Prof.Dr.-lng.habil.E.HampeHochschule f?r Architektur und Bauwesen,Weimar (DDR)Over de veiligheid vanLNG-opslagtanks (I)Ter begeleidingOok in de (bouw)techniek bestaat erkennelijk nog een 'ijzeren gordijn', waardoorwij in oost en west dikwijls onvoldoende opde hoogte zijn van eikaars vorderingen en in-zichten. Op 3 april 1979 was er dan ook inDelft een zekere verrassing bij het aanhorenvan Prof.Erhard uit de Duitse Demo-kratische Republiek tijdens een door deBetonvereniging georganiseerde bijeen-komst.Het thema was zowel hoogst actueel alsuitermate belangrijk: 'De veiligheid van LNG-opslagtanks '. Prof. sprak hierover metkennis van zaken. In zijn eigen land en deaangrenzende (oosteuropese) landen is hijeen erkend deskundige op het gebied vanallerlei reservoirs. Zo was hij nauw betrokkenbij de bouw van de eerste Oostduitse kern-centrale te Rheinsberg.Verantwoordelijkheid van de ingenieurWij leven in een merkwaardige tijd!? De hedendaagse mens bezit een vrij hogeontwikkelingsgraad. Daardoor is hij bevoegd?n in staat om met belangstelling en kennisvan zaken deel te nemen aan alles wat er omhem heen gebeurt.? De hedendaagse mens bezit bovendieneen vrij hoog opleidingsniveau. Daardoor kanhij deskundig oordelen over de taken waar-voor hij in zijn dagelijks werk wordt geplaatst.? Toch vertoont de mens van nu een groteovereenkomst met de mens van vroeger.Want ook de hedendaagse mens heeft veelkans om bij zijn meningsvorming en handelenfouten te maken of slordig te zijn, en om daar-bij zijn eigen subjectieve mentaliteit als uit-gangspunt te nemen.Zo liggen deze zaken nu eenmaal... en dat ismisschien nog maar goed ook.? De huidige techniek is de technische pro-blemen van onze tijd de baas. Voor de maat-schappelijke ontwikkeling van de mens vormtde techniek geen belemmering, want zij is de'motor' van deze ontwikkeling geworden.? De huidige techniek heeft de verschillendedeelgebieden van wetenschap en technologiein hoge mate ge?ntegreerd. Daardoor slaan devorderingen en ontwikkelingen op een be-paald gebied snel over op andere gebieden.Cement XXXI (1979) nr. 8Over schaalconstructies, schoorstenen,voorgespannen beton en reservoirs schreefhij enkele boeken en vele artikelen. Zeerbijzonder is zijn boek 'Bauwerk - Tragwerk -Tragstruktur' (1977, Band I), met vele verge-lijkingen tussen het gebouwde en de natuur.De erkenning in eigen land blijkt ook uit zijnbenoeming tot voorzitter van de Sektion In-dustriebau van de Bauakademie der DDR,welke eervolle functie hij bekleedt naast zijnhoogleraarschap aan de Hochschule f?rArchitektur und Bauwesen te Weimar. Al ge-ruime tijd speelt hij een actieve rol in de Oost-europese plannen voor de massa-opslag vanLNG. Ook op internationaal niveau wordt zijndeskundigheid erkend. Hij is al negen jaarvoorzitter van de werkgroep 'Buizen enReservoirs' van de internationale schalenver-eniging IASS en vanaf de oprichting lid vande werkgroep Opslagtanks en Drukvaten'van de FIP.? Met haar gecompliceerdheid raakt de tech-niek de feilbare mens. Zij is zijn gereedschapgeworden - hij vertrouwt zich aan haar toe,maar tegelijk beheerst hij haar.De mens beheerst dus de techniek, echteralleen binnen de grenzen die worden gestelddoor zijn eigen feilbaarheid ?n door het moge-lijke falen van het technische produkt.Overschrijdt de mens deze grenzen, danneemt hij een zeker risico! Kent hij de gren-zen, dan kent hij ook het risico! Maar als hijdeze grenzen niet kent of als hij ze negeert,zal hij worden geconfronteerd met een niet tekwantificeren risico.Met risico's in het algemeen onderhoudt demens eigenaardige relaties. Enerzijds accep-teert hij de risico's waarmee hij is opgegroeid,anderzijds is hij extra gevoelig voor risico'sdie hem opgelegd worden.Geen mens laat zijn auto ongebruikt staanwanneer hij erop wordt gewezen dat jaarlijksca. 250 mensen per miljoen inwoners als ver-keersslachtoffer verongelukken. En niemandverandert iets aan zijn dagelijkse bezighedenals hem duidelijk is gemaakt dat er jaarlijksper miljoen inwoners 200 slachtoffers vanhuishoudelijke bezigheden vallen.Maar duizenden mensen maken zich onge-rust over het feit, dat in de (nabije) toekomst353In Delft sprak Prof. Hampe tweemaal drie-kwartier over de veiligheid van LNG-opslag-tanks. Hij behandelde de gewone en bijzon-dere invloeden op dergelijke tanks en in ditverband het gedrag van bouwmaterialen entankconstructies. Veel aandacht schonk hijaan de veiligheidsaspecten, met begrippenals betrouwbaarheidsanalyse en risico-schatting, waarmee deze spreker zich ver-trouwd toonde, evenals vanzelfsprekend metschaalconstructies en hun gedrag.Aan het begin van zijn voordracht sprakProf.Hampe over de verantwoordelijkheidvan de ingenieur: een menselijk probleem datzich beslist niets aantrekt van politieke gren-zen. Vooral hierin kunnen wij onszelf terug-vinden, zodat wij zeker ook hiervan kenniswillen nemen. In dit opzicht behoeft er geenenkel 'ijzeren gordijn'te bestaan.Redactieeen aanzienlijk deel van onze elektriciteit doorkerncentrales geleverd zal worden en zelfsmoet worden, en dat voor de opslag vanradio-actieve afvalprodukten geschikte op-slagplaatsen vereist zijn. De bewering dat derisico's hierbij veel kleiner zijn dan in het ver-keer of het huishouden, wordt over het alge-meen door veel mensen niet objectief ver-werkt.Een gecompliceerde situatie derhalve, waarinwij onze bouwwerken een plaats moetengeven en waarin wij als ingenieurs handelendmoeten optreden. Men is eraan gewend omvan de techniek alles te verwachten en haargeen enkele tekortkoming te vergeven.Een medicus mag fouten maken, het is eenwetenschapsman toegestaan om de absolutewaarheid slechts stap voor stap te benaderen,en een politicus wordt vergeven dat hij van alhet wenselijke alleen het 'haalbare' bereikt.Een architect mag zelfs zijn eigen opvattingeninterpreteren, ook al druisen zij in tegen dehuidige smaak of de toekomstige wensen. Hijkan zelfs door zijn subjectieve opvattingenaan persoonlijkheid winnen, dikwijls nog meernaarmate hij zich van andermans opvattingendistancieert.Maar... van een ingenieur eist men het'absolute'! Op deze plaats behoef ik niemandte herinneren aan de eenvoudige en tegelijkharde regels die Hammurabi voor de bouw-meester heeft opgesteld.* Niemand kan zichonttrekken aan de in steen gegriffelde logica,die de dood van de bouwmeester eist alsdiens bouwwerk instort en de dood van debouwheer veroorzaakt. Discussie is niet toe-gestaan, want alleen het resultaat is door-slaggevend.Tegenwoordig bezitten wij andere wetten enkunnen wij bij voldoende middelen ook overuitstekende advocaten beschikken. Maar ditalles beschermt ons nog niet tegen de stilzwij-gende veroordeling door het grote publiek,zodra er ook maar een van onze bouwwerkenfaalt. Hieraan zijn wij gewend geraakt en datheeft ons opgevoed tot verantwoordelijkheidjegens onze medemensen. Maar tegelijkertijdhebben wij geleerd rekening te houden met deeis tot een spaarzaam gebruik van onzemiddelen: zowel zuinig materiaalverbruik alsgeringe bouw- en bedrijfskosten.Evenmin als vroeger hebben wij thans vrijwelzeker nauwelijks een andere mogelijkheid.Waarom hebben wij in dit opzicht geen alter-natieven? Omdat het hanteren van de bij onzewerkzaamheden aan te leggen maatstaven zogemakkelijk te controleren is. Daarom dienenwij zowel de voordelen als de nadelen van eenvrij nauwkeurig bepaalde situatie te aanvaar-den, maar wij kunnen er ook van profiteren. Inde regel zijn onze beslissingen voldoend ste-vig te funderen. De varianten hierop wordengerechtvaardigd door technische en econo-mische argumenten.Het voorgaande geldt, evenals het vroegergold, voor allesbehalve het esthetische (ar-chitectonische) gebied. Dit niet te kwantifi-ceren gebied gaf ook in ons werk de mogelijk-heid om de kwalitatieve waardering en beoor-deling te gaan gebruiken. Tegenwoordig ishet niet alleen het esthetische gebied dat onskwalitatieve beoordelingen levert. Er zijn im-mers thans verscheidene delen van ons tech-nisch werkgebied die blootstaan aan eenbrede kwalitatieve meningsvorming door deopenbaarheid.Met onze ontwerpen en onze bouwwerkenzien wij ons geplaatst tegenover een uiterstoplettende maatschappij, die voor een deelwordt gevormd door goed ge?nformeerdemensen, maar voor de rest uit onvoldoend ofniet ge?nformeerde mensen bestaat.In dit decennium beleven wij een schoolvoor-beeld van de hier bedoelde confrontatie: desoms hartstochtelijke belangstelling voor deenergiepolitiek en vooral voor de bouw vankerncentrales. In de discussies met de ge?n-teresseerden dienen wij argumenten te ge-bruiken, die ?ns bekend en verstandig voor-komen, die onszelf overtuigen en waarmee wijmenen overtuigend te kunnen zijn.Wat bereiken wij echter met onze argumen-ten?Op eenvoudige vragen blijken wij geen een-voudig antwoord te kunnen geven. Voor over-duidelijke vraagstukken blijken wij geen klink-klare oplossing te kunnen leveren.Wij zeggen geen 'neen', maar ook geen 'ja',maar wij wijzen op de geringe kansen. Daarbijwerken wij met begrippen als 'veiligheidscon-ceptie', 'betrouwbaarheid' en 'faalkans'. Des-Cement XXXI (1979) nr. 8ondanks zijn wij niet in staat om de verwach-tingsvolle burger een eenvoudig 'ja' op zijnvraag naar absolute veiligheid te geven of eeneenvoudig 'neen' op zijn vraag naar eenmogelijk gevaar voor zijn leven en zijn ge-zondheid.Deze zaken liggen zo. Wij moeten daar reke-ning mee houden, of wij dat willen of niet.Voor de kerncentrales zijn al omvangrijketheoretische uiteenzettingen gegeven betref-fende het veiligheidsprobleem en ook overmogelijke ongewenste gebeurtenissen alsgevolg van externe of interne invloeden. Dezeuiteenzettingen bestaan en zij hebben geleidtot geavanceerde technische concepties entechnische oplossingen.Desondanks was dit allemaal nog niet vol-doende om het bij veel mensen levende ge-voel van onbehagen weg te nemen. Het waskennelijk ook niet in staat om te verhinderendat onlangs in Harrisburg het eerste grotereactor-ongeluk dreigde te ontstaan. Er kwa-men radio-actieve stoffen vrij uit het koel-systeem en de omgeving liep grote kans be-smet te worden.Dit heeft zich voorgedaan, hoewel de kans opeen dergelijke gebeurtenis tot dusver als bij-zonder klein werd beschouwd. In een derge-lijke context dient derhalve ook het thema'LNG-opslag' beschouwd te worden.Als wij met elkaar over 'LNG-opslag' spreken,kunnen verschillende meningen over de de-tails van deze opslag worden vernomen,evenals over de technische en economischeproblemen die zich daarbij kunnen voordoen.Momenteel kunnen wij het ons nog veroorlo-ven om in vakkringen te discussi?ren over dekern van deze problemen en de consequen-ties daarvan. Wij kunnen het ons nog veroor-loven om onze mening te vormen naar onzeeigen inzichten, om daarnaar te gaan han-delen.Dit is nog mogelijk, hoewel bekend is dat bijeen LPG-ongeluk in Spanje tweehonderdtwintig mensen het leven moesten laten, watnog nooit is voorgekomen bij een kerncentra-le. Op dit ongeluk in Spanje is gereageerddoor het grote publiek en ook door de natio-nale overheden, die hun veiligheidsopvattin-gen hebben geverifieerd en ook wel aanvul-lende eisen hebben gesteld. Maar het totaleprobleem van de opslag van vloeibare ener-gie-dragers is nog niet in de openbaarheidaan de orde gesteld.In verscheidene landen is tegen de bouw vankerncentrales een grote weerstand ontstaan,die door het ongeval in Harrisburg nog groteris geworden. Maar deze storm heeft zich nogniet uitgebreid naar de massa-opslag vanvloeibare energiedragers. Nog niet... wijhebben dus nog de tijd, maar die tijd dienenwij wel te gebruiken!Wat moeten wij doen om de veiligheidVan op-slagtanks te kunnen garanderen?Als zo'n vijftig jaar geleden aan een ingenieurwerd gevraagd, wat moet je doen om eenveilige tank te verkrijgen, dan zou hij waar-schijnlijk hebben geantwoord: ik moet ervoorzorgen dat die tank niet bezwijkt en dat hij nietleegloopt. Twintig jaar geleden zou het ant-woord op dezelfde vraag al veel genuanceer-354der zijn geweest. Dat antwoord zou afhan-kelijk zijn van de mate waarin de ondervraag-de ingenieur was vertrouwd met de bijzonder-heden en eisen van de opgeslagen vloei-stoffen, en vooral van zijn persoonlijke erva-ringen op dit gebied.Tegenwoordig is zo'n vraag op zichzelf al teweinig genuanceerd. Want vandaag de dag ishet niet meer voldoende om te vragen naar de'veiligheid' in de oorspronkelijk betekenis vandat woord, dus naar de veiligheid met betrek-king tot het vervullen van de functies 'dragen'en 'dichten'. Aan de opgave een opslagtank tebouwen wordt tegenwoordig pas volledig vol-daan als daarbij het gehele spectrum van allemogelijke waarderingsaspecten in de be-schouwing wordt betrokken. Naar mijn me-ning zijn er ten minste vijf van die aspecten:? ergonomisch-esthetisch (speciaal de wis-selwerking tussen bouwwerk en omgevingbetreffend);? gebruikstechnisch (geheel tegemoetko-mend aan de door de gebruiker gesteldeeisen);? statisch-constructief (de dragende functieonder de specifieke omstandigheden van hetgebruik en van eventuele ongevallen);? bouwtechnisch (de wisselwerking tussenconstructie en uitvoering);? economisch (dikwijls het doorslaggevendecriterium).Deze vijf aspecten omvatten vijf functionelecomponenten, waarvan de werking met be-hulp van betrouwbaarheidsanalyses gecon-troleerd of beoordeeld kan worden.Welke middelen staan ons ten dienste omdergelijke betrouwbaarheidsanalyses metkans op succes te kunnen maken? Dezevraag zou ik in elk geval kwalitatief willen be-antwoorden met de hierna volgende beschou-wingen. Na een kort overzicht van de princi-pes van ons allen bekende oplossingen voorhet opslaan van vloeibaar gemaakte gassen,worden enige invloeden besproken waar-tegen de opslagtanks bestand moeten zijn,waarna een waardering van de voornaamstebouwmaterialen volgt. Nadat enige bijzonder-heden van het gedrag van de opslagtanks enhun onderdelen de revue zijn gepasseerd,wordt een poging gedaan om met behulp vanenige modellen de uitgangspunten aan tegeven voor de beoordeling van afzonderlijketank-oplossingen.Dergelijke oplossingen, met verschillendebouwmaterialen en met verschillende uitval-kansen der afzonderlijke onderdelen, blijkenverschillend te reageren. Deze verschillendereacties worden ten slotte gebruikt als kwali-tatieve basis voor het beoordelen van de doel-Hammurabi, de zesde koning van de zgn.eerste dynastie van Babyion, regeerde van1958-1916 v. Chr. Omstreeks 1916 n. Chr. iszijn naam bekend geworden door de opgra-ving van een rotsblok, waarin zijn wettenwaren gegriffeld (Red.).1Diverse mogelijkheden voor LNG-opslag inrelatie tot drukverhoging en/oftemperatuurverlagingmatigheid der afzonderlijke tank-oplos-singen. Deze beschouwingen worden beslo-ten met een 'drie-traps inschaling' van derisico-situaties, wat allereerst als discussie-bijdrage is bedoeld.Principi?le mogelijkheden van gas-opslagIn vergelijking met vloeistoffen en korreligebulkstoffen bezitten gassen een zeer ruimekeuze wat betreft de grootte van het op teslaan volume. Dat volume, en bijgevolg degrootte van de opslagruimte, kan wordenbe?nvloed door variatie van twee parameters:druk en temperatuur. Door verhoging van dedruk en/of verlaging van de temperatuur ont-staat een hele serie technische oplossingen(fig. 1). De economie van elk opslagsysteemwordt bepaald door zowel de technische kos-ten als de met het beschouwde systeemsamenhangende risico's.Dat wij kunnen beschikken over de genoemdetwee parameters (druk en temperatuur), bete-kent in elk geval een verzwaring van detechnische eisen die aan de opslagconstruc-tie en de daarin toegepaste bouwmaterialenmoeten worden gesteld. Zo leidt verhogingvan de opslagdruk bij metalen tanks tot grote-re wanddikten, wat onder meer kostenverho-gend werkt bij het maken en controleren van2De drie basistypen van LNG-opsiagtanksde lasnaden. Anderzijds levert verlaging vande opslagtemperatuur speciale problemenbetreffende de toepassing van bouwmateria-len bij lage temperaturen.De toepassingsmogelijkheden der verschil-lende opslagsystemen worden verder ook be-paald door het 'doel' van de beoogde gas-op-slag. Zo zullen in het algemeen de opslag-tanks voor vloeibaar gemaakte gassen en deondergrondse gas-opslagplaatsen bij voor-keur voor vereffening van het gasverbruikover langere perioden worden toegepast.Daarentegen kunnen dagelijkse pieken in hetgasverbruik het beste opgevangen wordenmet kleinere drukvaten en ook met druklozeopslagsystemen.Voor de opslag van vloeibaar gemaakte gas-sen, vooral LNG, is een hele serie opslag-systemen tot ontwikkeling gekomen, die in depraktijk ook blijken te voldoen. Deze syste-men zijn terug te voeren tot drie basis-typen(fig. 2):? de dubbelwandige metalen tank, die alvele jaren wordt toegepast voor de opslag vanvloeibaar gemaakte gassen in de chemischeindustrie;? de gecombineerde metaal/beton-tank, diedit speciale toepassingsgebied van het voor-gespannen beton* eerst veroveren moest;? de opslag in de (bevroren) grond, welk sy-steem zich de laatste tijd weer als een alter-natief aanbiedt dank zij verbeteringen in deisolatietechniek.Deze drie basis-typen zijn met verscheidenevarianten aangepast aan de specifieke eisenen ook aan de toegenomen technische erva-ringen, alsmede de strengere eisen betreffen-de de veiligheid en betrouwbaarheid. Voor deontwikkeling van dergelijke varianten liggende mogelijkheden zowel bij de tankwand enhet tankdak als bij de tankbodem, wat met de355volgende voorbeelden wordt verduidelijkt.Betreffende de tankwand moeten beslissin-gen worden genomen, zoals over:? constructie-principes met de plaats en deafmetingen van de onderdelen die voor defuncties 'dragen', 'dichten' en 'isoleren' nood-zakelijk zijn;? keuze van de bouwmaterialen waarmee degenoemde functies vervuld kunnen worden;? functie-verdeling voor zowel gewone alsbijzondere omstandigheden;? toepassing van een aangeaarde of eeningegraven tank.Betreffende het tankdak zijn er beslissingente nemen, zoals over:? het aanbrengen van de isolatie-laag;? de wijze waarop de binnentank wordt afge-sloten;? (ook hier) de keuze van de bouwmateri-alen.Betreffende de tankbodem moeten vooral be-slissingen worden genomen over:? de plaatsing (op maaiveld of op palen);? het funderingstype en de samenvoegingvan binnen- en buitentank;? het verzorgen van dichting en isolatie;? de verwarming nabij de tankbodem;? de aansluitingen en overgangen van dedragende, dichtende en isolerende onderde-len van bodem en wand.Als een vanzelfsprekendheid wordt hier over'voorgespannen beton' gesproken, omdatkennelijk ook prof.Hampe ervan overtuigd isdat ongewapend of gewapend beton niet inaanmerking komt (Red.).De hier bedoelde beslissingen, die voor elkopslagsysteem afzonderlijk moeten wordengenomen, zijn deels van elkaar afhankelijk. Zijworden verder onderling gekoppeld door laterte nemen beslissingen, zoals die betreffendede aard en de omvang van de apparatuur voorde operationele bediening en voor de contro-les op de opslagtank. In dit verband valt ook tedenken aan beslissingen over de aan- enafvoersystemen (leidingen, afsluiters e.d.)voor het vullen en legen van de tank.Voor de afzonderlijke beslissingen geldenzowel technische als economische overwe-gingen. Zo kan bij de beslissing betreffendede buitentank de bescherming tegen uitwen-dige invloeden doorslaggevend zijn, terwijl bijde beslissing betreffende de binnentank meergedacht kan worden aan de beschermingtegen ongewenste gebeurtenissen van inter-ne oorsprong.Voor de beslissing betreffende de soort enafmetingen van de isolatie zullen in het alge-meen bedrijfstechnische overwegingen door-slaggevend zijn. Daarbij moet in het bijzonderworden gedacht aan de toegestane verdam-pingssnelheid ('boil-off rate').De verschillende beslissingen, in het voor-gaande bedoeld, vereisen zowel voor hunvoorbereiding als voor hun rechtvaardigingeen gedegen kennis van de eigenschappender bouwmaterialen. Daarbij is het van evengroot belang duidelijk te weten, aan welkebelastingen deze materialen zullen wordenonderworpen. In de volgende paragraaf wordthier nader op ingegaan.Een beslissing over de dragende constructieals zodanig, d.w.z. over de vorm en afme-tingen van deze constructie, behoeft tegen-woordig in het algemeen niet te worden geno-men. De dragende constructie van een op-slagtank bestaat immers uit een combinatievan axiaalsymmetrische omwentelingsvlak-ken, met name cilinderschalen, platte bol-schalen en ronde platen. De beschouwingvan het gedrag onder verschillende invloedenkan zich dus tot deze constructie-onderdelenbeperken.Invloeden op LNG-opslagtanksZoals bij alle vloeistofreservoirs dient eenLNG-tank de specifieke (d.w.z. gewone)tankbelastingen op te nemen. Daartoe beho-ren de vloeistofdruk, de gronddruk*, het eigengewicht en - afhankelijk van de lokatie- winden sneeuwbelasting alsmede de invloed vanaardbevingen.Bij deze belastingen dient rekening te wordengehouden met specifieke eigenschappen vanLNG, bijv.:? de ten opzichte van vele andere vloei-stoffen geringe volumieke massa (volumege-wicht ofwel soortelijk gewicht), namelijk ca.0,5 ton/m3, dus ongeveer de helft van die vanwater. (Hieraan moet ook worden gedacht bi]de zgn. water-test, die dient om de dichtheidvan de tank te controleren);? de kans op een temperatuur-afhankelijkewerking van de gronddruk in die gevallen datde buitentank, ondanks de aangebrachte iso-latie, vervormingen ondergaat bij het vullen oflegen van de tank.De genoemde belastingen dienen te wordenaangevuld met onder meer de invloed vanlage temperaturen op de binnentank, op deisolatie en - in beperkte mate - op de buiten-tank. De tijdelijke temperatuursveranderin-gen zijn afhankelijk van het gehele bedrijfs-proces en kunnen, als gevolg van hun niet-stationaire karakter, tot aanzienlijke rand-spanningen aanleiding geven.De tot nu toe genoemde belastingen zijn be-trekkelijk gemakkelijk vast te stellen, zodat erbij het ontwerp goed rekening mee te houdenis. De ruimte voor het vaststellen van deze in-vloeden is vrij klein en wordt bovendien vol-doende 'beveiligd' door ervaringen en voor-schriften.Het voorgaande geldt echter nauwelijks of inhet geheel niet voor de (bijzondere) belas-tingen die het gevolg zijn van ongewenstegebeurtenissen met interne of externe oor-zaak, De voor het vaststellen van deze in-vloeden beschikbare ruimte is aangegevendoor de nationale overheid en/of de opdracht-gever, waarmee de ontwerper dus rekeningmoet houden. Daarbij gaat het zowel om deaard en grootte van de ongewenste gebeurte-nissen als om de kans waarmee die onge-vallen kunnen v??rkomen. Van de hier be-doelde invloeden beperkt dit artikel zich tot a.de door een explosie veroorzaakte drukgolfen b. de stootbelastingen.De weerstand van bouwconstructies tegendrukgolven vereist een beschouwing van hetspecifieke karakter van deze bijzondere be-lasting {fig. 3):enerzijds de piek(reflectie)-overdruk, die af-hankelijk is van de grootte van de explosie envan de afstand tot het explosie-centrum,anderzijds de dynamische belasting (druk),die evenredig is met de door de explosie ver-oorzaakte winddruk en met de stromings-weerstand van de beschouwde constructie.Voor de grootte van de druk die op de con-structie werkt, is vooral de door reflectieveroorzaakte drukverhoging van belang (re-flectie-overdruk). Daardoor worden bij explo-sies in de lucht op korte afstand vooral hori-zontale vlakken, dus daken, getroffen en opgrotere afstand vooral verticale muren(fig. 4 en fig. 5). Hierbij zijn drukverhogingentot het tweevoudige mogelijk, maar bij cilin-dervormige tanks en andere ronde bouwwer-*Voor Nederlandse omstandigheden zou hierook de invloed van het grondwater toege-voegd kunnen worden (Red.).3566Voorbeeld van de drukverdeling op eenbolschaal in relatie tot het verloop van dedrukgolf, zoals voorgesteld in de DuitseBondsrepubliekPi = piek-overdrukP2 = 'Bremsdruck' (druk achterzijde)Pr = reflectie-druk7Verloop van de weerstandco?ffici?nt (cd) inrelatie tot het verloop van de drukgolf, bij eenbolschaalken is de reflectie-druk veelal aanzienlijkminder als gevolg van de kleinere invalshoek(fig, 6).Voor de stabiliteit van de constructie is verdernog de zgn. 'Bremsdruck' van belang, diesamenhangt met de resulterende kracht vande over de constructie strijkende drukgolf.Figuur 7 toont in dit verband de weerstands-co?ffici?nt. Ook deze resulterende kracht isbij cilindervormige reservoirs en andere rondeconstructies veelal aanzienlijk kleiner dan bijrechthoekige reservoirs en dergelijke bouw-werken.Bij dubbelwandige metalen tanks kunnen 'se-cundaire' storingen optreden als gevolg vande bij reflectie mogelijke dubbel-stoot: deeerste drukstoot veroorzaakt aanzienlijkevervormingen van de buitentank, waardoordeze bij de tweede drukstoot tegen de binnen-tank botst (fig. 8).De dynamische belasting door drukgolvenkan met behulp van zgn. dynamische be-lastingsfactoren worden omgerekend in equi-valente statische belastingen. Dergelijke fac-toren zijn afhankelijk van zowel de eigen fre-quentie^) van de beschouwde constructie alsde duur en het verloop van de dynamischebelasting.Bij de inwerking van drukgolven op bolscha-len zijn twee mogelijkheden:1. De explosie vindt direct boven de (platte)bolschaal plaats, in welk geval moet wordengerekend met de volledige reflectie-(over-)druk.2. De explosie vindt op enige afstand van debolschaal plaats, zodat de drukgolven min ofmeer verticaal over de (platte) bolschaal strij-CementXXXI(1979)nr.88Het ontstaan van een zgn. dubbel-stoot alsgevolg van reflectie9Drukverdeling op een 'containment'(omh?lling kerncentrale) tijdens eendrukgolf, zoals voorgesteld in de DuitseBondsrepubliekpi = piek-overdrukP2 = 'Bremsdruck' (druk achterzijde)ken, waardoor de reflectie-(over)druk veelkleiner blijft. Dit geldt trouwens ook voor deweerstandsco?ffici?nt, die van invloed is opde grootte van de dynamische belasting(druk), resp. de resulterende 'Bremskraft'.Figuur 9 geeft als voorbeeld de drukverdelingdie in de Duitse Bondsrepubliek is voorge-steld voor de beoordeling van het gedrag van'containments' (omhullingen bij kerncentra-les) onder invloed van drukgolven.35710Belastingsfactoren voorde herleiding vandynamische stootbelastingen tot equivalentestatische belastingen11Penetratiediepte en beschermende dikte bijinslagen van explosie-scherven (massa