Стальной вертикальный цилиндрический резервуар емкостью 5000 м3

Стальной вертикальный цилиндрический резервуар емкостью 5000 м³

Республика Беларусь

Научно-проектное республиканское унитарное предприятие «ИнТест»

Минск 2002

Предисловие

Нормативные документы периода разработки типового проекта «Стальной вертикальный цилиндрический резервуар емкостью 5000 м³» отражали уровень научно-технических знаний того времени и, естественно, не могли учитывать достижений науки и практики последующих лет, отраженных в строительных нормах и правилах периода возведения сооружения.

Учет особенностей работы конструкций при выборе расчетной схемы является весьма ответственной задачей. Как правило, более точной расчетной схеме соответствуют более сложные расчеты, упрощение которых может явится одной из причин появления ошибок. Принятие неадекватной расчетной схемы, а также несовершенство нормативных документов периода проектирования потребовало проведения анализа напряженно-деформированного состояния резервуара в целом и его конструктивных элементов в отдельности с использованием современных компьютерных технологий и систем, что обеспечит высокую эксплуатационную надежность сооружения.

1. Исходные данные и конструктивные решения резервуара, основные расчетные положения

Плотность жидкости ρ = 900 кг/м³. Место строительства — II район по снеговому покрову, нормативная нагрузка s₀ = 0,7 кПа. Материал резервуара — сталь С245 с R_y = 240 МПа; сварка листов автоматическая проволокой Св-08Г2С. Избыточное давление паров испаряющейся жидкости P_и = 2 кПа, а вакуум — 0,25 кПа. Коэффициент надежности по назначению γ_n = 1.

Номинальные размеры резервуара Н = 12 м и D = 23 м; в типовом резервуаре объемом 5000 м³ конструктивные размеры по высоте Н = 11920 мм, внутренний диаметр D_o = 22800 мм и наружный диаметр D = 22818 мм (укладывается по длине окружности 12 листов длиной по 6 м).

Крыша резервуара запроектирована в виде щитов, состоящих из листов толщиной t = 2,5 мм, уложенных на каркасе из двутавров, швеллеров и уголков. Щиты опираются на центровую трубчатую стойку и корпус резервуара.

Днище, расположенное на песчаном основании, испытывает только сжатие от давления жидкости, поэтому толщина его листов назначена по конструктивным соображениям t = 5 мм. Диаметр днища D_в = D + 90 мм = 22818 + 90 = 22908 мм (выступ днища за пределы стенки принят 50 мм. Максимальная высота налива продукта 11,3м.

Несущие конструкции резервуара рассчитывают по предельным состояниям в соответствии со строительными нормами и правилами [1], [3], с учетом дополнительных требований [2]. В соответствии с ними конструкции резервуара емкостью менее 10 тыс. м³ относятся ко II классу ответственности.

Стенка резервуара, являясь оболочкой вращения, при действии асимметричной нагрузки находится в безмоментном состоянии, и только в зонах краевого эффекта (в месте сопряжения стенок с днищем) имеет место моментное напряженное состояние.

Под воздействием внутреннего давления Р в тонкостенной оболочке возникают кольцевые и меридиональные напряжения Б₁ и Б₂.

Основной нагрузкой для стенки вертикального цилиндрического резервуара является внутреннее давление Р как сумма гидростатического давления паровоздушной среды (рис. ).

При пустом резервуаре возможен отрыв корпуса резервуара от основания под действием внутреннего избыточного давления и ветрового воздействия. Для предупреждения отрыва по периметру резервуара предусмотрена постановка анкерных устройств.

Вертикальный цилиндрический резервуар низкого давления имеет коническую щитовую кровлю. Щитовую коническую кровлю применяют в резервуарах низкого давления с внутренним избыточным давлением в газовой подушке до 200 мм водного столба (2 кПа) и вакуум до 25 мм вод. ст. (0,25 МПа).

Коническая крыша состоит из жестких щитов, покрытых стальной оболочкой и опирающихся на центральную стойку с кольцом, а по периметру — на стенку корпуса. Каркас щитов выполнен из двутавра 30, швеллеров 8 и 6,5 и уголков 90х56х5,5. Листы кровли толщиной t = 2,5 мм крепятся на каркас щита с напуском с одной стороны на ширину нахлестки.

При расчете стационарной крыши резервуара учитываются две комбинации нагрузок:

1) расчетные нагрузки, действующие на покрытие сверху вниз;

2). расчетные нагрузки, действующие на покрытие снизу вверх: внутреннее избыточное давление в паровоздушной сфере.

При расчете конической кровли несущие радиальные балки щитов рассматривают как элементы, работающие на изгиб. Поперечные ребра щитов рассчитаны по схеме простых балок, опирающихся на средние радиальные балки.

2. Определение расчетных нагрузок

Гидростатическое давление

Высота уровня залива резервуара Н₀ = 11,3 м, а с учетом избыточного давления Р₀ = 2 кПа условная высота Н = Н₀ + Р₀/ρ = 11,3 + 2/9 = 11,5 м. Расчетная схема стенки резервуара показана на рис. 2.1. По высоте резервуара стенка состоит из восьми поясов высотой по 1500 мм. Расчетное сечение каждого пояса расположено на высоте 300 мм выше его нижней кромки, т.е. в сечении, где не учитывается влияние кольцевых швов смежного пояса.

Пояс стенки резервуара из условия обеспечения прочности (по первой группе предельных состояний) рассчитывается на гидростатическое давление, определяемое по формуле:

где  — коэффициент надежности по нагрузке для гидростатического давления, равный 1,1.

Определение давления на пояса стенки сведено в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Гидростатическое давление на стенку резервуара

Внутреннее избыточное давление паровоздушной среды

где  — коэффициент надежности по нагрузке для внутреннего избыточного давления.

Снеговая нагрузка

Расчетная снеговая нагрузка на покрытие

где S₀ — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли (табл. 4 [2]);

γ_f = 1,6 т.к. отношение постоянной нагрузки к временной q_n/p_n < 0,8 (п. 5.7 [2]).

Вакуум

Стенка незаполненного резервуара может потерять устойчивость под воздействием вертикальной нагрузки (веса кровли, снега, вакуума P_v, собственного веса вышележащей части стенки) и равномерного давления нормального к боковой поверхности, создающего сжимающие усилия в кольцевом направлении (вакуум P_v).

Расчетная нагрузка от вакуума

3. Определение усилий в элементах резервуара

Статический расчет резервуара выполнен по программе «Лира–Windows» вер. 8.0. Разбиваем стенку резервуара на конечные элементы по вертикали n1 = 8 (по числу поясов), по окружности n2 = 24 (по числу радиальных балок покрытия). Кровлю и днище разбиваем соответственно на n1 = 9 и n2 = 24 конечные элементы. Разбивка резервуара на конечные элементы приведена на рис. 3.1.

Расчет резервуара выполнен на 5 загружений:

1 загружение — постоянная нагрузка от собственного веса конструкций (учитывается автоматически);

2 загружение — гидростатическое давление;

3загружение — избыточное давление паровоздушной среды;

4 загружение — снег;

5 загружение — вакуум.

Результаты статического расчета приведены в приложении 2 (пластины) и 3 (стержни). В таблицах приложения приведены усилия от каждого загружения, а также расчетные сочетания усилий в элементах. Поскольку данная расчетная схема и нагрузки являются центрально симметричными на печать выведены усилия на элементы только одного сегмента.

Похожие работы

Резервуар объемом 50000 м3 для нефти в г. Новороссийске

Скачать

194319

54

1

... 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 Gст = 506,421 т; плотность нефтепродукта =9×10-4кг/см3.   Решение ...

Эксплуатация резервуарного парка нефтепродуктов ЛУКОЙЛ – ОНПЗ

Скачать

89576

14

4

... для чего необходимо создать постоянную циркуляцию воды, отеплить отдельные узлы или соединения, а также подогревать воду. 2. Специальная часть. 2.1. Расчетно-конструкторская часть. 2.1.1. Расчет объема резервуарного парка (производим по видам нефтепродуктов) 1. Для бензина: Пользуемся формулой (рекомендуемой) из ВБН В.2.2-58.1-94 Qср∙К∙Кр Vр = ————— м3 r ∙ Кv где: Vр – ...

Сбор, подготовка, транспортировка и хранение нефти и газа

Скачать

36256

0

1

... договоры фрахтования, получая право на использование судна.   2.1 Обеспечение технической и экологической безопасности в процессе транспортировки нефти Одним из наиболее перспективных путей ограждения среды от загрязнения является создание комплексной автоматизации процессов добычи, транспорта и хранения нефти. В нашей стране такая система впервые была создана в 70-х гг. и применена в районах ...

Тушение пожаров нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках

Скачать

28499

7

0

... 0,23 0,30 4 Бензин, керосин, дизельное топливо, полученные из газового конденсата 0,10 0,15 0,15 Таблица 6 Нормативная интенсивность подачи пены низкой кратности для тушения пожаров нефтепродуктов в резервуарах Нормативная интенсивность подачи раствора пенообразователя, л/(м2-с) Вид нефтепродукта Фторсинтетические пенообразователи Форэтол Универсальный, Подслойный Фторсинтетические ...