Seismic loads estimation on the storage tanks for toxic and flammable liquids
Abstract
There are about 1 million earthquakes of varying intensity every year in the world. Further more increase in the technogenic objects number and the necessity to create environmentally safety conditions for their operation leads to improved scientific substantiation of seismic hazard parameters of technogenic objects that could adversely effect on the environment. Therefore, the research of seismic loads on the important technogenic objects still remains the urgent issue both globally and regionally. The aim of the paper is to prevent emergencies and negative impact on the environment in case of damage, destruction and leakage of storage tanks for toxic and flammable liquids due to seismic loads of different strength. There have been treated the peak amplitudes of seismic acceleration simulation during an earthquake from 1 to 9 points at the distance to the epicenter from 10 to 1000 m, the dominant excitation frequencies at the earthquake from 1 to 9 points at the distance to the epicenter from 10 to 1000 m, the earthquake average duration with the magnitude of 1 to 9 points at the distance to the epicenter from 10 to 1000 m and the issue of fluid oscillations in the arbitrary shell of rotation has been solved.
The results of the research will allow to select the storage tanks parameters from the influence of resonant frequencies, to prevent their destruction and to extend the service life, to minimize the ecologically hazardous impact on the environment and prevent emergencies. For the increasing the ecological safety level of the adjacent to the storage tanks territories, it has been proposed to control the effects of natural and technogenic factors on the storage tanks taking into account the forecast models of seismic changes and fluctuations in storage tanks using the algorithm for monitoring seismic loads on storage tanks.
Downloads
References
/References
Gritsay O.D. The mechanisms determination of local earthquakes foci on the basis of kinematic and dynamic approaches: author's ref. dis. ... cand. physical and mathematical sciences: 04.00.22 / O.D. Gritsay; NAS of Ukraine, Institute of Geophysics SI. Subotina. Kyiv. 20 p., 2016. [in Ukrainian]
E. Serikova, E. Strelnikova, and V. Yakovlev, Additional groundwater replenishment in the large cities of Ukraine on example of the Kharkiv city. Urban Management of Cities, vol. 130. pp. 13-18, 2016. [in Ukrainian]
Yu. I. Nemchynov, O. K. Havkin, M. G. Marienkov, L. O. Jarko, V. A. Dunin, K. M. Babik, K. V. Egupov, O. V. Kendzera, V. K. Egupov, A. F. Bulat, V.I. Dyrda, M. I. Lysycia. Practical questions of buildings dynamics. Scientific Production Journal: The Building in Ukraine, 6. pp. 6–21, 2013.
O.V. Kenzdera Seismic hazard and earthquake protection. Practical implementation of developments of the Institute of Geophysics. SI. Subbotin of the National Academy of Sciences of Ukraine. Bulletin of the NAS of Ukraine № 2. pp. 44 – 57, 2015. [in Ukrainian]
M.P. Budanov, B.O. Demidov, V.I. Shendrik. Analysis of the possibility of detecting silding toxic substances by quantum optical means by radiation spectra. Weapons systems and military equipment. Vol. 2. pp. 33–38, 2007. [in Ukrainian]
A. Yu. Dubitsky, L.P. Chepky, I.O. Semenov. Characteristics of accidents at chemically dangerous objects. Modern problems of toxicology. №2. pp. 14 – 17, 1999. [in Ukrainian]
V.O. Lypovy, M.M. Udyansky. Technogenic risks of environmental pollution during operation and repair of tanks with petroleum products. Kharkiv: NUGZU. 107 p., 2017. [in Ukrainian]
I.R. Kuzeev, R.R. Tlyasheva, S.M. Mansurova, A.V. Ivakin, G.A. Shaizakov, A.S. Bayramgulov Methods for determining the stress-strain state of a steel cylindrical reservoir. Oil and Gas Business: Electronic Science Journal. No. 4. pp. 339–347, 2013. [in Russian]
O.M. Royanov, S.V. Garbuz. Problems of fire safety. Fire safety problems. Kh.: NUGZU, 42. pp. 110–114, 2018. [in Russian]
O. Zvirko. Corrosion resistance of steels of long-operated oil storage facilities. Bulletin of TNTU. Vol. 17. № 2. pp. 58–64, 2011. [in Ukrainian]
Ibrahim R. A., Pilipchuck V. N., Ikeda T. Recent Advances In Liquid Sloshing Dynamics. Applied Mechanics Reviews, Vol. 54, №. 2, pp. 133–199, 2001.
Ibrahim R. A. Liquid Sloshing Dynamics. Cambridge University Press, New York, 948 р., 2005.
Ventsel E., Naumenko V, Strelnikova E., Yeseleva E. Free vibrations of shells of revolution filled with a fluid. Engineering analysis with boundary elements, 34. pp. 856–862, 2010.
Degtyarev, K., Glushich, P., Gnitko, V., Strelnikova, E. (2015) Numerical Simulation of Free Liquid-Induced Vibrations in Elastic Shells, International Journal of Modern Physics and Applications. Vol. 1, No. 4, P. 159-168, DOI: 10.13140/RG.2.1.1857.5209
E.V. Yeseleva, V.I. Gnitko, E.A. Strelnikova. Natural oscillations of high pressure vessels during interaction with liquid. Probl. mechanical engineering. Vol.9. № 1. pp. 105-118, 2006. [in Russian]
V.S. Zakharov, D.A. Simonov, A.I. Koptev. Computer modeling of seismogenic landslide displacements. Geological Faculty of Moscow State University, Electronic scientific publication Georazrez. Vol. 3., № 1. pp. 1–24, 2009. [in Russian]
O. O. Erteleva. Parameters of seismic vibrations in epicentral areas of earthquakes. Dissertation for the degree of Doctor of Physics and Mathematics, 2019. Institute of Physics of the Earth. O.Yu. Schmidt of the Russian Academy of Sciences. 290 p., 2019. [in Russian]
V. Gnitko, K. Degtyariov, A. Karaiev, E. Strelnikova, Multi-domain boundary element method for axisymmetric problems in potential theory and linear isotropic elasticity, WIT Transactions on Engineering Sciences. WIT Press. pp.13–25, 2019. DOI: 10.2495/BE410021
T. Medvedovskaya, E. Strelnikova, K. Medvedyeva Free hydroelastic vibrations of hydroturbine head covers. Int. J. Eng. and Advanced Research Technology. Vol. 1. № 1. pp. 45–50, 2015.
E. Strelnikova, V. Gnitko, D. Krutchenko, Y. Naumemko Free and forced vibrations of liquid storage tanks with baffles. J. Modern Technology & Engineering. Vol. 3. № 1. pp.15–52, 2018.
O.M. Serikova, O.O. Strelnikova. Influence of storage tanks of toxic and flammable liquids on the environment. Modern technologies in industrial production: proceedings and program of the VII All-Ukrainian scientific and technical conference (Sumy, April 21-24, 2020) pp. 238-239, 2020. [in Ukrainian]
O.M. Serikova, O.O. Strelnikova, L.A. Pisnia, D.V. Kryutchenko. Investigation of the peak amplitudes influence of seismic acceleration during an earthquake on the technogenic objects. Environmental safety: problems and solutions: Proceedings of the XVI International Scientific and Practical Conference (Kharkiv, September 14-18, 2020) UKRNDIEP. PE "Style-Izdat", pp. 221–223, 2020. [in Ukrainian]
O.M. Serikova, O.O. Strelnikova, L.A. Pisnia, D.V. Kryutchenko. Seismic loads influence on the storage tanks of toxic and flammable liquids. Environmental safety: problems and solutions: Proceedings of the XVI International Scientific and Practical Conference (Kharkiv, September 14-18, 2020) UKRNDIEP. PE "Style-Izdat", pp. 217-220, 2020. [in Ukrainian]
Грицай О. Д. Визначення механізмів вогнищ місцевих землетрусів на основі кінематичних і динамічних підходів : автореф. дис. ... канд. фіз.-мат. наук : 04.00.22 / О. Д. Грицай; НАН України, Ін-т геофізики ім. С.І. Суботіна. Київ, 2016. 20 c.
Сєрікова, О. М. Стрельнікова О. О., Яковлєв В. В. Додаткове живлення підземних вод у великих містах України на прикладі міста Харкова. Комунальне господарство міст. 2016. № 130. С. 13–18.
Nemchynov Yu. I., Havkin O. K., Marienkov M. G., Jarko L. O., Dunin V. A., Babik K. M., Egupov K. V., Kendzera O. V., Egupov V. K., Bulat A. F., Dyrda V.I., Lysycia M. I. Practical questions of dynamics of buildings. Scientific Production Journal: The Building in Ukraine, 6, 2013. Р. 6–21.
Кендзера О. В. Сейсмічна небезпека і захист від землетрусів. Практичне впровадження розробок Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України. Вісник НАН України. 2015. № 2. С. 44 – 57.
Буданов М. П., Демідов Б.О., Шендрик В. І. Аналіз можливостей виявлення сильдіючих отруйних речовин квантово-оптичними засобами за спектрами випромінювання. Системи озброєння і військова техніка. 2007. Вип. 2. С. 33–38.
Дубицький А. Ю., Чепкий Л. П., Семенов І. О. Характеристика аварій на хімічно-небезпечних об’єктах. Современные проблемы токсикологии. 1999. №2. С. 14 – 17.
Липовий В. О., Удянський М. М. Техногенні ризики забруднення довкілля під час експлуатування та ремонтних робіт резервуарів з нафтопродуктами. Харків: НУГЗУ. 2017. 107 с.
Кузеев И. Р., Тляшева Р. Р., Мансурова С. М., Ивакин А. В., Шайзаков Г. А., Байрамгулов А. С. Методика определения напряженно-деформированного состояния стального цилиндрического резервуара. Нефтегазовое дело: электрон.науч. журн. 2013. № 4. С. 339–347.
Роянов О. М., Гарбуз С. В. Проблемы пожарной безопасности. Проблемы пожарной безопасности. Х.: НУГЗУ, 2018. Вып. 42. С. 110–114.
Звірко О. Корозійна тривкість сталей тривало експлуатованих нафтосховищ. Вісник ТНТУ. 2011. Том 17. № 2. С.58–64.
Ibrahim R. A., Pilipchuck V. N., Ikeda T. Recent Advances In Liquid Sloshing Dynamics. Applied Mechanics Reviews, 2001. Vol. 54, No. 2. P. 133–199.
Ibrahim R. A. Liquid Sloshing Dynamics. Cambridge University Press, New York, 2005. 948 р.
Ventsel E., Naumenko V, Strelnikova E., Yeseleva E. Free vibrations of shells of revolution filled with a fluid. Engineering analysis with boundary elements, 34, 2010. P. 856–862.
Degtyarev, K., Glushich, P., Gnitko, V., Strelnikova, E. (2015) Numerical Simulation of Free Liquid-Induced Vibrations in Elastic Shells, International Journal of Modern Physics and Applications. Vol. 1, No. 4, P. 159-168, DOI: 10.13140/RG.2.1.1857.5209
Еселева Е. В., Гнитько В. И., Стрельникова Е. А. Собственные колебания сосудов высокого давления при взаимодействии с жидкостью. Пробл. машиностроения. 2006. T.9. №1. С.105–118.
Захаров В. С., Симонов Д. А., Коптев А. И. Компьютерное моделирование сейсмогенных оползневых смещений. Геологический факультет МГУ, Электронное научное издание Георазрез. 2009. Т. 3., вып. 1. С. 1–24.
Эpтелeвa O. O. Пapaметpы сейсмическиx кoлeбaний в эпицентpaльных oблaстяx землетpясений. Диссеpтaция нa сoискaние ученoй степени дoктopa физикo.мaтeмaтичeскиx нaук, 2019. Инcтитут физики земли им. O.Ю. Шмидтa Poссийскoй aкaдемии нaук. 2019. 290 с.
Gnitko V., Degtyariov K., Karaiev A., Strelnikova E., Multi-domain boundary element method for axisymmetric problems in potential theory and linear isotropic elasticity, WIT Transactions on Engineering Sciences. WIT Press. 2019. P.13–25. DOI: 10.2495/BE410021
Medvedovskaya T., Strelnikova E., Medvedyeva K. Free hydroelastic vibrations of hydroturbine head covers. Int. J. Eng. and Advanced Research Technology. 2015. Vol. 1. No 1. P.45–50.
Strelnikova E., Gnitko V., Krutchenko D., Naumemko Y. Free and forced vibrations of liquid storage tanks with baffles. J. Modern Technology & Engineering. 2018. Vol. 3. No.1. P.15–52.
Сєрікова О. М, Стрельнікова О. О. Вплив резервуарів для збереження отруйних та легкозаймистих рідин на навколишнє середовище. Сучасні технології у промисловому виробництві: матеріали та програма VІI Всеукраїнської науково-технічної конференції (м. Суми, 21–24 квітня 2020 р.) 2020. С. 238–239.
Сєрікова О. М., Стрельнікова О. О., Пісня Л. А., Крютченко Д. В. Дослідження впливу пікових амплітуд сейсмічного прискорення при землетрусі на техногенні об’єкти. Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення: зб. наук. статей XVІ Міжнародної науково-практичної конференції (м. Харків, 14–18 вересня 2020 р.) УКРНДІЕП. ПП «Стиль-Іздат», 2020. С. 221–223.
Сєрікова О. М., Стрельнікова О. О., Пісня Л. А., Крютченко Д. В. Вплив сейсмічних навантажень на резервуари для збереження отруйних та легкозаймистих рідин. Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення: зб. наук. статей XVІ Міжнародної науково-практичної конференції (м. Харків, 14–18 вересня 2020 р.) УКРНДІЕП. ПП «Стиль-Іздат», 2020. С. 217–220.