coloquios de la aeis proyecto sísmico de tanques de gnl
TRANSCRIPT
![Page 1: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/1.jpg)
PRINCIPIA
Coloquios de la AEIS
Proyecto Sísmico de Tanques de GNL
Francisco MartínezPrincipia
Madrid, 14 de febrero de 2001
![Page 2: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/2.jpg)
PRINCIPIA
Contenido
Preámbulo
Motivación
Tipologías tanques de GNL
Descripción tanque
Proyecto sísmico
Estudio de peligrosidad
Caracterización dinámica del terreno
Problemática sísmica tanques GNL
Caracterización dinámica de la estructura
Cálculo dinámico
Verificación pandeo
![Page 3: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/3.jpg)
PRINCIPIA
Motivación
Rotura durante sismo interrumpen funcionamiento de los sistemas de los que forman parte:
Agua
– Abastecimiento– Sistemas contra-incendios
Productos inflamables o tóxicos: peligrosidad añadida como consecuencia de la emisión de los productos
Vulnerabilidad:
Niigata (1964), Alaska (1964), San Fernando (1971), Sendai (1978), Izmit (2000)
![Page 4: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/4.jpg)
PRINCIPIA
Modos de Fallo
Inestabilidad global de la cimentación: Licuefacción
Pandeo de la lámina
Rotura de la cubierta: sobrelevación del líquido
Rotura de la conexión de tuberías y componentes: Movimiento relativo
Asientos diferenciales de la cimentación
![Page 5: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/5.jpg)
PRINCIPIA
Edad de los Gases
Combustión limpia
Rendimiento energético
Muy ventajoso fabricación
– Hidrógeno– Metanol– Base de fertilizantes
Desarrollo turbinas de gas y vapor
Liberalización mercado eléctrico: Plantas Ciclo Combinado
![Page 6: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/6.jpg)
PRINCIPIA
Edad de los Gases (cont.)
1999: GNL 24% de la energía primaria consumida a nivel mundial
2020: Estimación más 30%
![Page 7: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/7.jpg)
PRINCIPIA
Productos
Producto(Pto ebullición ºC)
Temperatura(ºC)
Material
Butano (0,5)Amoniaco (-33)
-40 Aceros Grano Fino
Propano (-42) -60 Aceros 0,3-0,7% Ni
Etano (-89)Etileno (-104)
-104 Aceros 5,5% Ni
Metano (-162)Nitrógeno (-196)
-196 Aceros 9,0% Ni
Neón (-246)Helio (-273)
-273 Aleaciones AluminioAceros Inoxidables
![Page 8: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/8.jpg)
PRINCIPIA
Necesidad Tanques de GNL
Transporte de GNL
Gaseoductos: Comercio continental
Cadenas de Licuefacción: Comercio intercontinental
– Planta de Licuefacción– Transporte criogénico en metaneros– Plantas criogénicas de recepción y almacenamiento– Instalaciones de regasificación y emisión a las redes
de gaseoductos
![Page 9: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/9.jpg)
PRINCIPIA
Tipología de Tanques
Contención simple o simple integridad
Almacenaje esférico
![Page 10: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/10.jpg)
PRINCIPIA
Tipología de Tanques (cont.)
Doble contención o doble integridad
Contención total
![Page 11: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/11.jpg)
PRINCIPIA
Tipología de Tanques (cont.)
Membrana
![Page 12: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/12.jpg)
PRINCIPIA
Descripción Tanque
Contención primaria:
Tanque Cilíndrico: Acero 9% Ni
Cubierta suspendida aislada
![Page 13: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/13.jpg)
PRINCIPIA
Descripción Tanque (cont.)
Contención secundaria:
Tanque cilíndrido: Hormigón Pretensado
Cubierta semiesférica: Hormigón armado
Losa de cimentación: Hormigón armado
![Page 14: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/14.jpg)
PRINCIPIA
Descripción Tanque (cont.)
Aislamiento
Techo suspendido
Cara interna contención secundaria
Espacio anular: relleno granel de Perlita
Base: Foamglass, Hormigón Perlítico
Calefacción de fondo
![Page 15: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/15.jpg)
PRINCIPIA
Proyecto Sísmico de Tanques
Acción Sísmica
Caracterización dinámica del suelo
Caracterización dinámica de la estructura
Cálculo sísmico
Verificación modos de fallo
![Page 16: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/16.jpg)
PRINCIPIA
Estudio Peligrosidad Sísmica
Estudio específico del lugar
Objetivos
Determinación nivel acción sísmica: Terremotos diseño
– Seismo Parada Segura (SSE)– Recurrencia: T=10.000 años
– Seismo Básico Operación (OBE)– Recurrencia: T=475 años
Determinación contenido frecuencias: Espectros diseño
Caracterización terremotos diseño: acelerogramas
– Magnitud– Duración
![Page 17: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/17.jpg)
PRINCIPIA
Peligrosidad Sísmica: Metodología
![Page 18: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/18.jpg)
PRINCIPIA
Peligrosidad Sísmica: Metodología
Historial sísmico de la región: Radio 320 km
Leyes de atenuación
Agrupación fuentes generación
Con Zonas (McGuire, 1976)
Sin Zonas (Woo, 1990)
Recurrencia: Frecuencia generación
Curva de peligrosidad
![Page 19: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/19.jpg)
PRINCIPIA
Fuentes de Generación
Sin zonas
Con zonas
![Page 20: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/20.jpg)
PRINCIPIA
Recurrencia - Atenuación
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 50 100 150 200 250 300
distancia (km)
I - I o
(MS
K)
Media
Baja
Muy baja
Zona 11
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Intensidad
log
(N)
puntos ajuste
![Page 21: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/21.jpg)
PRINCIPIA
Curva de Peligrosidad
1.E-04
1.E-03
1.E-02
1.E-01
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45
aceleración (g)
prob
abili
dad
de e
xced
enci
a (a
ños-1
)
sin zonascon zonas
![Page 22: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/22.jpg)
PRINCIPIA
Espectro de Respuesta
Formas Espectrales: Normativa
Especial atención:
Amplificación bajas frecuencias: Rama desplazamiento constante
Amplificación para amortiguamientos bajos
Influencia condiciones locales del terreno
![Page 23: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/23.jpg)
PRINCIPIA
Espectro de Respuesta (cont.)
0.001
0.01
0.1
1
10
0.1 1 10 100
Frecuencia (Hz)
Am
plifi
caci
ón P
seud
ovel
ocid
ad
EC-8NCSE-94 K= 1NCSE-94 K= 1.4
![Page 24: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/24.jpg)
PRINCIPIA
Generación Acelerogramas
![Page 25: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/25.jpg)
PRINCIPIA
Riesgos Emplazamiento
Tsunamis
Inestabilidad Taludes
Licuefacción
Necesidad Información geotécnica:
Caracterización dinámica terreno
Capacidad resistente
![Page 26: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/26.jpg)
PRINCIPIA
Licuefacción
![Page 27: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/27.jpg)
PRINCIPIA
Caracterización Dinámica Terreno
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 20 40 60 80 100 120
Índice SPT N1(60) - Perfil C
Prof
undi
dad
(m)
Nivel 2
Nivel 3A
Nivel 3B
Nivel 3C
Nivel 3D
Nivel 4SUP
Nivel 4INF
Medio
Inferior
Superior
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Velocidad Ondas S (m/s)
Prof
undi
dad
(m)
Crosshole Medio (Perfil C)Inferior (Perfil C) Superior (Perfil C)Cálculo (FB-111) Downhole ( FB-111)
![Page 28: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/28.jpg)
PRINCIPIA
Problemática Sísmica Tanques
Presencia líquido durante la excitación sísmica genera sobre las paredes una presión altera estado hidrostático
Presiones hidrodinámicas son función
Características del movimiento
Líquido
Geometría tanque
Sobreelevación lámina libre
![Page 29: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/29.jpg)
PRINCIPIA
Problemática Sísmica Tanques (cont.)
![Page 30: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/30.jpg)
PRINCIPIA
Presiones Hidrodinámicas
Componente Impulsiva
Porción líquido que se desplaza al únisono como una masa rígida unida a las paredes
Máxima en la base
Oscilaciones alta frecuencia (2 Hz)
Predominante tanques esbeltos
Componente Convectiva
Movimiento relativo partículas del fluido
Máximo en la superficie
Oscilaciones baja frecuencia (0,1 Hz)
Importante tanques poco esbeltos
![Page 31: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/31.jpg)
PRINCIPIA
Acción Sísmica Horizontal
Hipótesis
Fluido perfecto
No separación o cavitación entre líquido y tanque
Tanque rígido
![Page 32: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/32.jpg)
PRINCIPIA
Ecuación del Movimiento
Ecuación de Laplace
Condiciones de contorno
Base
Pared
Superficie libre
0
nvn
tp l
00
z
z
cos)(txtw
rRr
02
2
z
gt
Hz
![Page 33: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/33.jpg)
PRINCIPIA
Presiones Hidrodinámicas
Impulsiva
– Pared
cos)()(),,( 0 RtxzCtzp li
– Fondo
![Page 34: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/34.jpg)
PRINCIPIA
Presiones Hidrodinámicas (cont.)
Convectiva
1cos)()(),,(
jljjc RtAzCtzp
![Page 35: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/35.jpg)
PRINCIPIA
Caracterización Dinámica
HD
HDtanh
mm
l 866,0
866,00
33,1HD
375,00 Hh
HDtanh
HD
mm
l /67,3230,01
HDHD
HDHh
/67,3senh
/67,3
0,1/67,3cosh
0,11
RHtanh
Rgf jjj
21
E
HCf l
20
![Page 36: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/36.jpg)
PRINCIPIA
Esfuerzos Resultantes
10 )()()(
jjj tAmtxmtQ
100 )()()(
jjjj tAhmtxhmtM
1
00 )()()(j
jjj tAhmtxhmtM
)()( tymtN l
![Page 37: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/37.jpg)
PRINCIPIA
Metodología de Cálculo
Datos
Acción Sísmica
Caracterización dinámica estructural
Esfuerzos y desplazamientos máximos: Metodología espectro de respuesta
Altura de oleaje
Combinación
Modal
Direcciones terremoto
![Page 38: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/38.jpg)
PRINCIPIA
Cálculo Sísmico
Procedimientos manuales semianalíticos
Modelos simplificados
Masas
Vigas
Muelles
Modelos de Elementos Finitos
![Page 39: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/39.jpg)
PRINCIPIA
Cálculo Sísmico (cont.)
Modelos simplificados
![Page 40: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/40.jpg)
PRINCIPIA
Cálculo Sísmico (cont.)
Modelo elementos finitos
![Page 41: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/41.jpg)
PRINCIPIA
Verificación Pandeo
Pata de elefante
![Page 42: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/42.jpg)
PRINCIPIA
Verificación Pandeo (cont.)
– Factor de imperfección
– Estabilización presión interior
REt
cr )6,0(
![Page 43: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/43.jpg)
PRINCIPIA
Temas por Tratar
Influencia flexibilidad del tanque
Influencia rigidez del terreno: Interacción suelo-estructura
Tanques sin anclaje
![Page 44: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/44.jpg)
PRINCIPIA
Tanques sin Anclaje
Cortesía Paul Summers, Geosyntec Consultants, UK
![Page 45: Coloquios de la AEIS Proyecto Sísmico de Tanques de GNL](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070121/62bcee216646a33c895a0218/html5/thumbnails/45.jpg)
PRINCIPIA
Resumen Final
Revisión de los tanques y su tipología
Definición acción sísmica
Aspectos específicos respuesta estructural
Revisión modos fallo