NO175271B - Eksplosjonsmotstandsdyktig vegg - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en eksplosjonsmotstandsdyktig vegg, innbefattende en av korrugert platemateriale fremstilt veggflate, med vekselvist utad og innad åpne korrugeringsrenner med sider og bunn, og topp.

Oppfinnelsen er særlig utviklet i forbindelse med de krav som stilles til veggflater på offshoreplattformer, hvor det er vesentlig at veggstrukturen bibeholdes ved eksplosjoner og brann. Det er vesentlig at veggen kan bibeholde sin struktur og virke som en brannvegg selv etter en eventuell eksplosjon. Teoretiske og praktiske undersøkelser har vist at veggflater av den innledningsvis nevnte type er gunstige i så henseende og gir god utnyttelse av materialet. Med hensyn til veggens struktur og dens opprettholdelse er det fastslått at bul ing er den kritiske faktor, og således ikke den tillatte spenning. En veggflate som nevnt innledningsvis gir god bulemotstand.

Videre studier har vist at man med enkle midler kan øke veggens evne til å bibeholde sin struktur, dvs. at veggen får øket bulingmotstand.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en eksplosjonsmotstandsdyktig vegg som nevnt innledningsvis, hvilken vegg er kjennetegnet ved at de utad åpne korrugeringsrenner er forsterket med et i korrugeringsrennen innlagt plateelement som er festet til og strekker seg i veggplanet mellom rennesidene, i en avstand fra bunnen og toppen.

I praksis vil som regel den korrugerte veggflate ha trapes-korrugeringer, og det innlagte plateelement strekker seg da parallelt med bunnen.

Gjennomførte analyser viser at man med slik enkel forsterk-ning av en korrugert veggflate kan oppnå betydelig bedre bulemotstand og bedre opprettholdelse av veggens struktur. Man oppnår således like gode og også delvis bedre resultater enn hvis man grep til de klassiske tiltak, nemlig å øke platetykkelsen, redusere korrugeringsflåtene (tmnnbredden ), etc.

Ved en eksplosjon vil platematerialet i veggen påvirkes til

flyting slik at stivheten i veggpanelet går tapt. Med oppfinnelsen oppnår man en begrensing av omfanget av området hvor materialet vil flyte. Det viser seg at materialet i den aktuelle forsterkede renne vil flyte relativt raskt på grunn av høy spenning på den siden som vender mot eksplosjons-stedet, men flytingen, dvs. den skadelige innvirkning, begrenses av det innlagte plateelement. Dette skyldes at man med innleggelsen av plateelementet påvirker spenningsfor-holdene på en slik måte at strekkspenningen utnyttes mest mulig i det strekkpåkjente platemateriale. Man kan ved oppstilling av et von Mises-spenningsdiagram påvise at når veggen kollapser i von Mises-diagrammet vil eksplosjonstrykket allerede ha begynt å avta, hvilket vil si at kollaps av veggen unngås, slik at den således selv etter eksplosjonen vil virke som beskyttende vegg og opprettholde sin brann-integritet.

Ifølge oppfinnelsen kan plateelementet være kontinuerlig i renneretningen, men det kan også være diskontinuerlig i renneretningen, og således bestå av flere med innbyrdes avstand innsveisede platebiter eller av en gitter- eller fagverksstruktur, så lenge man bare sørger for å oppnå den tilstrebede tverrforbindelse som medfører den ønskede påvirkning av spenningstilstanden.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et utsnitt av en veggflate utført

ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et horisontalsnitt gjennom veggflaten i fig. 1, med anvisning av de virkende

krefter under forutsetning av en eksplosjon

fra den siden som er antydet med pilen, fig. 3 viser et eksplosjonstrykk-tid-diagram,

fig. 4 viser et von Mises-spenningsdiagram, og fig. 5 og 6 viser to mulige modifiserte utførelses-former ifølge oppfinnelsen.

Det utsnitt av en veggflate som er vist i fig. 1, viser bruk av en eksempelvis 3,5 mm tykk stålplate 1 som er bukket til og korrugert med såkalt trapes-korrugering, dvs. at det dannes vekselvise korrugeringsrenner 2 og 3 med respektive skrå sider 4,5 og bunn 6. Den side hvorfra et eventuelt eksplosjonstrykk forventes, er markert med pilen, som indikerer trykkbølgeretningen til en slik eksplosjon.

Ifølge oppfinnelsen er veggpanelet i fig. 1 forsterket med et plateelement 7, som er innsveiset som vist i fig. 1, i den i forhold til eksplosjonssiden utad vendte korrusjonsrenne 2. Dybdeplasseringen av plateelementet 7 i rennen 2 er i og for seg ikke kritisk, men fordelaktig bør forsterkningen anordnes innenfor et dybdeområde som strekker seg over 60% av renne-dybden, med 20% dybdeandel i bunn og topp, slik det er vist i fig. 2.

Med innlegget av plateelementet oppnås et "ledd"-system, som antydet til høyre i fig. 2, hvor de enkelte "ledd" er betegnet med små sirkler 8,9,10,11,12,13. Veggfeltet 6 vil trykkbelastes, mens man i veggene 4 og 5 får bøyepåkjenn-inger. Plateelementet 7 strekkbelastes.

Analyser viser at materialet i veggfeltet 6 raskt vil gå til flyting, på grunn av høy spenningsbelastning, og flytingen vil medføre at man mister stivheten i panelet. Det forsterk-ende plateelement 7 vil imidlertid bidra til å opprettholde veggens struktur, fordi materialflytingen ikke vil gå ut over det område som begrenses av det innlagte plateelement. 1 fig. 3 er det vist et eksempel på utviklingen av et eksplosjonstrykk over tid. Man ser at eksplosjonstrykket når en absolutt topp etter tiden t. I fig. 4 er det vist et von Mises-spenningsdiagram hvor den utviklede strekkspenning er angitt med fullt opptrukken kurvestrek, mens bøyespenn-ingen er angitt med stiplet kurve. Man ser av fig. 4 at tiden t er kortere enn den tid som medgår før den vegg hvis spenningskurver er opptegnet, kollapser. Dette demonstrerer klart at veggstrukturen bibeholdes, slik at veggen således kan virke som beskyttende vegg (brannvegg) etter en eventuell eksplosjon.

Fig. 5 og 6 viser mulige modifiksjoner av oppfinnelsen, dvs. mulige utførelsesformer av plateelementet 7. Således er i fig. 5 plateelementet 7' utført som flere selvstendige platelegemer A,B,C, som er innsveiset i korrugeringsrennen 2 ' .

Tilsvarende er plateelementet 7" i fig. 6 vist i form av et fagverk eller gitterverk med elementer D,E som er innlagt og fastsveiset i korrugeringsrennen 2". Fig. 5 og 6 demonstrerer at plateelementet 7 således kan ha mange ulike former, under den forutsetning av at den tverrforbindelse plateelementet gir, er tilstrekkelig til at man oppnår den ønskede effekt, som beskrevet foran i forbindelse med utførelsen i fig.1-4.

Det er foran angitt at veggpanelet 1 eksempelvis kunne være utført av stål med en tykkelse på 3,5 mm. Dette er bare ment som en ren eksempelangivelse. Man kan tenke seg mange ulike typer stål og stålplatetykkelser, og det kan også tenkes bruk av materialer med tilsvarende egenskaper, eksempelvis komposittmaterialer.

Claims (5)

1. Eksplosjonsmotstandsdyktig vegg, innbefattende en av korrugert platemateriale fremstilt veggflate (1), med vekselvist utad og innad åpne korrugeringsrenner (2,3) med sider (4,5) og bunn (6), og topp, karakterisert ved at de utad åpne korrugeringsrenner (2) er forsterket med et i korrugeringsrennen (2) innlagt plateelement (7) som er festet til og strekker seg i veggplanet mellom rennesidene (4,5), i en avstand fra bunnen (6) og toppen.

2. Eksplosjonsmotstandsdyktig vegg ifølge krav 1, hvor den korrugerte veggflate (1) har et trapesformet tverrsnitt, karakterisert ved at det innlagte plateelement (7) strekker seg parallelt med bunnen (6).

3. Eksplosjonsmotstandsdyktig vegg ifølge krav 2, karakterisert ved at det innlagte plateelement (7) er anordnet i et dybdeområde som strekker seg over 60$ av dybden til korrugeringsrennen (2) begrenset til å ligge minst 20$ fra toppen henholdsvis bunnen (6).

4. Eksplosjonsmotstandsdyktig vegg ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at plateelementet (7) er kontinuerlig i renneretningen.

5 . Eksplosjonsmotstandsdyktig vegg ifølge et av de foregående krav 1-3, karakterisert ved at plateelementet (7 ',7") er diskontinuerlig i renneretningen.