Конструирование вертикального резервуара (стр. 3 из 4)
Уточним радиус центрального кольца rк,ц из условия закрепления в нем радиальных ребер щитов из двух швеллеров №24У (b=90мм). Учитывая, что ширина двух полок швеллера 2×90=180мм; толщина промежуточного ребра tp=10мм; зазор – 5мм, ширина опирания ребра составит bцк=180+10+5=195мм. Тогда радиус центрального кольца
Длина щита верхнего яруса уменьшится и составит:
Радиальные ребра вышележащих ярусов щитов испытывают меньшие нагрузки: Vi и qp. Поэтому можно оставить сечение радиальных ребер постоянным из двух швеллеров №24У.
5.4 Расчет кольцевых элементов купола
а) Опорное кольцо
Распор, передаваемый на опорное кольцо со стороны радиального ребра, определяется по формуле (3.55) [1]
где ctgα0=1/tgα0; tgα0=0,3429
Изгибающие моменты и продольные усилия, вызываемые распорами, определяются при нагрузке сверху вниз q на купол:
- момент под радиальным ребром
- момент между радиальными ребрами
- продольное усилие (растягивающее)
Дополнительные продольные усилия и изгибающие моменты в опорном кольце:
- от избыточного давления на 0,4Н стенки
- от вакуума на 0,4H стенки
- от ветровой нагрузки на 0,4H стенки по формуле (3.59) [1]
где γf,в=1,4; ce1=0,6; w0=0,23кН/м2; sin36°=0,588.
Коэффициент k0 следует определять для середины 0,4H стенки, т.е. на высоте
k0=0,738 при z=14,4м.
В результате подстановки имеем
По формуле (3.63) [1]
где c’e1=1,0 (см. рис. 3.22 [1]); sin45°=0,707.
Имеем
Изгибающие моменты по формуле:
Усилие в кольце от ветрового отсоса на покрытие резервуара
где ψ=0,9 – коэффициент сочетания нагрузок;
γf,от=1,4; w0=0,23кН/м2;
k0=0,85 и ce2=-0,6;
Распор от ветрового отсоса, передаваемый через радиальные ребра
где ctgα0=1/tgα0=1/0,3429; α0=18,93°.
Изгибающие моменты в опорном кольце от ветровых распоров Pот:
Продольное усилие
Результаты определения усилий в опорном кольце от нагрузок приведены в табл.2
Таблица 2
| Вертикальные нагрузки на покрытие – вниз q | Вакуум на 0,4Н стенки | Вертикальные нагрузки на покрытие – вверх q1 | ||||
| 1 | 2 | 3 | ||||
 |  |  |  |  |  |  |
| -59,1 | 29,4 | 2411 | -2,6 | - | - | - |
Продолжение таблицы 2
| Избыточное давление на 0,4Н стенки | Ветер на 0,4Н стенки | Ветровой отсос на покрытие | ||||
| 4 | 5 | 6 | ||||
 |  |  |  |  |  |  |
| 79 | ±556,3 | -18,4 | 36,9 | 4,9 | -2,5 | -200,7 |
Таблица 3
Номера загружения и расчетные усилия в сечениях опорного кольца
| Усилия | Нагрузки (из табл. 2) | ||
| 1+2 | 3+4+5+6 | 1+2+5+6 | |
 | 29,4 | 561,2 | 590,6 |
 | -59,1 | -558,8 | -617,9 |
 | 2411 | -84,8 | 2244,6 |
Размеры указанные на (рис. 6) получены способом последовательных приближений. Для опорного кольца принята сталь марки ВСт3пс6 (Ry=24 кН/cм2 при t≤20 мм).
В сечение опорного кольца необходимо учесть часть стенки резервуара высотой:
Рис.6 Сечение опорного кольца
При этом площадь сечения кольца составляет:
А = 90,0×0,8+2×2,0×30,0+19,5×1,1=213,5 см2.
Момент инерции сечения кольца относительно вертикальной оси y-y:
Момент сопротивления:
Проверка сечения на прочность осуществляется по формуле:
где N=2244,6 кН; Мy = 617,9 кН×м
Положительное значение момента Му принято потому, что для симметричного сечения противоположные волокна будут иметь равные по величине и обратные по знаку нормальные напряжения. При положительном моменте нормальные напряжения от продольной силы и момента будут одинакового знака:
прочность опорного кольца обеспечена.
Устойчивость кольца в своей плоскости будет обеспечена за счет опирающихся на него щитов и листов кровли (настила).
б) Промежуточное кольцо
Рассмотрим расчет кольца, смежного с опорным (рис. 7).
Рис.7 К расчету промежуточного 2-го кольца
Продольное усилие в элементе 2-го кольца определяется по формуле 3.64 [1]:
Подставляя эти значения, имеем:
Принимая условие, что настил приваривается к кольцам, определяем требуемое сечение кольца из условия прочности по формуле:
Если предположить, что настил приварен к кольцам, то сечение кольца определяется из условия устойчивости по формуле 3.65 [1]:
Законструируем кольцо по второму варианту, когда настил не приварен к кольцам (рис. 8). Ширину кольца можно определить по требуемому инерции Jк,тр задавшись толщиной.
Рис.8 Сечение промежуточного 2-го кольца
Момент инерции сечения кольца относительно вертикальной оси y-y:
сечение кольца достаточно для обеспечения его устойчивости.
Площадь сечения кольца А=3×70+2×20=250см2, что значительно больше требуемого сечения кольца из условия прочности, равного 33,1 см2. Поэтому целесообразно настил приваривать к кольцам, если это возможно по конструктивным соображениям.
в) Центральное кольцо