Σχεδιασμός Μεταλλικής Δεξαμενής Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται µε τον σχεδιασμό της εσωτερικής κυλινδρικής μεταλλικής δεξαμενής Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (ΥΦΑ). Εξετάζεται η διαδικασία σχεδιασμού της µε βάση τους αντίστοιχους Ευρωκώδικες για τις δεξαμενές, ΕΝ 14620-2:2006, ΑΡΙ 650 και µέσω αναλύσεων µε λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά γενικά περί φυσικού αερίου και ΥΦΑ και παρουσιάζονται οι διάφοροι τύποι δεξαμενών ΥΦΑ. Εκτενέστερη αναφορά γίνεται για τα στάδια ανέγερσης, θεμελίωσης αλλά και το σχεδιασμό της εσωτερικής δεξαμενής. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή των φορτίων που λαμβάνονται υπ’ όψιν στο σχεδιασμό των μεταλλικών δεξαμενών σύμφωνα µε τους Ευρωκώδικες. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι μέθοδοι ελέγχου µε βάση τον Ευρωκώδικα 1993-1-6 που αφορά την αντοχή και την ευστάθεια κατασκευών από κελύφη αλλά και οι έλεγχοι για χαλύβδινές δεξαμενές από την παράγραφο Α10 του Ευρωκώδικα 1998-4. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται εφαρμογή των όσων περιγράφηκαν προηγουμένως σε πραγματική δεξαμενή μεταβλητού πάχους κελύφους, διαμέτρου 84m και ύψους 37,61m. Αρχικά παρουσιάζονται οι προδιαγραφές και οι περιορισμοί της δεξαμενής. Στη συνέχεια γίνεται ο υπολογισμός των δράσεων που πρέπει να ληφθούν υπ’ όψιν, όπως περιγράφηκε στο δεύτερο κεφάλαιο. Τέλος γίνεται ο υπολογισμός της τέμνουσας βάσης, της ροπής ανατροπής και οι έλεγχοι για μη αγκυρωμένες δεξαμενές σε έδαφος από τον Ευρωκώδικα 1998-4. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφονται οι αναλύσεις που έγιναν µε το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων ADINA. Αρχικά περιγράφονται οι γραμμικές αναλύσεις για τους συνδυασμούς δράσεων στην οριακή κατάσταση λειτουργικότητας και στην οριακή κατάσταση αστοχίας. Στη συνέχεια πραγματοποιείται γραμμική ανάλυση για το σεισμικό συνδυασμό δράσεων. Για όλες τις πιο πάνω περιπτώσεις επαναλαμβάνονται οι αναλύσεις χωρίς όμως την παρουσία των ενισχυτικών δακτυλιδιών της δεξαμενής αλλά μόνο του δακτυλιδιού κορυφής. Στο έκτο κεφάλαιο επαναλαμβάνονται οι έλεγχοι σε οριακή κατάσταση αστοχίας σύμφωνα µε τον κανονισμό, όπως περιγράφηκαν στο τρίτο κεφάλαιο και γίνεται σύγκριση µε τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις αναλύσεις µε το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων.

This diploma thesis deals with the design of Liquefied Natural Gas (LNG) inner cylindrical steel storage tank. The design of this structure is investigated by using Eurocode 1993-1-6, ΕΝ 14620-2:2006, ΑΡΙ 650 and a finite element software. The first chapter gives general reference on natural gas and LNG and presents the various types of LNG tanks. Extensive reference is made to the stages of construction, foundation and design of the inner tank. In the second chapter the actions considered during the design of steel tanks according to the Eurocodes are reviewed.The third chapter first describes the testing methods based on Eurocode1993-1-6 regarding the strength and stability of shell structures and then the inspections for steel tanks from paragraph A10 of Eurocode 1998-4. In the fourth chapter there is an application of those which are described previously, in real tank of variable thickness shell, diameter of 84m and a height of 37,61m. Originally are presented the specifications and the limitations of the tank. Then the calculation of the actions that must be taken into account, as described in the second chapter. Finally the calculation of base shear, the overturning moment and the checks on unanchored tanks in the ground by the Eurocode 1998-4. The fifth chapter describes the analyzes which performed with the finite element software-ADINA. Firstly described linear analyzes for combinations of actions to service ability and the ultimate limit state. Then, analysis is performed for the seismic combination actions. For all the above cases the analyzes are repeated without the presence of the stiffeners rigs rings of the tank, but only the top ring. In the sixth chapter are repeated tests in the ultimate limit state in accordance with the regulation, as described in the third chapter and compared with the results which obtained by the analysis on finite element software.