Проверка производится по следующей формуле:
s2<scr 2*gс
Напряжение
s2= ,(кн/см2),где
W=0,5Wo*K1*С2
Wo=0,30 кн/м2 – скоростной напор ветра в районе г. Днепропетровска;
К1=1,045 – коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора ветра по высоте (принимаем для местности типа А);
С2=0,9 – аэродинамический коэффициент;
Рвак=0,000025 кн/см2;
gf2=1,2;
R=1995 см – радиус резервуара.
Приведенная толщина стенки определяется для участка стенки, расположенной между точками закрепления:
tпр= (см);
li – длина участка, расположенного между точками закрепления;
hi=149 см – высота пояса;
tci – толщина i-того пояса.
Критическое напряжение определяем по формуле:
scr 2=0,55*Е* *()^3/2
Е=21000 кн/см2.
Результаты вычислений приведены в таблице № 5.
Таблица № 5.
| Резервуар | tпр, см | Li, см | s2, кн/см2 | scr2, кн/см2 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Без промежуточного ребра жесткости | 1,05 | 1788 | 0,3249 | 0,155606 | уст-ть не обеспечена | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| С ребром жесткости: нижняя часть | 1,214 | 1043 | 0,281009 | 0,33163 | уст-ть обеспечена | |
| верхняя часть | 0,8 | 745 | 0,426431 | 0,248364 | уст-ть не обеспечена | |
Так как устойчивость верхней части стенки не обеспечена, необходимо увеличить ее толщину. Примем толщину верхней части стенки 1,0 см, тогда
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Верхняя часть | 1 | 745 | 0,341145 | 0,3471 | уст-ть обеспечена |
Проверим каждый пояс в отдельности на устойчивость по формуле:
+ <=gс , где
gс=1,0;
Таблица № 6.
| Номер пояса | tсi, см | s1, кн/см2 | scr 1 , кн/см2 | s2 , кн/см2 | scr 2 кн/см2 | å | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||||||
| 1 | 1,7 | 0,179616 | 1,395789 | 0,200674 | 3,846783 | 0,170705 | ||||||
| 2 | 1,4 | 0,207835 | 1,061053 | 0,243675 | 2,874857 | 0,264429 | ||||||
| 3 | 1,4 | 0,197564 | 1,046316 | 0,243675 | 2,874857 | 0,257144 | ||||||
| 4 | 1,2 | 0,218508 | 0,871579 | 0,284288 | 2,281372 | 0,352297 | ||||||
| 5 | 1,1 | 0,225299 | 0,764211 | 0,310132 | 2,002227 | 0,421066 | ||||||
| 6 | 0,9 | 0,259388 | 0,606316 | 0,37905 | 1,481795 | 0,639496 | ||||||
| 7 | 0,8 | 0,273838 | 0,513684 | 0,426431 | 1,241822 | 0,817892 | ||||||
| 8 | 0,8 | 0,255863 | 0,513684 | 0,426431 | 1,241822 | 0,782899 | ||||||
| 9 | 0,8 | 0,237888 | 0,513684 | 0,426431 | 1,241822 | 0,747907 | ||||||
| 10 | 0,8 | 0,219913 | 0,513684 | 0,426431 | 1,241822 | 0,712915 | ||||||
| 11 | 0,8 | 0,201938 | 0,513684 | 0,426431 | 1,241822 | 0,677924 | ||||||
| 12 | 0,8 | 0,183964 | 0,513684 | 0,426431 | 1,241822 | 0,642932 | ||||||
Так как все значения 7-го столбца меньше gс, значит устойчивость каждого пояса в отдельности обеспечена.
Окончательно принимаем следующие толщины комбинированной стенки:
Таблица № 7. Вариант№3.
| Номер пояса | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Сталь | С345 | С345 | С345 | С345 | С345 | С345 | С345 | С255 | С255 | С255 | С255 | С255 |
| Толщина пояса мм | 17 | 14 | 14 | 12 | 11 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
2.Расчет двухслойной стенки.
Двухслойную стенку применяют весьма редко в двух случаях:
для уменьшения толщины стенки с целью использования метода рулонирования;
в изотермических резервуарах, в которых продукт хранится при низких температурах.
Обычно для обеих стенок используют стали одного класса, хотя возможен вариант, когда внутренняя стенка делается из стали более высокого класса.
Величину зазора между стенками d2 принимаем 1 см.
Расчет выполняют в такой последовательности:
В начале выполняется расчет однослойной стенки, с тем, чтобы получить из условия прочности толщины tci всех поясов.
Затем задаемся толщиной дополнительной стенки tgi=0,6 см и классом стали, принимаем сталь С 255.
Определим необходимую толщину основной стенки по формуле:
tci>= +С1 , где
P2=r(Н-(i-1)h-30)gf+Роgf – часть нагрузки воспринимаемая основной стенкой;
r=0,0000085 кн/см2;
Н=1788 см – высота стенки;
i – номер пояса:
h=149 см – высота пояса;
Р0=0,0002 кн/см2 – избыточное давление;
gf – коэффициент надежности по нагрузке;
R=1995 см – радиус резервуара;
tg=0,6 см – толщина дополнительной стенки;
Е=21000 кн/см2 – модуль Юнга;
d2=1 см – предельный зазор;
gс – коэффициент условия работы.
С1 – припуск на коррозию 0,1 см.
Результаты вычислений приведены в таблице:
Таблица № 8.
| Номер пояса | Р2, кн/см2 | tg,см | tci 0,см | tci 0,мм сортам. |
| 1 | 0,015183 | 0,6 | 1,194716 | 12 |
| 2 | 0,013917 | 0,6 | 1,077741 | 11 |
| 3 | 0,01265 | 0,6 | 0,960766 | 10 |
| 4 | 0,011384 | 0,6 | 0,84379 | 9 |
| 5 | 0,010117 | 0,6 | 0,726815 | 8 |
Так как толщина вышележащих поясов больше, чем определенная, принимаем толщину пятого и четвертого поясов равной 10 мм.
Принимаем следующие толщины поясов двухслойной стенки.
Таблица №9. Вариант №4.
| Номер пояса | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Сталь | С 255 | С 255 | С 255 | С 255 | С 255 | С 255 | С 255 | С 255 | С 255 | С 255 | С 255 | С 255 |
| Толщина мм | 12/ 6 | 11/ 6 | 10/ 6 | 10/ 6 | 10/ 6 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
3. Расчет преднапряженых стенок.
Задаемся типом проволоки, ее диаметром «d», шагом навивки «а».Определяем площадь сечения проволоки
f= (см2);
Приведенная толщина обмотки
tпр= (см),
а – шаг навивки.
Критическое напряжение стенки, при потере ее устойчивости, вызванное преднапряжением равно:
scr=0,58( *tci*tпр)^1/2
Е=21000 кн/см2; R=1995 см – радиус резервуара; m=0,3 – коэффициент Пуассона;
м=Епр/Е; Е – модуль упругости проволоки.
Толщину tci каждого пояса предварительно определяем исходя из расчета однослойной стенки так, чтобы она была меньше 17 мм, что обеспечивает возможность рулонирования.
Задаемся величиной преднапряжения в стенке
s01=(0,7 – 0,8)scr
Величина преднапряжения в проволоке будет равна
sпр= (кн/см2)
Определяем толщины i – того пояса стенки «tci» и приведенную толщину проволоки «tпр»
tci= (см);
tnp= (см);
K= ;
Rnp-расчетное сопротивление проволоки.
Диаметр проволоки равен:
D= ( )^1/2 (см)
Если tci сильно (более, чем на 20%) отличается от принятого предварительно, меняем параметры a, tci, d, Rnр и повторен расчет до сходимости (с разницей <=20%).
Окончательно производим проверку напряжений:
sст= - s01<=gcRy ;
snp= + sпр <=gс' Rпр ;
m=0,3.
Так как стенку можно рулонировать, то оставляем данные параметры, но проволока будет сильно недонапряжена.
С целью экономии материала примем вместо высокопрочной проволоки В-2 проволоку В-1 и повторим расчет.
Rпр=34 кн/см2 ;
Епр=1,7*104 кн/см2; тогда
к= =1,478;
= =0,8095;
Так как проволока В-1 работает эффективнее проволоки В-2, то оставляем данные параметры.
Расчет узла сопряжения стенки и днища
(«краевой эффект» ).
Расчетная схема нижнего узла сопряжения и основная система метода сил указаны на рисунке №
Канонические уравнения метода сил для определения изгибающего момента «М0» и поперечной силы в оболочке Q0имеют вид:
(d11с+d11д)М0+d12сQ0+ Δ1pс+Δ1pд+Δ1pд(N1)=0;
d21c М0+d22сQ0+ Δ2pс =0.
В качестве исходных данных возьмем данные из второго варианта расчета стенки.
tci=1,7 мм; Е=21000 кн/см2 ; R=1995 см; Ry=31,5 кн/см2.
Примем песчаное основание, с коэффициентом постели kg=0,05 кн/см3 ;
Толщина окрайка днища t0=1,4 см. Тогда :