Kimyasal depolama tankları için deprem tasarımında dikkate alınması gereken hususlar nelerdir?

Sismik faaliyetler kimyasal depolama tankları için önemli bir tehdit oluşturmaktadır ve bir kimyasal depolama tankı tedarikçisi olarak sismik tasarımın doğru yapılmasının ne kadar önemli olduğunu ilk elden gördüm. Bu blogda bu tanklara ilişkin bazı önemli sismik tasarım hususlarını paylaşacağım.

Sismik Tehlikeleri Anlamak

Öncelikle ne tür sismik tehlikelerle karşı karşıya olduğumuzu anlamamız gerekiyor. Depremler, kimyasal depolama tanklarında çeşitli hasarlara neden olabilecek yer hareketleri oluşturur. Yer hareketinin, en yüksek yer ivmesi (PGA) gibi farklı yönleri vardır; bu bize sarsıntının ne kadar güçlü olabileceğine dair bir fikir verir. Yüksek PGA değerleri tank yapısında aşırı kuvvetlere neden olabilir.

Sonra yer hareketinin frekans içeriği var. Farklı frekanslar tankta farklı titreşim modlarını harekete geçirebilir. Örneğin bir tankın doğal titreşim frekansı olabilir ve yer hareketi frekansı bu doğal frekansla eşleşiyorsa rezonansa neden olabilir. Rezonans kötü bir haberdir çünkü sarsıntıyı artırır ve ciddi hasara ve hatta tank arızasına yol açabilir.

Tank Tasarımı ve İnşaat Malzemeleri

Tankın tasarımı sismik performansında büyük rol oynuyor. Tankın şekli önemlidir. Örneğin dikey silindirik tanklar yaygındır ancak tasarımlarının dikkatle düşünülmesi gerekir. Yükseklik/çap oranı sismik kuvvetlere nasıl tepki vereceğini etkiler. Yükseklik/çap oranı yüksek bir tankta deprem sırasında çalkantı (tank içindeki sıvının hareketi) yaşanması daha olasıdır.

Çalkantı, tank duvarlarında ve çatısında ilave gerilimlere neden olabilir. Bunu azaltmak için dahili saptırma plakaları veya çalkantı önleyici cihazlar kullanabiliriz. Bunlar çalkantı hareketini azaltmaya ve tank yapısı üzerindeki etkiyi azaltmaya yardımcı olur.

İnşaat malzemeleri de hayati önem taşıyor. Çelik, yüksek mukavemeti ve sünekliği nedeniyle kimyasal depolama tankları için popüler bir seçimdir. Süneklik önemlidir çünkü tankın sismik kuvvetler altında kırılmadan deforme olmasını sağlar. Bazı durumlarda, özellikle daha büyük kapasiteler için beton tanklar da kullanılır. Betonarme iyi bir yapısal stabilite sağlayabilir, ancak donatı detaylarının sismik yüklere dayanacak şekilde dikkatlice tasarlanması gerekir.

Temel Tasarımı

Temel, tank ile zemin arasındaki bağlantıdır ve sismik kuvvetlerin güvenli bir şekilde aktarılması için çok önemlidir. Temelin sağlam olduğundan ve yüklere dayanabildiğinden emin olmamız gerekiyor. Kimyasal depolama tankları için halka temeller, döşeme temelleri ve kazık temeller gibi farklı temel türleri vardır.

Halka temeller genellikle daha küçük tanklar için kullanılır. Yükü tankın çevresine eşit olarak dağıtırlar. Döşeme temelleri nispeten sağlam zemindeki tanklar için uygundur. Tank için geniş bir taşıma alanı sağlarlar. Kazıklı temeller, toprağın zayıf olduğu veya tankın yüksek düzeyde desteğe ihtiyaç duyduğu durumlarda kullanılır. Kazıklar, yükleri toprağın daha stabil olduğu zeminin daha derinlerine aktarabilir.

Temelin ayrıca deprem sırasında farklı oturmalara uyum sağlayacak şekilde tasarlanması gerekir. Farklı yerleşimler tankın eğilmesine ve hatta çatlamasına neden olabilir, bu da depolanan kimyasalların potansiyel sızıntılarına yol açabilir. Oturmanın neden olduğu gerilimlerin bir kısmının absorbe edilmesine yardımcı olmak için tank ile temel arasında esnek bağlantılar kullanabiliriz.

Ankraj Sistemleri

Deprem sırasında kaymasını veya devrilmesini önlemek için tankın temele sabitlenmesi önemlidir. Ankraj sistemi tanka etki eden sismik kuvvetlere dayanacak şekilde tasarlanmalıdır. Ankraj cıvataları, kayışlar ve kelepçeler dahil olmak üzere farklı türde ankraj sistemleri vardır.

Ankraj cıvataları yaygın bir seçimdir. Temele gömülürler ve tank tabanına bağlanırlar. Ankraj cıvatalarının boyutu, sayısı ve aralığının tank boyutuna, kapasitesine ve beklenen sismik kuvvetlere göre dikkatlice belirlenmesi gerekir. Ek koruma sağlamak için kayışlar ve kelepçeler ankraj cıvatalarıyla birlikte de kullanılabilir.

Sismik İzolasyon

Sismik izolasyon, tanka iletilen sismik kuvvetleri azaltmak için kullanılabilecek bir tekniktir. Tank ile temel arasına izolasyon cihazlarının yerleştirilmesini içerir. Kauçuk yataklar veya kayan izolatörler gibi bu cihazlar amortisör görevi görür.

Kauçuk mesnetler kauçuk katmanlarından ve çelik plakalardan yapılmıştır. Sismik kuvvetler altında deforme olabilirler, bu da ivmeyi ve tanka aktarılan kuvvetleri azaltır. Kayar izolatörler, deprem sırasında tankın temele göre kaymasını sağlayarak sismik enerjiyi dağıtır. Sismik izolasyon, yüksek sismik riskli bölgelerdeki tanklar için özellikle etkili olabilir.

Muayene ve Bakım

Tank kurulduktan sonra düzenli kontrol ve bakım çok önemlidir. Sismik olaylar tank yapısında, duvarlarda çatlaklar veya ankraj sisteminde hasar gibi gizli hasarlara neden olabilir. Düzenli denetimler bu sorunların erken tespit edilmesine yardımcı olabilir.

Ayrıca çalkalanma önleyici cihazların, temelin ve sismik izolasyon cihazlarının (kuruluysa) durumunu da kontrol etmeliyiz. Bakım faaliyetleri, hasarlı parçaların onarılmasını, gevşek bağlantıların sıkılmasını ve korozyonu önlemek için tankın yeniden boyanmasını içerebilir.

Özel Tank Tipleri ve Sismik Tasarım

Bazı spesifik kimyasal depolama tankı türlerine ve bunların sismik tasarım gereksinimlerine bir göz atalım.

• Deoksijenasyon Kulesi Reflü Tankı: Bu tanklar genellikle endüstriyel proseslerde reflü sıvılarını depolamak için kullanılır. Sıvı depolamanın bütünlüğünü korurken sismik kuvvetlere dayanacak şekilde tasarlanmaları gerekir. Dahili saptırma plakaları, geri akış sürecini etkileyebilecek çalkantıyı kontrol etmek için özellikle önemli olabilir.
• Azot Depolama Tankı: Azot endüstriyel ortamlarda yaygın olarak depolanan bir gazdır. Azot depolamaya yönelik tank tasarımında sismik kuvvetlerin yanı sıra tank içindeki basıncın da dikkate alınması gerekir. Tank duvar kalınlığı ve bağlantıların sağlamlığı, deprem sırasında tankın güvenliğinin sağlanmasında kritik faktörlerdir.
• Sıvı Amonyak Depolama Tankı: Sıvı amonyak tehlikeli bir kimyasaldır ve depolama tanklarının sismik tasarımı son derece önemlidir. Tankın iyi bir şekilde sabitlenmesi ve deprem durumunda sızıntıları önleyecek şekilde tasarlanması gerekir. Kullanılan malzemeler amonyağın aşındırıcı yapısına karşı dayanıklı olmalıdır.
• Sıvı Klor Depolama Tankı: Sıvı klor bir diğer tehlikeli kimyasaldır. Tank tasarımı, deprem sırasında herhangi bir klor salınımının önlenmesine odaklanmalıdır. Sismik izolasyon, sismik kuvvetlerin tank yapısı üzerindeki etkisini azaltmak için bu tanklar için mükemmel bir seçenek olabilir.
• Sıvı Depolama Tankı: Genel sıvı depolama tankları çeşitli kimyasalları tutabilir. Sismik tasarımlarının yoğunluk ve viskozite gibi spesifik sıvı özelliklerine göre özelleştirilmesi gerekiyor. Bu özellikler çalkantı davranışını ve tankın genel sismik tepkisini etkileyebilir.

Çözüm

Kimyasal depolama tanklarının sismik tasarımı karmaşık ama önemli bir süreçtir. Kimyasal depolama tankı tedarikçisi olarak tanklarımızın sismik olaylara dayanabilmesini sağlamak için tüm bu faktörleri dikkate almamız gerekiyor. Sismik tehlikelerin anlaşılmasından doğru tasarımın, malzemelerin, temelin ve ankraj sistemlerinin seçilmesine kadar her adım çok önemlidir.

Kimyasal depolama tankları pazarındaysanız ve tanklarınızın sismik kuvvetlere dayanacak şekilde tasarlandığından emin olmak istiyorsanız bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin. Size yüksek kaliteli, sismik olarak tasarlanmış kimyasal depolama tankları sağlayacak uzmanlığa ve deneyime sahibiz. Özel gereksinimleriniz hakkında konuşalım ve ihtiyaçlarınızı karşılayan bir çözüme başlayalım.

Referanslar

• ASCE 7 - 16: Binalar ve Diğer Yapılar için Minimum Tasarım Yükleri ve İlgili Kriterler.
• API 650: Petrol Depolama için Kaynaklı Çelik Tanklar.
• Eurocode 8: Depreme dayanıklı yapıların tasarımı.