Analizy skutków wystąpienia gwałtownego podciśnienia w walcowych zbiornikach stalowych

Open Access (Artykuł w pliku PDF)

citation/cytuj: Hotała E. Analysis of the effects of a sudden vacuum in cylindrical steel tanks. Materiały Budowlane. 2025. Volume 629. Issue 01. Pages 1-6. DOI: 10.15199/33.2025.01.01

dr hab. inż. Eugeniusz Hotała, prof. uczelni, Wroclaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering
ORCID: 0000-0003-2286-8436

Correspondence address: eugeniusz.hotala@pwr.edu.pl 

DOI: 10.15199/33.2025.01.01
Case study / Studium przypadku

Abstract. The article analyses of two selected cases of steel tank failures due to the occurrence of a sudden vacuum in the tank are presented. In one case, hot steam suddenly condensed in an empty industrial wastewater tank, causing a sudden drop in pressure in the tank, so the implosion phenomenon occurred. A similar phenomenon of rapid pressure drop occurred in a steel silo for lime meal due to the collapse of the lime meal seepage above the bottom of the silo. In both cases analyzed, permanent damage occurred to the tanks due to loss of stability of their cylindrical shells. Conclusions from the analyses can be useful in preventing failures of similar structures at the stage of their design and during periodic inspections of their technical condition.
Keywords: shell stability; tank failures; exceptional loads.

Streszczenie. W artykule przedstawiono analizy dwóch wybranych przypadków awarii zbiorników stalowych wskutek wystąpienia w nich gwałtownego podciśnienia. W jednym przypadku w pustym zbiorniku na ścieki przemysłowe doszło do nagłego skroplenia się gorącej pary wodnej, co wywołało gwałtowny spadek ciśnienia w zbiorniku, a w efekcie zjawisko implozji. Podobne zjawisko gwałtownego spadku ciśnienia odnotowano w silosie stalowym na mączkę wapienną z powodu tąpnięcia przesklepienia mączki nad dnem silosu. W obu analizowanych przypadkach wystąpiło trwałe uszkodzenie zbiorników wskutek utraty stateczności ich płaszczy walcowych. Wnioski z analiz mogą być przydatne w zapobieganiu awariom podobnych konstrukcji na etapie ich projektowania oraz podczas okresowych kontroli stanu technicznego.
Słowa kluczowe: stateczność powłok; awarie zbiorników; oddziaływania wyjątkowe.

Literature
[1] Ziółko J, Supernak E, Borek P, Jędrzejewski MT. Naprawa zbiorników cylindrycznych uszkodzonych w skutek podciśnienia. Inżynieria iBudownictwo.1997;7.
[2] Ziółko J, Supernak E. Naprawa stalowego zbiornika uszkodzonego przez podciśnienie. Materiały XXV Konferencji Naukowo-Technicznej „Awarie Budowlane”. Międzyzdroje 24-27maja 2011; 907 – 916. http://www.awarie.zut.edu.pl/files/ab2011/referaty/T2_04_Konstrukcje_stalowe/19_Ziolko_J_i_inni_Naprawa_ stalowego_zbiornika_uszkodzonego_przez_podcisnienie.pdf.
[3] Ziółko J, Mikulski T. Deformations of the steel shell of a vertical cylindrical tanks caused by underpressure. Steel Construction. 2016; 9, No. 1, pp. 33 – 36.
[4] Ikeda CM, Wilkerling J, Duncan JH. The implosion of cylindrical shell structures in a high-pressure water environment. Proc R Soc A. 2013; http://dx.doi.org/10.1098/rspa.2013.0443.
[5] Hotała E. Unconventional states of loads of cylindrical shells of steel silos. Studia Geotechnica et Mechanica, Vol. XXIV, No. 1 -2, 2002.
[6] Hotała E. Nośność graniczna nieużebrowanych cylindrycznych płaszczy silosów stalowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003.
[7] PN-EN 1993-1-6, Eurokod 3, Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-6: Wytrzymałość i stateczność konstrukcji powłokowych.

Received: 28.10.2024 / Artykuł wpłynął do redakcji: 28.10.2024 r.
Revised: 02.12.2024 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 02.12.2024 r.
Published: 24.01.2025 / Opublikowano: 24.01.2025 r.

Materiały Budowlane 01/2025, strona 01-06 (spis treści >>)