JPH01111691A - 浮屋根の安全性評価システム - Google Patents
浮屋根の安全性評価システムInfo
- Publication number
- JPH01111691A JPH01111691A JP62261537A JP26153787A JPH01111691A JP H01111691 A JPH01111691 A JP H01111691A JP 62261537 A JP62261537 A JP 62261537A JP 26153787 A JP26153787 A JP 26153787A JP H01111691 A JPH01111691 A JP H01111691A
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- JP
- Japan
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- floating roof
- vertical displacement
- safety
- floating
- stress
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、地震時のスロッシングに対する浮屋根の安全
性を評価するシステムに関する。
性を評価するシステムに関する。
［従来の技術］
石油を貯蔵する浮屋根式タンクでは、地震時の貯液のス
ロッシングにより浮屋根が傾動し、大きな地震では浮屋
根外周部が数ｍも上下に変位することがある。浮屋根外
周部が数ｍも上下変位すると、浮屋根の構造部材にクラ
ック等が生じ、浮屋根のポンツーン内に貯液が浸入して
浮屋根が沈没するおそれがある。浮屋根が沈没すると、
石油等の貯液から揮発性成分が大気中に蒸発拡散して火
炎発生という最悪事態を招くおそれがある。
ロッシングにより浮屋根が傾動し、大きな地震では浮屋
根外周部が数ｍも上下に変位することがある。浮屋根外
周部が数ｍも上下変位すると、浮屋根の構造部材にクラ
ック等が生じ、浮屋根のポンツーン内に貯液が浸入して
浮屋根が沈没するおそれがある。浮屋根が沈没すると、
石油等の貯液から揮発性成分が大気中に蒸発拡散して火
炎発生という最悪事態を招くおそれがある。
［発明が解決しようとする問題点］
ところが、従来にあっては、浮屋根の動きを捉えるシス
テムもないのが実情であり、スロッシングに対する浮屋
根の強度検討は行なわれていない。
テムもないのが実情であり、スロッシングに対する浮屋
根の強度検討は行なわれていない。
現状では、浮屋根の損傷等の判断はもっばら経験に頼っ
ており、浮屋根の上下変位が何ｍのときには、どの程度
の保安点検を行ったらよいのかはつ −きすした目
安がない、このため、１９８３年の日本海中部地震の際
には、石油備蓄基地にある全てのタンクが隈無く調べら
れた。しかし、これでは直ちに適確な安全性の評価や対
策ができないばかりでなく、必要以上に点検を行うこと
となり、保安点検費の負担が大きい。
ており、浮屋根の上下変位が何ｍのときには、どの程度
の保安点検を行ったらよいのかはつ −きすした目
安がない、このため、１９８３年の日本海中部地震の際
には、石油備蓄基地にある全てのタンクが隈無く調べら
れた。しかし、これでは直ちに適確な安全性の評価や対
策ができないばかりでなく、必要以上に点検を行うこと
となり、保安点検費の負担が大きい。
本発明の目的は、地震時のスロッシングに対する浮屋根
の安全性を直ちに評価することができる浮屋根の安全性
評価システムを提供することにある。
の安全性を直ちに評価することができる浮屋根の安全性
評価システムを提供することにある。
［問題点を解決するため手段］
本発明の浮屋根の安全性評価システムでは、第１図に示
すように、地震前の事前検討として、浮屋根の構造解析
を行って浮屋根の上下変位ｙと発生応力σ（まなは曲げ
モーメントＭ）との関係を求める。また、浮屋根式タン
クには浮屋根の上下変位を計測する計測システムを構築
しておく。
すように、地震前の事前検討として、浮屋根の構造解析
を行って浮屋根の上下変位ｙと発生応力σ（まなは曲げ
モーメントＭ）との関係を求める。また、浮屋根式タン
クには浮屋根の上下変位を計測する計測システムを構築
しておく。
地震時には計測システムにより浮屋根の上下変位を計測
し、計測変位ｙｌ、Ｉから発生応力σ（または曲げモー
メントＭ）を求めて浮屋根の安全性を評価する。
し、計測変位ｙｌ、Ｉから発生応力σ（または曲げモー
メントＭ）を求めて浮屋根の安全性を評価する。
［作 用］
地震時のスロッシングにより浮屋根下面には動液圧Ｐが
作用する。この動液圧Ｐと浮屋根の上下変位ｙとは比例
する。また、動液圧Ｐと浮屋根に発生する応力σ（よな
は断面曲げモーメントＭ）とは比例関係にある。即ち、 ３１０ＣＰＯＣ（Ｆ、Ｍ である。
作用する。この動液圧Ｐと浮屋根の上下変位ｙとは比例
する。また、動液圧Ｐと浮屋根に発生する応力σ（よな
は断面曲げモーメントＭ）とは比例関係にある。即ち、 ３１０ＣＰＯＣ（Ｆ、Ｍ である。
そこで、適切な浮屋根の応力解析モデルによって、例え
ば、強度的にクリティカルな部材の許容限界応力σαを
計算し、第４図に示すように各点において浮屋根の上下
変位ｙと発生応力／許容限界応力σ／σαとの関係デー
タを整備しておく。
ば、強度的にクリティカルな部材の許容限界応力σαを
計算し、第４図に示すように各点において浮屋根の上下
変位ｙと発生応力／許容限界応力σ／σαとの関係デー
タを整備しておく。
このようにすれば、計測システムで地震発生時に上下変
位ｙを計測することにより、直ちに浮屋根の主要構成部
材の強度評価を行うことができ、浮屋根の損傷度合の判
定や保守点検グレードの判定に役立てることができる。
位ｙを計測することにより、直ちに浮屋根の主要構成部
材の強度評価を行うことができ、浮屋根の損傷度合の判
定や保守点検グレードの判定に役立てることができる。
［実施例］
以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第２図は浮屋根式タンクの縦断面図であり、タンク１は
底板２と側板３と浮屋根４とから主に構成されている。
底板２と側板３と浮屋根４とから主に構成されている。
浮屋根４は、第５図に示すように、上部デツキ板６と、
下部デツキ板７と、これらの間に複数の密閉室を区画形
成する隔壁として円周方向に配設したリム８および半径
方向に配設したバルクヘッド９とから主に構成されるダ
ブルデツキ型のものである。
下部デツキ板７と、これらの間に複数の密閉室を区画形
成する隔壁として円周方向に配設したリム８および半径
方向に配設したバルクヘッド９とから主に構成されるダ
ブルデツキ型のものである。
第２図において、Ｓは浮屋根４がない場合の貯液面（自
由液面）の１次モードを示すもので、図示するような波
長４Ｒのサインカーブ状の曲面となる。これに対し、ダ
ブルデツキ型の浮屋根４は剛性が高くほぼ平面状に保た
れる。このため、図示の状態では、例えば左側端部（ｒ
＝−Ｒ近傍）では貯液が浮屋根４を突き上げることとな
り、プラスの動液圧Ｐが浮屋根下面に作用し、これより
も右側のタンク中心（ｒ＝０）までの所では貯液が浮屋
根４から剥離するようになって下側に引っばり込み、マ
イナスの動液圧Ｐが浮屋根下面に作用する。またｒ＝ｏ
〜Ｒでは上記とは逆の動液圧Ｐが働く。従って、浮屋根
下面に作用する！ｌｌ液圧Ｐの半径方向分布は第３図に
示すものとなる。この動液圧Ｐにより、浮屋根４は面外
方向の曲げモーメントを受けると共に、浮屋根４の外周
部は上下変位ｙを起こす。
由液面）の１次モードを示すもので、図示するような波
長４Ｒのサインカーブ状の曲面となる。これに対し、ダ
ブルデツキ型の浮屋根４は剛性が高くほぼ平面状に保た
れる。このため、図示の状態では、例えば左側端部（ｒ
＝−Ｒ近傍）では貯液が浮屋根４を突き上げることとな
り、プラスの動液圧Ｐが浮屋根下面に作用し、これより
も右側のタンク中心（ｒ＝０）までの所では貯液が浮屋
根４から剥離するようになって下側に引っばり込み、マ
イナスの動液圧Ｐが浮屋根下面に作用する。またｒ＝ｏ
〜Ｒでは上記とは逆の動液圧Ｐが働く。従って、浮屋根
下面に作用する！ｌｌ液圧Ｐの半径方向分布は第３図に
示すものとなる。この動液圧Ｐにより、浮屋根４は面外
方向の曲げモーメントを受けると共に、浮屋根４の外周
部は上下変位ｙを起こす。
ダブルデツキ型の浮屋根４では、動液圧Ｐによる面外方
向の曲げモーメントに抵抗するのは、主に第５図中、破
線で示すリム８．バルクヘッド９およびそれらの近傍の
上部・下部デツキ板６，７からなるＩ型断面の梁である
と考えられる（なお、アウターリム１０では細長のコ状
断面となる）。
向の曲げモーメントに抵抗するのは、主に第５図中、破
線で示すリム８．バルクヘッド９およびそれらの近傍の
上部・下部デツキ板６，７からなるＩ型断面の梁である
と考えられる（なお、アウターリム１０では細長のコ状
断面となる）。
そこで、浮屋根４の簡便な応力解析モデルとして、Ｉ型
断面のリム８やバルクヘッド９からなる第６図に示すよ
うな平面的な骨組構造体を考える。そして、貯液を浮力
バネとする境界条件の下に、この骨組構造体に動液圧の
荷ｆ！（ライン荷重）が作用したときの曲げモーメント
、せん断力を求め、これらと浮屋根の上下変位との関係
を把握し、その関係をプログラム化して電算機にたくわ
えておく。
断面のリム８やバルクヘッド９からなる第６図に示すよ
うな平面的な骨組構造体を考える。そして、貯液を浮力
バネとする境界条件の下に、この骨組構造体に動液圧の
荷ｆ！（ライン荷重）が作用したときの曲げモーメント
、せん断力を求め、これらと浮屋根の上下変位との関係
を把握し、その関係をプログラム化して電算機にたくわ
えておく。
第６図中、Ｘ印は、日本海中部地ｆｆ１（１９８３年）
によりダブルデツキ型浮屋根に発生した損傷位置であり
、一方、○印は上記浮力バネを境界条件とする骨組構造
体の応力解析により応力的にクリティカルになる位置を
示している。
によりダブルデツキ型浮屋根に発生した損傷位置であり
、一方、○印は上記浮力バネを境界条件とする骨組構造
体の応力解析により応力的にクリティカルになる位置を
示している。
図示のように、両者は良く対応しており、上記の応力解
析モデルにより適切な損傷の判定ができることが確認さ
れた。損傷の多くはリム８やバルクヘッド９のデツキ溶
接部にみられるが、これは、貯蔵液のスロッシングに対
応して浮屋根が面外方向に曲げ変形する際に、バルクヘ
ッド数が急減する部分（曲げ剛性の急変化する部分）に
荷重や歪みが集中するためであること考えられる。
析モデルにより適切な損傷の判定ができることが確認さ
れた。損傷の多くはリム８やバルクヘッド９のデツキ溶
接部にみられるが、これは、貯蔵液のスロッシングに対
応して浮屋根が面外方向に曲げ変形する際に、バルクヘ
ッド数が急減する部分（曲げ剛性の急変化する部分）に
荷重や歪みが集中するためであること考えられる。
第４図では発生応力σと許容限界応力σαとを比較し、
σがσαを超えたときには危険であるとしているが、σ
α以外にも基準となる比較値を多数用意し、上下変位が
何ｍになったらどのようなう状況となるかの評価基準を
作っておけば、よりきめ細かな損傷の度合の判定や保守
点検グレードの判定ができる。即ち、浮屋根内を目視点
検したり、非破壊検査で調べたりする必要があるか否か
の評価ができる。
σがσαを超えたときには危険であるとしているが、σ
α以外にも基準となる比較値を多数用意し、上下変位が
何ｍになったらどのようなう状況となるかの評価基準を
作っておけば、よりきめ細かな損傷の度合の判定や保守
点検グレードの判定ができる。即ち、浮屋根内を目視点
検したり、非破壊検査で調べたりする必要があるか否か
の評価ができる。
次に、浮屋根４の外周部の上下変位を計測する計測シス
テムを第７図、第８図を用いて説明する。
テムを第７図、第８図を用いて説明する。
浮屋根４の上面には、第８図中、白丸で示す位置に浮屋
根４の各部の角速度あるいは角加速度を検出するセンサ
５＋ 、５２．５３．５４が設けられている。センサ５
１は浮屋根４の中心に、センサ５２．５３．５４は浮屋
根４の外周部に４５°間隔で設置されている。センサ５
１〜５４の検出信号は図示省略のデータレコーダに一旦
記録しておき、地震が起った後に地震時のデータを取り
出して解析を行う。
根４の各部の角速度あるいは角加速度を検出するセンサ
５＋ 、５２．５３．５４が設けられている。センサ５
１は浮屋根４の中心に、センサ５２．５３．５４は浮屋
根４の外周部に４５°間隔で設置されている。センサ５
１〜５４の検出信号は図示省略のデータレコーダに一旦
記録しておき、地震が起った後に地震時のデータを取り
出して解析を行う。
解析にあたっては、まずセンサ５１〜５４が検出した角
速度（角加速度）を−回（又は二回）時間積分して角変
位を算出する０次に、センサ５１の角変位θ１とセンサ
５２の角変位θ２から０度方向の浮屋根外周部の上下変
位ＹＯを算出する。
速度（角加速度）を−回（又は二回）時間積分して角変
位を算出する０次に、センサ５１の角変位θ１とセンサ
５２の角変位θ２から０度方向の浮屋根外周部の上下変
位ＹＯを算出する。
その際、浮屋根４の構造解析によって浮屋根４の撓みに
よる修正も考慮した修正係数ＣＩ 、Ｃ２を予め算出し
ておき、次式によりＹＯを算出する。
よる修正も考慮した修正係数ＣＩ 、Ｃ２を予め算出し
ておき、次式によりＹＯを算出する。
Ｙｏ ＝Ｃ＋ θ２＋Ｃ２θ２
同様にして、４５度方向、９０度方向の浮屋根外周部の
上下変位Ｙ４５．Ｙ９０を算出する。そしてこれら上下
変位Ｙｏ 、Ｙ４５．Ｙ２Ｏから最大上下変位を算定す
る０円周方向のセンサ５２．５３．５４の数を増やすほ
ど、最大上下変位の算出精度が高くなる。なお、例えば
センサ５３を２２５度方向の外周部に設置するようにし
てもよい。
上下変位Ｙ４５．Ｙ９０を算出する。そしてこれら上下
変位Ｙｏ 、Ｙ４５．Ｙ２Ｏから最大上下変位を算定す
る０円周方向のセンサ５２．５３．５４の数を増やすほ
ど、最大上下変位の算出精度が高くなる。なお、例えば
センサ５３を２２５度方向の外周部に設置するようにし
てもよい。
石油備蓄基地には、同一容量・構造のタンクが多数設置
され、それらには同じようなスロッシングが起るので、
それらタンクのうちいずれか１つに計測センサを設けて
上下変位を計測し、上下変位から浮屋根の安全性の評価
を行っておけば、残りのタンクの安全性も評価でき、シ
ステムを安価に構成できると共に保守点検が極めて容易
となり、経済的なメリットが大きい。
され、それらには同じようなスロッシングが起るので、
それらタンクのうちいずれか１つに計測センサを設けて
上下変位を計測し、上下変位から浮屋根の安全性の評価
を行っておけば、残りのタンクの安全性も評価でき、シ
ステムを安価に構成できると共に保守点検が極めて容易
となり、経済的なメリットが大きい。
浮屋根外周部の上下変位の計測には、ワイヤー型ゲージ
が考えられるが、側板上部内側に滑車等の付属品を設置
しなければならず、スロッシングにより浮屋根が上下す
ると、浮屋根と付属品がぶつかって火花が飛んで火炎が
発生するおそれがある。ところが、上記計測システムで
は、タンク側板にではなく、浮屋根上に角速度あるいは
角加速度のセンサを設置し、その信号処理により浮屋根
外周部の上下変位を求めるようにしているため、火炎の
発生等のおそれがなく、また計測装置も小型・軽量で且
つ安価なものとなる。
が考えられるが、側板上部内側に滑車等の付属品を設置
しなければならず、スロッシングにより浮屋根が上下す
ると、浮屋根と付属品がぶつかって火花が飛んで火炎が
発生するおそれがある。ところが、上記計測システムで
は、タンク側板にではなく、浮屋根上に角速度あるいは
角加速度のセンサを設置し、その信号処理により浮屋根
外周部の上下変位を求めるようにしているため、火炎の
発生等のおそれがなく、また計測装置も小型・軽量で且
つ安価なものとなる。
次に、第９図に計測システムをシングルデツキ型の浮屋
根１１に適用した例を述べる。シングルデツキ型の浮屋
根１１は、−枚板のデツキの外周部に環状のポンツーン
１２を設けたもので、ポンツーン１２の浮力により浮く
。シングルデツキ型は一枚板構造で柔軟性があるため、
ダブルデツキ型よりも大きく変形する。そこで、ダブル
デツキ型の浮屋根４の場合のように、浮屋根４の中心お
よび外周のみならず、第８図中、黒丸で示すように中間
の位置にもセンサ５ｓ 、５ａ 、５７を設置する。そ
うして、浮屋根６の撓みを考慮した修正係数Ｃを用いて
、例えば０度方向の浮屋根６の上下変位Ｙｏを次式によ
り求める。
根１１に適用した例を述べる。シングルデツキ型の浮屋
根１１は、−枚板のデツキの外周部に環状のポンツーン
１２を設けたもので、ポンツーン１２の浮力により浮く
。シングルデツキ型は一枚板構造で柔軟性があるため、
ダブルデツキ型よりも大きく変形する。そこで、ダブル
デツキ型の浮屋根４の場合のように、浮屋根４の中心お
よび外周のみならず、第８図中、黒丸で示すように中間
の位置にもセンサ５ｓ 、５ａ 、５７を設置する。そ
うして、浮屋根６の撓みを考慮した修正係数Ｃを用いて
、例えば０度方向の浮屋根６の上下変位Ｙｏを次式によ
り求める。
Ｙｏ ＝Ｃ＋ θ１＋Ｃ５θ５＋Ｃ３θ３［発明の効果
コ 本発明によれば、浮屋根の上下変位を計測することによ
り、地震後、直ちに、損傷度合など浮屋根の安全性を評
価することができ、迅速な安全対策が可能となる。また
、浮屋根の安全性評価から必要とする浮屋根の保安点検
の程度を判定できるので、点検費用の軽減が図れる。
コ 本発明によれば、浮屋根の上下変位を計測することによ
り、地震後、直ちに、損傷度合など浮屋根の安全性を評
価することができ、迅速な安全対策が可能となる。また
、浮屋根の安全性評価から必要とする浮屋根の保安点検
の程度を判定できるので、点検費用の軽減が図れる。
第１図は本発明に係る浮屋根の安全評価システムの概略
フローを示す図、第２図はスロッシング時の貯液面の１
次モードを示す図、第３図は第２図の状態において浮屋
根下面に作用する動液圧の半径方向分布を示すグラフ、
第４図は上下変位と発生応力との関係を示すグラフ、第
５図はダブルデツキ型浮屋根の部分斜視図、第６図はダ
ブルデツキ型浮屋根の応力解析モデルを示す平面図、第
７図はダブルデツキ型の浮屋根式タンクに上下変位の計
測システムを適用した例を示す正面断面図、第８図は同
タンクの平面図、第９図はシングルデツキ型の浮屋根式
タンクに上下変位の計測システムを適用した例を示す正
面断面図である。 図中、１はタンク、２は底板、３は側板、４は浮屋根、
５はセンサ、６は上部デツキ板、７は下部デツキ板、８
はリム、９はバルクヘッド、１０はアウターリム、１１
は浮屋根、１２はポンツーンである。 特許出願人 石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
絹 谷 信 雄第１図 第２図 第３図 ｙ 第４図
フローを示す図、第２図はスロッシング時の貯液面の１
次モードを示す図、第３図は第２図の状態において浮屋
根下面に作用する動液圧の半径方向分布を示すグラフ、
第４図は上下変位と発生応力との関係を示すグラフ、第
５図はダブルデツキ型浮屋根の部分斜視図、第６図はダ
ブルデツキ型浮屋根の応力解析モデルを示す平面図、第
７図はダブルデツキ型の浮屋根式タンクに上下変位の計
測システムを適用した例を示す正面断面図、第８図は同
タンクの平面図、第９図はシングルデツキ型の浮屋根式
タンクに上下変位の計測システムを適用した例を示す正
面断面図である。 図中、１はタンク、２は底板、３は側板、４は浮屋根、
５はセンサ、６は上部デツキ板、７は下部デツキ板、８
はリム、９はバルクヘッド、１０はアウターリム、１１
は浮屋根、１２はポンツーンである。 特許出願人 石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
絹 谷 信 雄第１図 第２図 第３図 ｙ 第４図
Claims (1)
- 浮屋根の構造解析によりスロッシング荷重に対する浮
屋根の上下変位と発生応力または曲げモーメントとの関
係を求めておくと共に、浮屋根の上下変位を計測する計
測システムを構築しておき、計測システムが計測したス
ロッシング時の浮屋根の上下変位の計測値から浮屋根の
発生応力または曲げモーメントを求め、この発生応力ま
たは曲げモーメントに基づいて浮屋根の安全性を評価す
るようにしたことを特徴とする浮屋根の安全性評価シス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62261537A JPH01111691A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 浮屋根の安全性評価システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62261537A JPH01111691A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 浮屋根の安全性評価システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111691A true JPH01111691A (ja) | 1989-04-28 |
| JPH0585432B2 JPH0585432B2 (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=17363274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62261537A Granted JPH01111691A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 浮屋根の安全性評価システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01111691A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005219772A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | タンク浮屋根の強度評価方法 |
| JP2006290446A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Idemitsu Eng Co Ltd | タンク防災システム |
| NL1032192C2 (nl) * | 2006-07-18 | 2008-01-21 | Enraf Bv | Opslagtank voor een vloeistof. |
| JP2009113820A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Ihi Corp | 浮き屋根式タンクにおける浮き屋根の過大応力予測方法 |
| JP2009113824A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Ihi Corp | 浮き屋根のポンツーン楕円化変形応力予測方法 |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP62261537A patent/JPH01111691A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005219772A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | タンク浮屋根の強度評価方法 |
| JP2006290446A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Idemitsu Eng Co Ltd | タンク防災システム |
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| WO2008010702A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Enraf B.V. | Storage tank for a liquid |
| JP2009113820A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Ihi Corp | 浮き屋根式タンクにおける浮き屋根の過大応力予測方法 |
| JP2009113824A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Ihi Corp | 浮き屋根のポンツーン楕円化変形応力予測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0585432B2 (ja) | 1993-12-07 |
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