастрофічні аварії, такі як пожежа, вибух, серйозну загрозу життю людей та безпеці майна. Актуальним є дослідження властивостей матеріалів, що дозволяють забезпечити стабільну роботу резервуарів для зберігання рідких вуглеводнів в умовах природних і техногенних сейсмічних впливів. Метою роботи є дослідження впливу сейсмічних навантажень на резервуари для зберігання рідких вуглеводнів, виготовлених з нанокомпозитних матеріалів для покращення стану екологічної безпеки прилеглих територій. Використання композитних матеріалів із нановключеннями в резервуарах для зберігання екологічно небезпечних рідин, дозволяє підвищити надійність резервуарів в умовах сейсмічних навантажень та продовжити їх експлуатаційний строк при дії природних та техногенних впливів різного характеру. Результати розрахунків показали, що використання композитних матеріалів із нановключеннями у вигляді сталевих сфер є найкращим варіантом для екологічно безпечної експлуатації резервуарів при сейсмічних навантаженнях. Проведені розрахунки дозволили побудувати необхідні системи основних функцій для дослідження вимушених коливань, а також впливу поверхневого натягу та нелінійних ефектів на коливання оболонок з рідиною. Ключові слова: землетрус, сейсмічні навантаження, нанокомпозити, плескання, резервуари рідких вуглеводнів, екологічна безпека, навколишнє природне середовище.

Increasing the environmental safety level of poisonous and flammable liquid storage tanks under seismic loads

Ekologìčnì nauki, 2022

Резервуари для зберігання отруйних та легкозаймистих рідин (РЗОЛР) є надзвичайно важливою системою, яка широко використовується в різних галузях промисловості. Особливої гостроти в останні роки набуває проблема слабосейсмічних і несейсмічних територій, схильних до техногенних землетрусів, викликаних підземними вибухами, видобутком корисних копалин і антропогенними впливами. Основними факторами природно-техногенної сейсмічної обстановки територій міст та інших населених пунктів є складна структурно-тектонічна та геолого-літологічна будова територій, розвиток небезпечних геологічних процесів. Під час землетрусів природного або техногенного походження, резервуари для зберігання рідини не тільки спричиняють прямі екологічні катастрофи, але й спричиняють пожежі, вибухи, ядерні витоки, отруєння людей і тварин тощо. Дослідження природних і техногенних впливів на резервуари для зберігання рідини може зменшити екологічну небезпеку систем зберігання отруйних та легкозаймистих рідин. Метою роботи є підвищення рівня екологічної безпеки резервуарів зберігання отруйних та легкозаймистих рідин шляхом впровадження управлінських та інженерних рішень щодо безпечної експлуатації резервуарів при дії сейсмічних навантажень. Досліджено використання композиційних матеріалів з нановключеннями в резервуарах для зберігання отруйних та легкозаймистих рідин, що дозволяє підвищити надійність резервуарів при сейсмічних навантаженнях і продовжити термін їх служби під впливом природних і техногенних впливів різного характеру. Було запропоновано управляти впливами природних та техногенних факторів на РЗОЛР враховуючи моделі прогнозів сейсмічних навантажень та коливань рідин в РЗОЛР використовуючи алгоритм дій у ході проведення моніторингу за сейсмічними навантаженнями на резервуари для збереження отруйних та легкозаймистих рідин. Представлені інженерні рішення, підкріплені результатами математичного моделювання та управлінські рішення щодо керування впливами на техногенні екологічно небезпечні об'єкти дозволять підвищити рівень екологічної безпеки резервуарів зберігання отруйних та легкозаймистих рідин та запобігти виникненню надзвичайних ситуацій. Ключові слова: екологічна безпека, резервуари, легкозаймиста рідина, сейсмічні навантаження, техногенний вплив.

Seizmička Analiza Čeličnog Rezervoara Za Skladištenje Tečnosti Prema Evrokodu 8

Zbornik radova Građevinskog fakulteta, 2019

This paper is shows the results of the simplified analysis for the overall seismic response (basic shear force and momentum) for steel storage tank with different geometric characteristics and for different types of soil. Acceleration of soil is 0,4g. The tank's purpose is to store liquids such as sulfuric acid and water. The calculation has been done according to the regulation of Eurocode 8 and below is presented the analysis of obtained results.

Computer-Based Strength Analysis of Tank-Containers Under Impact

Mehanika mašin, mehanizmov i materialov, 2023

strain state of the tank-container. The distributions of normal, equivalent von Mises stresses, as well as deformations for two loading schemes are obtained. Using the Fatigue Tool of the Static Structural static analysis module, the number of cycles that the structure can withstand is determined, taking into account the equivalent stresses concentration areas. The conclusions are formulated based on the computational results, and the recommendations are offered to improve transportation safety and ensure the safety of cargo using tank-containers.

Reliability Control of Exploitation of Oil Storage Tanks Bases in Complex Geotechnical Conditions at Seismic Effects

Problemi ta perspektivi naftogazovoï promislovostì, 2018

Problematic issues of construction and operation of oil storage vertical steel tanks in complex geotechnical conditions (collapsible and peaty soils, silts, poured soils, hydraulic fills, flooded area), including the seismically unstable territories are systematized. The technique of seismic danger decreasing (increasing the seismic stability of the ground) for ensuring the accident-free operation of tanks during earthquakes of various intensities is proved. The practical experience of design solutions of the highly effective systems «manmade groundsfoundation-tank» in complex geotechnical conditions for static and dynamic effects (earthquakes, emergency technogenic loadings etc.) is given.

Analysis of spatial vibrations of coaxial cylindrical shells partially filled with a fluid

Computational Continuum Mechanics, 2018

Работа посвящена численному исследованию собственных колебаний горизонтально ориентированных упругих коаксиальных оболочек, кольцевой зазор между которыми полностью или частично заполнен сжимаемой вязкой жидкостью. Решение задачи осуществляется в трёхмерной постановке с использованием метода конечных элементов. Движение жидкости описывается в рамках акустического приближения в терминах потенциала скоростей. Соответствующие уравнения совместно с граничными условиями, отвечающими полному контакту на смоченных поверхностях, преобразуются с помощью метода Бубнова-Галёркина. Гидродинамические усилия находятся из тензора вязких напряжений. Математическая постановка задачи динамики тонкостенных конструкций основывается на вариационном принципе возможных перемещений, в который включены нормальные и тангенциальные компоненты сил, действующих со стороны жидкости на смоченные части упругих тел. При моделировании оболочек предполагается, что их криволинейные поверхности достаточно точно аппроксимируются совокупностью плоских сегментов, деформации которых определяются согласно классической теории пластин. Достоверность полученных результатов подтверждена путём сопоставления с известными из литературы данными для случая, когда весь объём кольцевого зазора заполнен идеальной жидкостью. Оценено влияние степени заполнения жидкостью и размера зазора на собственные частоты и соответствующие им формы колебаний коаксиальных оболочек с различными вариантами граничных условий. Продемонстрировано, что частичное заполнение приводит к расщеплению собственных частот колебаний, причём уменьшение объёма жидкости содействует росту их минимальных значений. Показано, что при некоторой величине зазора возможно появление смешанных форм колебаний не только в меридиональном, но и в окружном направлении.

Liquid vibration modeling in prismatic tanks with quarter baffles

Bulletin of V.N. Karazin Kharkiv National University, series «Mathematical modeling. Information technology. Automated control systems», 2019

Free vibrations of liquid in a rigid prismatic tank with vertical cross partitions are considered. These partitions divide the tank into four compartments. The partitions make it possible to reduce the amplitude of liquid sloshing in the tank under suddenly applied external loads due to earthquakes, terrorist attacks, emergencies, etc. It is assumed that the fluid is perfect and incompressible, and its motion is vortex-free. Under these conditions, there is a velocity potential that satisfies the Laplace equation. A non-leak condition is applied on the sides, bottom and partitions of the tank. On a free surface, kinematic and dynamic conditions are set. The kinematic condition is that the points of fluid that are on the free surface at the initial moment will remain on that surface for the entire subsequent motion. The dynamic condition is the equality of the fluid pressure on the free surface to the atmospheric pressure. An analytical solution of the boundary value problem for the ...

Computer Modeling of the Stress-Strain State of an Exploited Storage Tank for Petroleum Products

Южно-Сибирский научный вестник

Целью исследования является развитие методов многомерной интерполяции и аппроксимации как инструментов математического и компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния тонкостенных оболочек инженерных сооружений. Для достижения поставленной цели усовершенствовано дифференциальное уравнение моделирования напряженно-деформированного состояния упругой цилиндрической оболочки при осесимметричном нагружении для численного анализа напряженно-деформированного состояния цилиндрического резервуара с несовершенствами геометрической формы и получено его численное решение с помощью геометрических интерполянтов. Также реализован новый подход к учёту начальных условий дифференциального уравнения, который заключается в параллельном переносе численного решения в нужную точку, координаты которой соответствуют начальным условиям. Предложенный подход численного решения дифференциальных уравнений основан на геометрической теории многомерной интерполяции, реализованной в точечном исчи...

Concideration of foundation and seismic conditions of area in analysis of seismic resistance of reactor compartment

2015

Problem statement. Providing of safe exploitation of nuclear power plants, as well as a safety of staff and environment is a very important problem. A distinct feature of this problem is a necessity to provide not only a strength of structures, but also a safe functioning of all systems that control nuclear process. In particular, the influence of earthquake should be considered on constructions of buildings and structures of nuclear and thermal power plant, taking into account soil-structure interaction. According to IAEA’s SSD-9 recommendations, a risk of vibration of soil should be analyzed for each NPP connected with earthquakes soil that means researches, including general, detailed and microseismic zoning of the area works. One of the distinctive features of the considered problem is an evaluation of the seismicity of area and getting the response spectrum on the free surface. Purpose. Determination of seismic resistance of buildings of high category of safety with the example...