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Bauingenieur - Ausgabe 11-2004, S. 506

FE-Berechnungsmethoden von zylindrischen Tankbauwerken unter Erdbebenbelastung

Zylindrische Tankbauwerke werden in der Petroindustrie zur Lagerung von Öl eingesetzt. Diverse Erdbeben in der Vergangenheit haben gezeigt, dass durch Erdbeben bedingte Sekundärschäden wie z.B. das Auslaufen von toxischen Substanzen oder das Entflammen des brennbaren Tankinhaltes oft größeren Schaden für die Umwelt verursachen als das Erdbeben selbst. Daher ist es notwendig bei der Bemessung dieser Tankbauwerke auch die Erdbebenbelastung zu berücksichtigen und geeignete Vorschriften zur erdbebensicheren Bauweise zu erstellen. Methoden dazu werden im Eurocode 8 vorgeschlagen. In dieser Arbeit wird ein alternativer Berechnungsansatz verfolgt, der hydrodynamische Drücke auf einfache Weise in einer dynamischen Finite Elemente Berechnung berücksichtigt. Interessant ist eine dynamische Berechnung insbesondere dann, wenn Maßnahmen zur Abminderung der Erdbebenlasten z.B. durch spezielle Erdbebenauflager, die gewissermaßen eine seismische Isolation bewirken, eingesetzt werden, da die Funktionalität eines Auflagers nur durch dynamische Analysen geprüft werden kann. Auch für die Untersuchung von unverankerten Tankbauwerken eignet sich diese Methode. Die Ergebnisse aus der dynamischen Berechnung werden auf ihre Gültigkeit und Anwendbarkeit überprüft, indem zusätzlich Berechnungen, basierend auf dem Eurocode 8, durchgeführt werden, wodurch eine Vergleichsmöglichkeit mit den üblicherweise angewendeten Normen geschaffen wird.

Numerical determination of the effects of seismic ground motion on cylindrical storage tanks

It is well known that some parts of Europe are in areas of high seismic risk, and within these areas there are numerous refineries and other petrochemical/industrial facilities. The motivation for this paper is to evaluate the seismic performance reliability of critical product storage tanks, in the face of high earthquake risk, through the use of detailed numerical methods. Concern for society, quality of life of surrounding communities and impact on the environment, forces policy makers to assess the risk of hazardous material releases from refineries and petrochemical facilities during earthquakes. In fact, a major seismic event in an industrialized area could damage (and has damaged in the past) process equipment, storage facilities and transfer (or lifeline) systems. The start of fires and the release of airborne toxic gases and/or volatile liquids may obstruct post-earthquake rescue operations and can have major social and economic consequences. In this paper the hydrodynamic pressure distribution in the cylindrical tank during seismic ground motion is first determined following well established criteria and is then used in a dynamic analysis to determine (a) the stress distribution in the cylindrical tank and (b) the ultimate failure mode of the structure. The results and findings of the dynamic analysis are then compared to results obtained following the specifications laid out in Eurocode 8.

Autor(en):
Nußbaumer, G.; Dorfmann, A.

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