Παρουσίαση διπλωματικής εργασίας του κου Εμμανουήλ Κατσιράκη

"Αριθμητική διερεύνηση της επίδρασης της δυναμικής αλληλεπίδρασης εδάφους-ανωδομής στη σεισμική απόκριση δεξαμενών αποθήκευσης υγροποιημένου φυσικού αερίου"

με θέμα Αριθμητική διερεύνηση της επίδρασης της δυναμικής αλληλεπίδρασης εδάφους-ανωδομής στη σεισμική απόκριση δεξαμενών αποθήκευσης υγροποιημένου φυσικού αερίου.

Πέμπτη 11 Οκτωβρίου 2018, Ώρα:10:15 Αίθουσα: Κ3.Α17

Εξεταστική Επιτροπή

  • Αναπληρωτής Καθηγητής Ιωάννης Τσομπανάκης (επιβλέπων)
  • Καθηγητής Κωνσταντίνος Προβιδάκης
  • Δρ. Πρόδρομος Ψαρρόπουλος

Περίληψη:

Στις μέρες μας, οι υδρογονάνθρακες αποτελούν την κυριότερη πηγή ενέργειας στον πλανήτη. Ειδικά το φυσικό αέριο (ΦΑ) λαμβάνει ολοένα και περισσότερο πρωταγωνιστικό ρόλο. Εξαιτίας των αυξανόμενων απαιτήσεων σε ΦΑ δημιουργείται και η ανάγκη για την ασφαλή αποθήκευσή του σε υγροποιημένη μορφή (υγροποιημένο φυσικό αέριο (ΥΦΑ)), η οποία γίνεται κυρίως σε μεγάλες δεξαμενές αποθήκευσης, συνήθως μεταλλικές και κυλινδρικού σχήματος. Σε σεισμογενείς χώρες, όπως η Ελλάδα, το κυριότερο πρόβλημα που έχουν να αντιμετωπίσουν οι μηχανικοί στον σχεδιασμό τέτοιων σημαντικών έργων μεγάλης σπουδαιότητας είναι ο σεισμικός κίνδυνος, δεδομένων και των δυσμενέστατων συνεπειών από μία ενδεχόμενη αστοχία. Ωστόσο, ο αντισεισμικός σχεδιασμός τέτοιων έργων δεν είναι καθόλου απλός, εξαιτίας του σύνθετου φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης εδάφους-ύγρου-ανωδομής που συμβαίνει κατά τη διάρκεια ενός ισχυρού σεισμικού γεγονότος.

Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετήθηκε η δυναμική αλληλεπίδραση εδάφους-ανωδομής κυλινδρικής δεξαμενής αποθήκευσης ΥΦΑ, όταν αυτή υποβάλλεται σε σεισμική διέγερση στη βάση της. Για την αριθμητική διερεύνηση του προβλήματος δημιουργήθηκαν κατάλληλα προσομοίωματα πεπερασμένων στοιχείων. Αρχικά, έγινε προσομοίωση της δυναμικής απόκρισης της δεξαμενής όταν αυτή είναι πακτωμένη, δηλαδή όταν είναι θεμελιωμένη σε βράχο. Στη συνέχεια, έγινε μία απλουστευτική προσομοίωση της αλληλεπίδρασης εδάφους-δεξαμενής και η διερεύνηση πραγματοποιήθηκε τόσο για χαλαρό όσο και ασυμπίεστο υπέδαφος. Σε όλες τις περιπτώσεις, μελετήθηκαν οι μετακινήσεις, οι επιταχύνσεις, καθώς και οι παραμορφώσεις που εμφανίζονται στη δεξαμενή για διάφορες διεγέρσεις, οι οποίες είχαν επιλεγεί ανάλογα με το υπέδαφος. Επιπροσθέτως, πραγματοποιήθηκε διερεύνηση για διαφορετικές παραμέτρους που αφορούν το υγρό περιεχόμενο της δεξαμενής (γεμάτη και άδεια δεξαμενή), καθώς και τις εδαφικές επιταχύνσεις σχεδιασμού (0.24g και 0.36g).

Η δομή της εργασίας διακρίνεται σε επτά κεφάλαια. Αρχικά, στο 1ο κεφάλαιο παρατίθενται κάποια γενικά στοιχεία για τους υδρογονάνθρακες και πιο αναλυτικά για το ΥΦΑ που αποτελεί και το αντικείμενο μελέτης της παρούσας εργασίας. Στη συνέχεια, στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μια εκτενής περιγραφή των διαφόρων ειδών δεξαμενών αποθήκευσης, καθώς και των υλικών και των τρόπων θεμελίωσης που χρησιμοποιούνται για την ανέγερσή τους. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην περιγραφή πιθανών μορφών σεισμικών αστοχιών. Στο 3ο κεφάλαιο παρατίθενται κάποια γενικά στοιχεία για τον σεισμικό κίνδυνο, καθώς και οι σχετικές διατάξεις διεθνών κανονισμών (EC8, ΕΑΚ2000, Ινδικός κανονισμός) που αφορούν τις δεξαμενές αποθήκευσης υγρών. Στο 4ο κεφάλαιο περιγράφονται οι δράσεις σχεδιασμού για τις δεξαμενές αποθήκευσης υγρών και παρατίθενται όλες οι αναλυτικές σχέσεις του EC8 που αφορούν τον υπολογισμό διαφόρων παραμέτρων. Ακολούθως, στο 5ο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή των κυριότερων μεθοδολογιών προσομοίωσης των δεξαμενών ΥΦΑ. Στο 6ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η παραμετρική διερεύνηση που πραγματοποιήθηκε και τα αποτελέσματά της μαζί με τον σχολιασμό τους. Τέλος, στο 7ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν για τη σεισμική συμπεριφορά των δεξαμενών ΥΦΑ, καθώς και προτάσεις για επέκταση της έρευνας επί του θέματος.