Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung für einen Kugelbehälter für Gase oder Flüssigkeiten.
Es sind bereits Lagerungen für Kugelbehälter, z. B. aus den Schweizer Patenten 439 682, 471 956, 500 363, aus der deutschen Auslegeschrift 1182 609, aus der Offenlegungsschrift 2 446 745 und aus dem britischen Patent 982 760 bekannt geworden. Insbesondere haben sich die Lösungen nach dem Schweizer Patent 500 363 und der Offenlegungsschrift 2 446 745 besonders gut bewährt und die Konstruktionen gelten beim Auftreten von tektonischen Erschütterungen als erdbebensicher.
Bei solchen Lagerungen für Kugelbehälter besteht jedoch eine Gefahr beim Auftreten von örtlich begrenzten ruckweisen Bodenversetzungen, die beim Einsturz von karstigen Höhlen oder Gängen in Bergbaugebieten auftreten können.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagerung für einen Kugelbehälter vorzuschlagen, bei welcher den eingangs erwähnten Gefahren, insbesondere beim Auftreten von Stosswellen, mit Sicherheit begegnet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Lagerung für einen Kugelbehälter für Gase oder Flüssigkeiten vorgeschlagen, mit einem im Bereich der lotrechten Achse des Kugelbehälters angeordneten Fundament und einem zwischen dem Fundament und dem Kugelbehälter angeordneten, mit beiden fest verbundenen Polster aus einem Werkstoff mit elastomerem Verhalten.
Erfindungsgemäss wird das Fundament in der horizontalen Ebene geteilt ausgeführt, wobei der den Kugelbehälter aufnehmende Oberteil unter Zwischenschaltung von federnd nachgiebigen Stützen nachstellbar auf dem Unterteil aufgesetzt ist, welcher mit einer zur mindestens annähernden Plastifizierung des Baugrundes erforderlichen Flächenpressung auf diesem aufruht.
Zweckmässigerweise kann zur Abstützung des durch den Kugelbehälter belasteten Oberteils auf dem Unterteil ein Tragring vorgesehen sein, welcher mit am Umfang verteilten und in Gruppen zusammengefassten Auflageflächen ausgerüstet ist. Zwischen den Gruppen von Auflageflächen sind Nischen vorhanden, in welche Huborgane oder Keile zur Einregulierung oder Berichtigung der Lage des Fundamentoberteils eingesetzt werden können. In dieser Weise wird erreicht, dass sich der Sockelunterteil den Erdsetzungen anpasst und der Oberteil mit dem Kugelbehälter dem versetzten Sockel nachgerichtet werden kann. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Oberteil mit dem Kugelbehälter separat und an einem beliebigen Ort zusammengebaut werden kann, während der Sockel am Standort errichtet wird.
Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine schematisch gezeichnete Lagerung im Vertikalschnitt,
Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung der Lagerung, ebenfalls in schematischem Schnitt, und
Fig. 3 den Unterteil des Fundamentes in Aufsicht.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Kugelbehälter bezeichnet, welcher z. B. 5000 m3 Inhalt aufweist und mit verflüssigtem Propylengas gefüllt ist. Das Füllen und dieEntleerung erfolgt durch eine separate Leitung 11. Der Kugelbehälter ruht auf einem Fundament, welches in der Horizontalebene geteilt ist und aus einem Oberteil 2 und aus einem Unterteil 4 zusammengesetzt ist. Die Ausbildung des Fundamentes kann in ähnlicher Weise erfolgen, wie dies im Schweizer Patent 500 383 beschrieben ist.
Dementsprechend ist der Oberteil 2 des Fundamentes im Bereiche der lotrechten Achse des Kugelbehälters angeordnet und mit einem Polster aus einem Werkstoff mit elastomerem Verhalten versehen, welches sowohl mit dem Fundamentoberteil als auch mit dem Kugelbehälter fest verbunden ist. Die Grösse der Auflagefläche des Polsters wird durch den Zentriwinkel 3 bestimmt, welcher so gewählt wird, dass die Spannungen im Übergangsbereiche eine vorberechnete Grösse nicht überschreiten. Zur Montage wird ein Hilfsgerüst 10 verwendet, welches anschliessend in den Betonkörper einbetoniert wird.
Der Unterteil 4 des Fundamentes ist vom Oberteil 2 getrennt, wobei die Trennung entlang einer horizontalen Ebene erfolgt. Zur Abstützung des durch den Kugelbehälter belasteten Oberteils 2 auf dem Unterteil 4 ist ein Tragring 6 vorgesehen, welcher mit am Umfang verteilten, insgesamt vierundzwanzig Auflageflächen 7 ausgerüstet ist. Diese sind in Achtergruppen zusammengefasst, wobei zwischen den einzelnen Gruppen Nischen 8 gebildet sind, in welche Huborgane oder Keile, zwecks Einregulierung oder Berichtigung der Lage des Fundamentoberteils, eingesetzt werden können. Der nicht mittragende Spalt zwischen dem Oberteil 2 und dem Unterteil 4 kann mit einer Schaumstoffzwischenlage 5 versehen sein.
In der beschriebenen Weise wird die gesamte Belastung bestehend aus Eigengewicht, Füllung und Belastung durch äussere Kräfte, über die Auflageflächen 7 auf den Fundamentunterteil 4 übertragen. Bei einer einseitigen Setzung des Fundamentes kann der Oberteil samt Kugelbehälter mittels Passstücken und Einregulierung durch Keile wieder ausgerichtet werden. Bei einer solchen einseitigen Setzung wird der Kugelbehälter 1 nicht zusätzlich belastet, da der Fundamentoberteil 2 die Formhaltigkeit der Lagerung gewährleistet, wobei eine Schrägstellung von ca. 2% noch vertretbar bleibt. Eine Nachstellung wird bis zu einer 6 %-igen Schrägstellung möglich, wobei das Wiedereinrichten des Behälters später durchgeführt werden kann, insbesonders dann, wenn dieser nur noch eine geringe Füllung aufweist.
Die beschriebenen Auflageflächen 7 sind zweckmässigerweise mit Lagerelementen versehen, die als Gummipuffer 9 ausgebildet sein können.Sie sind für eine Langzeitbelastungvon je 160 Tonnen ausgelegt und so geformt, dass sie sich auch für andere Kugelabmessungen eignen. Die Gummipuffer 9 bestehen aus Butadien-Copolymer und weisen eine freie Oberfläche auf. Beim Zusammenpressen der innenliegenden Hohlräume sind die Gummipuffer so veränderbar, dass sie rechnerisch erfasst werden können.
Bei der Erstellung einer Lagerung für den Kugelbehälter können die nachfolgenden ungünstigen Voraussetzungen auftreten: a) infolge ungleichmässiger Setzung liegt eine Schrägstellung des Fundamentes vor; b) in beliebiger Lage und Richtung wurde ein Versatz gebildet, wobei ein mittlerer Grundrissstreifen von 3,5 m Breite vorliegen oder nur noch ein mittlerer Grundrissstreifen von 2 m Breite tragen kann und die Restflächen hohl liegen; c) durch plötzliche Strukturverschiebungen entsteht eine Schwingungsbeanspruchung von 20-30 Hz Unterschwingung für eine Dauer von einer halben Minute.
Es wird ferner davon ausgegangen, dass die räumliche Krümmung der Auflagefläche in Sattel- oder Muldenform einen minimalen Radius von 2000 m aufweist.
In einem solchen Falle kann die eingangs beschriebene Lagerung mit Erfolg verwendet werden. Aufgrund der zu erfassenden ungleichmässigen Setzungen und Verschiebungen des Untergrundes wird eine möglichst starre, sog. Einflächenlagerung gewählt. Bei dieser Lagerung wird davon ausgegangen, dass der Baugrund in der Gründungsfuge möglichst hoch und in der Nähe des plastischen Zustandes beansprucht wird. Die Flächenpressung wird 3,5 kg/cm2 bei maximaler Betriebsfüllung betragen. Durch Plastifizierung des Baugrundes wird eine eventuell auftretende Versetzung verhindert oder mindestens stark gemildert.
Die Beanspruchungen, welche als Folge der Verformungen wie in den Punkten a), b) und c) angenommen wurden, auftreten, werden durch den Unterteil 4 des Fundamentes aufgenommen. Dabei wird die Sockelhöhe so gewählt, dass die Schubspannungen vom Beton allein übertragen werden können.
Der Oberteil 2 des Fundamentes ist praktisch eine Kreisplatte, welche die gleichmässige Belastung der Lagerfläche auf die vierundzwanzig Auflageflächen 7 überträgt, welche auf einem Kreis mit einem Durchmesser von 9,2 m verteilt angeordnet sind. Bei der Dimensionierung der Platte, welche den Oberteil 2 bildet, müssen die auftretenden Radial-, Tangential- und Randbiegemomente berücksichtigt werden.
Im Gegensatz zu Erdbebenschwingungen treten die durch
Strukturverschiebungen verursachten Erschütterungen im
Boden stossartig auf, und zwar im allgemeinen mit einer
Schwingungsfrequenz von über 40 Hz. Es muss daher dafür
Sorge getragen werden, dass die Eigenfrequenz der Konstruk tion höchstens 1/3 bis 1/4 der tiefsten Erregerfrequenz beträgt.
Im vorliegenden Falle sind die Auflageflächen 7 auf eine
Eigenschwingungsfrequenz von 5 Hz bei maximaler Betriebsfüllung bzw. auf 8 Hz bei minimaler Betriebsfüllung abgestimmt. Dadurch wird ein hoher Schwingungsisolationsgrad für den Kugelbehälter 1 erreicht, so dass keine Zusatzeinwirkungen auftreten können.
The present invention relates to a storage for a spherical container for gases or liquids.
There are already bearings for spherical containers such. B. from the Swiss patents 439 682, 471 956, 500 363, from the German Auslegeschrift 1182 609, from the laid-open specification 2,446,745 and from the British patent 982,760. In particular, the solutions according to Swiss patent 500 363 and laid-open specification 2 446 745 have proven to be particularly effective and the constructions are considered earthquake-proof when tectonic vibrations occur.
With such bearings for spherical containers, however, there is a risk of localized jerky ground displacements that can occur when karst caves or passages collapse in mining areas.
The purpose of the present invention is to propose a mounting for a spherical container in which the dangers mentioned at the beginning, in particular when shock waves occur, can be countered with certainty.
To solve this problem, a storage for a spherical container for gases or liquids is proposed, with a foundation arranged in the area of the vertical axis of the spherical container and a cushion between the foundation and the spherical container, firmly connected to both, made of a material with elastomeric behavior.
According to the invention, the foundation is designed to be divided in the horizontal plane, with the upper part accommodating the spherical container being placed on the lower part in an adjustable manner with the interposition of resilient supports, which rests on the lower part with a surface pressure required for at least approximate plasticization of the subsoil.
Appropriately, to support the upper part loaded by the spherical container on the lower part, a support ring can be provided, which is equipped with support surfaces distributed around the circumference and combined in groups. Between the groups of support surfaces there are niches in which lifting devices or wedges can be used to adjust or correct the position of the upper part of the foundation. In this way it is achieved that the lower part of the base adapts to the ground settlements and that the upper part with the spherical container can be adjusted to the offset base. In addition, it is advantageous if the upper part with the spherical container can be assembled separately and at any location while the base is being erected on site.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing, namely:
1 shows a schematically drawn bearing in vertical section,
2 shows an enlarged representation of the bearing, also in a schematic section, and
Fig. 3 the lower part of the foundation in plan.
In Fig. 1, 1 denotes a ball container which, for. B. has 5000 m3 content and is filled with liquefied propylene gas. Filling and emptying take place through a separate line 11. The spherical container rests on a foundation which is divided in the horizontal plane and is composed of an upper part 2 and a lower part 4. The foundation can be designed in a manner similar to that described in Swiss patent 500,383.
Accordingly, the upper part 2 of the foundation is arranged in the area of the vertical axis of the spherical container and is provided with a pad made of a material with an elastomeric behavior, which is firmly connected to both the upper foundation part and the spherical container. The size of the support surface of the cushion is determined by the central angle 3, which is chosen so that the stresses in the transition area do not exceed a pre-calculated value. An auxiliary frame 10 is used for assembly, which is then concreted into the concrete body.
The lower part 4 of the foundation is separated from the upper part 2, the separation taking place along a horizontal plane. To support the upper part 2 loaded by the spherical container on the lower part 4, a support ring 6 is provided, which is equipped with a total of twenty-four support surfaces 7 distributed around the circumference. These are combined in groups of eight, with niches 8 being formed between the individual groups, into which lifting elements or wedges can be used for the purpose of regulating or correcting the position of the upper part of the foundation. The non-load bearing gap between the upper part 2 and the lower part 4 can be provided with a foam intermediate layer 5.
In the manner described, the entire load, consisting of its own weight, filling and load from external forces, is transferred to the lower foundation part 4 via the bearing surfaces 7. If the foundation is set on one side, the upper part including the spherical container can be realigned using fitting pieces and adjustment using wedges. In the case of such a one-sided settlement, the spherical container 1 is not additionally loaded, since the upper part of the foundation 2 ensures the dimensional stability of the bearing, with an inclination of about 2% still being acceptable. Adjustment is possible up to a 6% inclination, the re-setting of the container can be carried out later, especially when it is only slightly full.
The bearing surfaces 7 described are expediently provided with bearing elements that can be designed as rubber buffers 9. They are designed for a long-term load of 160 tons each and are shaped so that they are also suitable for other spherical dimensions. The rubber buffers 9 are made of butadiene copolymer and have a free surface. When the internal cavities are pressed together, the rubber buffers can be changed so that they can be computed.
The following unfavorable prerequisites may arise when setting up a bearing for the spherical container: a) due to uneven settlement, the foundation is inclined; b) an offset was formed in any position and direction, with a mean floor plan strip 3.5 m wide or only a middle floor plan strip 2 m wide and the remaining areas hollow; c) Sudden structural shifts result in a vibration load of 20-30 Hz undershoot for a period of half a minute.
It is also assumed that the spatial curvature of the support surface in the form of a saddle or trough has a minimum radius of 2000 m.
In such a case, the storage described above can be used with success. Due to the uneven subsidence and displacements of the subsoil to be recorded, the most rigid possible, so-called single-surface support is chosen. With this storage it is assumed that the building ground in the foundation joint is stressed as high as possible and in the vicinity of the plastic state. The surface pressure will be 3.5 kg / cm2 at maximum operational filling. The plasticization of the subsoil prevents any dislocation or at least greatly reduces it.
The stresses that occur as a result of the deformations as in points a), b) and c) are taken up by the lower part 4 of the foundation. The base height is chosen so that the shear stresses can be transferred from the concrete alone.
The upper part 2 of the foundation is practically a circular plate, which transfers the even load of the bearing surface to the twenty-four bearing surfaces 7, which are distributed on a circle with a diameter of 9.2 m. When dimensioning the plate which forms the upper part 2, the radial, tangential and edge bending moments that occur must be taken into account.
In contrast to earthquake vibrations, they penetrate
Structural shifts caused tremors in the
Floor abruptly, generally with a
Oscillation frequency of over 40 Hz. It must therefore for this
Care must be taken that the natural frequency of the construction is no more than 1/3 to 1/4 of the lowest excitation frequency.
In the present case, the bearing surfaces 7 are on a
Natural oscillation frequency of 5 Hz with maximum operating filling or 8 Hz with minimum operating filling. This achieves a high degree of vibration isolation for the spherical container 1, so that no additional effects can occur.