Резервуар объемом 50000 м3 для нефти в г. Новороссийске (стр. 5 из 25)

Q_кр =

= 741 кг/м² = 7,41 кн/м²

Q_в.к. =

= 80 кг/м² = 0,8 кн/м²

Собственный вес конструкций резервуара

Q_рез= Q_{в.к. +} Q_{обор +}Q_{путь л. +} Q_{к.л. +}Q_{п.к.л. +} Q_{пер.пл.к.л.} =

= 34337 + 6,975 + 1077 + 317839 + 1049 = 370514 кг

Равномерно-распределенная нагрузка на основание от веса конструкций резервуара, тс/м²:

Q = 864 кг/м² = 8,64 кн/м²Q₄

Производим подсчет по поясам

Q₁ = 93,66 + 58570 = 58664 кн; q = 136,78 кн/м²

Q₂ = 80,28 + 58570 = 58650,28 кн; q = 136,78 кн/м²

Q₃ = 66,90 + 58570 = 58636,90 кн; q = 136,75 кн/м²

Q₄ = 60,21 + 58570 = 58630,21 кн; q = 136,73 кн/м²

Q₅ = Q₄

Q₆ = 53,52 + 58570 = 58623,52кн; q = 136,72 кн/м²

Q₇ = 40,14 + 58570 = 58610,14 кн; q = 136,68 кн/м²

Q₈ = Q₇ + Q_кр + Q_{ветр.кольца} = 136,68 + 58570 = 58650,28 кн; q = 136,78 кн/м²=

Нагрузки на основание и фундамент резервуара

1 Максимальная равномерно-распределенная нагрузка по периметру стенки (собственный вес конструкций, снег), тс/м:

P∙l= 3,2

2 Равномерно-распределенная нагрузка на основание резервуара, тс/м²:

Q₁ = 17,1 (для гидроиспытаний)

Q₂ = 15,1 (для продукта).

3 Максимальная нагрузка от сейсмического давления по периметру стенки, тс/м:

Р₂= 67,2

Р₃= нет (для анкеров).

4 Нагрузка по периметру днища от веса рулона стенки, тс/м²:

N = нет

6.4 Определение усилий в элементах конструкций

6.4.1 Расчет стенки вертикального резервуара

Расчет конструкций резервуара и, в частности, определение толщины его стенки по поясам ведется по предельному состоянию. Поскольку стенка резервуара работает главным образом на растяжение, то расчет последнего по предельному состоянию сводится в основном к введению в расчетные формулы дифференцированных коэффициентов безопасности (коэффициентов запаса), т. е. коэффициента перегрузки n и коэффициента условий работы m. Введение этих коэффициентов (различных для разных элементов конструкции) позволяет увеличивать или уменьшать запас прочности того или иного элемента в зависимости от его назначения и вида действующей на него нагрузки. Это, в свою очередь, позволяет более рационально использовать материала и его несущую способность и, следовательно, более экономично его расходовать.

Напряжения в цилиндрической оболочке определяют по формуле

Σ = r×

Толщина стенки

δ = р×

Если использовать запись не в напряжениях, а в усилиях, то получим

N_p≤ N_пр, (1)

где N_p -расчетное усилие в оболочке,

N_{p =} р∙r

N_пр - предельное усилие в оболочке,

N_{пр =} δ∙σ

Расшифруем значения усилий: давление р складываетсяизгидростатического давления и избыточного давления в газовом пространстве резервуара. Таким образом, с учетом коэффициентов перегрузки

р = n₁×r×g×(H–x)+n₂×p_изб,.

где p_изб — избыточное давление.

Расчетное усилие:

N_p =[n₁×r×(H–x)+n₂×p_изб]×r,

где r- радиус резервуара.

Величина предельного (или предельно допустимого) усилия

N_пр=m×R×d_i

где m - коэффициент условий работы (для стенки резервуара m = 0,8); R— расчетное сопротивление материала стенки; d_i — толщина рассчитываемого пояса.

Подставив значение усилий в выражение (1), получим:

[n₁×r×(H–x)+n₂×p_изб]∙r ≤ m×R×d_i

или

d_i≥

(2)

Значение х в формуле (2) обычно берут для первого пояса - 30 см, для остальных поясов - равным высоте всех поясов, предшествующих рассчитываемому (снизу).

Данные для расчета: H= 18000, d= 60700 мм, материал стенки 09Г2С, расчетное сопротивление стали R=290 МПа, коэффициент условий работы m = 0,8, стенка состоит из восьми поясов, высота пояса 2250 мм, r = 0,0009 кг/см³, r_изб= 0.

Решение

Поскольку нижний край стенки упруго защемлен (сварен) с днищем, то для первого пояса x = 30 см, а не 0, как можно было предположить. Подставим данные для первого пояса в формулу (2). Величину g принимаем равной 10.

d = [1,1´9´10²´10(18,00–0,30)+1,2´2´10³]´30,35/0,8´290´10⁶=0,0232 м или d = 2,32 см

Аналогично этому подсчитываем толщину остальных поясов. Результаты расчета стенки для всех поясов сведены в таблицу, в которой принимаемые величины толщин поясов получены округлением результатов расчета. Толщины поясов имеют завышенную величину для обеспечения запаса устойчивости.

Таблица 6.1 - Результаты расчета стенки резервуара по поясам

Пояса	Высота, мм	Толщина стенки, мм		Кольцевое усилие N1, H/см	Радиальное перемещение ∆r, мм
		расчетная	принятая
I	17700	23,2	28	14560	7,7
II	15750	20,7	24	16360	10,0
III	13500	17,8	20	15725	11,6
IV	11250	14,9	18	14473	11,8
V	9000	12,0	18	11547	9,5
VI	6750	9,1	16	8815,0	8,1
VII	4500	6,1	12	6108,3	7,5
VIII	2250	3,2	12	3982,6	4,9

6.4.2 Расчет нижнего узла резервуара объемом 50000 м³

Исходные данные: толщина первого пояса стенки

=28 мм, толщина окрайков днища _окр=16 мм; масса стенки G_ст = 506,421 т; плотность нефтепродукта =9×10^-4кг/см³.

Решение

Нагрузка на единицу длину окружности стенки

Гидростатическое давление на днище

Основные характеристики стенки: цилиндрическая жесткость:

;

условный коэффициент постели

;

коэффициент деформации

Определение перемещения стенки:

Во всех результатах для последующего сокращения здесь выделено значение 10^-4.

Основные характеристики днища:

цилиндрическая жесткость

коэффициент постели основание может иметь значение 3-20кг/см³ (принимаем

).

Тогда коэффициент деформации

Расстояние от наружной поверхности стенки до края днища с = 67 мм.

Аргумент

По таблице функции находим:

Определяем перемещения днища:

Решаем канонические уравнения:

Отсюда М_о = 6,9 кНм/м; Q_о = -30,8 кН/м.

Напряжение в стенке

6.4.3 Расчет узла сопряжения стенки резервуара с днищем.

Вузле сопряжения стенки резервуара с. днищем возникают изгибающий момент М_о и поперечная сила Q_o, которые распространяются вдоль образующей и относительно быстро затухают. Поскольку из-за небольшой жесткости днища соединение нельзя считать жестким защемлением, принято считать нижний край стенки упруго защемленным в днище. Следовательно, в заполненном резервуаре происходят деформации как стенки, так и днища, а так как сопряжение их неразъемно, то сумма деформаций стенки и днища в узле должна быть равна нулю. Для отыскания неизвестных М_о и Q_o принято использовать один из методов строительной механики решения статически неопределимых стержневых систем. В самом деле, мысленно вырезав полоску единичной ширины из стенки резервуара и днища, благодаря симметричности нагрузки можем считать их системой из двух соединенных стержней. Расчетная схема узла сопряжения приведена на рис.77.