Нагрузка от относительного разрежения газа
Создается из-за откачки газа из резервуара. Давлением в резервуаре ниже атмосферного.
Постоянная нагрузку от собственного веса
Снеговая нагрузка
Также необходимо рассчитать вес снега, который зависит от расчетного значения веса снегового покрова на кв.м горизонтальной поверхности земли и коэффициента перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Слайд 24
Расчет стенки
ПОДБОР И ПРОВЕРКА
В разделе подбор и проверка сечений нам необходимо назначить требуемую толщину стенки резервуара.
Исходя из условия прочности стенки при действии статических нагрузок в условиях эксплуатации и гидравлических испытаний, проверки устойчивости стенки, а также проверки ее прочности и устойчивости при сейсмическом воздействии мы определим необходимое сечение.
В дальнейшем расчете мы будем придерживаться некоторых терминов, поэтому давайте разберем некоторые. Итак, секцией вертикального резервуара мы будем называть вертикально расположенный ряд унифицированных деталей, а поясом, соответственно, горизонтально расположенный ряд.
Слайд 25-27
Предварительный выбор номинальных толщин поясов производится с помощью расчета на эксплуатационные нагрузки, на нагрузку гидроиспытаний и по конструктивным требованиям.
Минимальная расчетная толщина стенки в каждом поясе для условий эксплуатации и гидравлических испытаний рассчитывается по приведенным на экране формулам.
Слайд 28
По конструктивным требованиям минимальная необходимая толщина определяется по таблице, которую вы видите на слайде.
Слайд 29
Номинальная толщина каждого пояса стенки выбирается из сортаментного ряда следующим образом. Разность принятой толщины и минусового допуска на прокат должна быть больше или равна максимального значения суммы минимальной расчетной толщины стенки в каждом поясе для условий эксплуатации и припуска на коррозию (часть толщины элемента конструкции для компенсации его коррозионного повреждения), минимальной расчетной толщины стенки для условий гидравлических испытаний и минимальной конструктивно необходимой толщины.
Слайд 30
Проверка прочности стенки выполняется по приведенным и по кольцевым напряжениям по формуле на экране.
Слайд 31
Также на экране вы можете видеть формулу для расчета кольцевых напряжений для нижних точек поясов.
И еще ниже формулу расчета меридиональных напряжений (возникают от вертикальных нагрузок) с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов для основного сочетания нагрузок.
Слайд 32-33
Расчет узла сопряжения стенки с днищем.
Проверка прочности узла сопряжения стенки с днищем сводится к проверке условий прочности стенки и днища в точках сопряжения от действия изгибающих моментов. Изгибные напряжения в стенке и днище определяются по формулам, приведенным на экране.
Также нам необходимо выполнить условие прочности.
Проверку прочности угловых швов, прикрепляющих стенку к днищу, можно выполнить на одновременное воздействие поперечной силы и момента. Прочность проверяют по металлу шва и по границе сплавления, где учитывают 2 угловых шва.
Слайд 34-35
Полная нагрузка со стороны продукта на стенку и днище резервуара в условиях землетрясения включает:
- гидростатическую нагрузку и нагрузку от действия избыточного давления;
- импульсивную составляющую гидродинамического давления;
- конвективную составляющую гидродинамического давления;
- составляющую сейсмической нагрузки от вертикальных колебаний грунта.
· Импульсивная составляющая давления возникает от части продукта, движущегося в условиях землетрясения совместно со стенкой резервуара. Колебания жидкости внутри резервуара создают конвективное давление и приводят к появлению волн на поверхности продукта. Вертикальные колебания у основания резервуара также индуцируют дополнительную нагрузку на его стенку.
· Сочетания перечисленных нагрузок, а также нагрузок от веса металлоконструкций, оборудования, теплоизоляции и снега (при наличии стационарной крыши) следует производить с учетом коэффициентов сочетаний нагрузок.
· Параметры сейсмического воздействия выдаются Заказчиком на основе данных сейсмического микрорайонирования площадки строительства. В районах, для которых отсутствуют карты сейсмического микрорайонирования, допускается использовать комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации.
Слайд 36-37
Расчет покрытия
При расчёте покрытия резервуаров низкого давления учитываются 2 комбинации нагрузок: «сверху вниз» и «снизу вверх».
Нагрузки, действующие на крышу «сверху вниз» включают в себя:
- вес конструкции крыши и теплоизоляции
- снег
- вакуум
Нормативная нагрузка по первой комбинации определяется по формуле, приведенной на экране.
Затем определяем Расчётную нагрузку по первой комбинации по указанной формуле.
Слайд 38
Нагрузки, действующие на крышу «снизу вверх» - это внутреннее избыточное давление в паровоздушной среде и ветровой отсос, а также собственный вес крыши.
После этого переходим к определению Нормативной и расчетной нагрузкам по второй комбинации.
Слайд 39-40
Поперечные рѐбра щитов покрытия рассчитываются по схеме простых двухопорных балок, несущих равномерно распределѐнную нагрузку
(комбинация нагрузок, действующих на крышу «сверху вниз»), собираемую с соответствующей грузовой площади (рис.). Расчѐтная схема поперечных рѐбер показана на рис
Сечение поперечных рѐбер принимается, как правило, из прокатных швеллеров или уголков.
Сечение продольного ребра назначается по требуемому моменту сопротивления:
где Ry – расчѐтное сопротивление материала;
с – коэффициент условий работы;
n – коэффициент надѐжности по назначению.
Поперечное ребро проверяется на прочность по формуле:
Принятое сечение ребра необходимо проверить по предельному прогибу:
где [f] – предельный прогиб по [5].
Усилия и прогибы могут быть получены как численными, так ианалитическими методами (табл. 6.7)
Слайд 41-42
В щитовых конических и сферических крышах основными несущими элементами являются радиальные ребра, установленные с шагом по окружности корпуса резервуара, определяемым дорожным габаритом кровельного щита.
Ребра удобно конструировать из швеллеров, что обусловлено конструкцией щита. В качестве сечения могут быть приняты двутавры.
Расчетное значение нагрузки определяется перемножением ширины грузовой площади на расчетную равномерно распределенную нагрузку по площади.
Слайд 43-44
Центральная и опорные стойки резервуара служат для крепления и удержания крыши резервуара. Нагрузка распределяется с крыши через ферму на стойки, центральная стойка воспринимает примерно 33% всей нагрузки, действующей на крышу.
Расчет радиальных балок щитов при наличии центральной стойки выполняется по схеме простой балки на двух опорах (стенки и центральной стойки), воспринимающей нагрузки от грузовой площади в виде треугольника.
Расчетная схема радиальных ребер резервуара с центральной стойкой показана на рисунке.
Максимальный изгибающий момент в шарнирно опертой балке, нагруженной сплошной нагрузкой треугольного вида определяется как произведение значения нагрузки на радиус резервуара, деленый на 9 корней из 3.
Максимальный прогиб шарнирно опертой балки, нагруженной сплошной нагрузкой треугольного вида определяется по приведенной на слайде формуле.
Далее на слайде продемонстрированы расчет Требуемого момента сопротивления сечения из условия обеспечения прочности и Требуемый момент инерции сечения из условия обеспечения жесткости.
Сечение радиального ребра подбирается по ГОСТу для двутавров и швеллеров.
Радиальное ребро проверяется на прочность и жесткость.
Слайд 45-46
Для резервуаров без центральной стойки щитовая крыша представляет собой распорную конструкцию. Распор вызывает сжимающие усилия в радиальных балках и требует для своего восприятия опорного кольца.
Покрытие расчленяется на отдельные плоские арки, включающие по два диаметрально противоположных ребра.
Слайд 47
Радиальные ребра могут быть рассчитаны по схеме трехшарнирной или двухшарнирной арки, в зависимости от узла примыкания радиальных ребер к центральному опорному кольцу. Поскольку покрытие имеет по наружному контуру общее для всех щитов кольцо жесткости, то оно может рассматриваться как общая затяжка для всех арок. Поэтому каждую арку можно рассчитать как плоскую арку с условной затяжкой.
Расчет может быть выполнен численно с помощью компьютерных программ или аналитически – методами строительной механики.
Проверку прочности сплошных арок производят как для внецентренно сжатых элементов при упругой работе стали для наиболее неблагоприятных сочетаний усилий по формуле на слайде.
Проверка устойчивости арки в плоскости действия момента приближенно выполняется как для центрально сжатого стержня.
Для обеспечения устойчивости сплошной арки из плоскости расстояние между точками закрепления (поперечные ребра) не должно превышать 16-20 ширин пояса.
Слайд 48-49
Опорное кольцо кровли, располагаемое по верхнему краю стенки резервуара, является одновременно и кольцом жесткости резервуара. Поэтому помимо распора от кровли кольцо воспринимает воздействие вакуума, избыточного давления и ветрового напора на 0,4 высоты стенки.
Расчетная схема опорного кольца на действие распоров – бесконечная балка, нагруженная сосредоточенными силами. При комбинации загружений «сверху-вниз» опорное кольцо растянуто-изгибаемое (а), при комбинации «снизу-вверх» – сжато-изгибаемое (б).
Слайд 50-52
Центральная стойка является постоянным несущим элементом при безраспорной системе крыши. Радиальные балки щита в таком случае опираются, с одной стороны, на стенку, а с другой, на оголовок центральной стойки.
Расчет центральной стойки производится на центрально приложенную осевую силу:
𝑁𝑐=𝑅∙𝑛,
где 𝑅 − реакция шарнирно опертой радиальной балки 𝑅=𝑝∙𝑟6;
𝑛 − количество щитов.
Используются трубчатые или решетчатые стойки.
Расчет стойки на устойчивость, как для центрально сжатого элемента, выполняется по формуле:
𝑁𝑐𝜑∙𝐴𝑐≤𝑅𝑦∙𝛾𝑐𝛾𝑛.
Сжатая стойка проверяется по гибкости:
𝜆=𝑙𝑒𝑓𝑖𝑐≤𝜆𝑢=180−60𝛼.
Диаметр оголовка и базы стойки принимается с учётом условий опирания щитов покрытия и использования стойки для рулонирования элементов резервуара (стенки или днища) на заводе-изготовителе.
Слайд 53
Днища резервуаров испытывают незначительные напряжения от давления жидкости, поэтому толщину их принимают по техническим соображениям удобства и надежности выполнения сварных соединений и сопротивляемости коррозии.
• Днища резервуаров могут быть плоскими или коническими с уклоном к центру или от центра.
• Днище состоит из периферийных листов, находящихся под стенкой и приваренных к ней и центральной части.
• Конструкция днища без окраек:
•– полотнища; – монтажное соединение внахлест; – заводское соединение встык; – монтажный шов встык; – монтажный шов внахлест; – подкладка
Днища резервуаров должны иметь следующую конструкцию:
для резервуаров объемом менее 2 000 м3 используется конструкция с периферийными листами, сваренными с центральной частью встык. Периферийные листы должны иметь прямоугольную форму с одной радиусной кромкой, толщины периферийных листов и центральной части должны быть равны;
Слайд 54
а) конструкция днища; б) соединение окраек между собой; в) соединение центральной части днища с окрайками; 1– полотнища центральной части днища; 2 – окрайки; 3 – сварной шов; 4 – подкладка
для резервуаров объемом 2 000 м3 и более периферийные листы днища образуют кольцо под стенкой резервуара. Эти листы называются окрайками и имеют форму утолщенных кольцевых сегментов, сваренных с центральной частью днища внахлест.
ВИДЕО ПО ОСОБЕННОСТЯМ