Расчет элементов резервуара

4. Расчет элементов резервуара

4.1. Расчет стенки резервуара на прочность

Расчет на прочность стенки резервуара, находящейся в безмоментном напряженном состоянии, выполнена по формуле

где σ_x  и σ_y — нормальные напряжения в кольцевом и меридиональном направлениях;

γ_с — коэффициент условий работы, равный для нижнего пояса — 0,7, для остальных поясов — 0,8;

Так как расчетное сопротивление сварного шва встык растяжению для конструкций из стали С245 при автоматической, полуавтоматической и ручной сварке с физическим контролем качества шва R_wy= R_y = 240 МПа (табл. 51* [3]) расчет производим по материалу стенки резервуара.

Расчетные напряжения принимаем из таблицы сочетаний по приложению 2.

Первый пояс (элемент 877)

Второй пояс (элемент 901)

Третий пояс (элемент 925)

Пояс 4 (элемент 949)

Аналогично выполнен расчет и других поясов. Расчет поясов стенки сведен в таблицу.

Таблица 4.1 Расчет поясов стенки резервуара

Номер пояса	1	2	3	4	5	6	7	8
Напряжения в поясе σ, МПа	81,3	159,2	143	116	89,6	65,3	40,4	15,2

Проверяем напряжения в нижнем поясе стенки резервуара с учетом действия краевого момента М_к. Изгибающий момент в месте сопряжения корпуса с плоским днищем при упругом защемлении стенки определяем по формуле

где Р — внутреннее давление в месте сопряжения корпуса с днищем

4.2. Расчет конструктивных элементов щитов покрытия

Расчет конструкций покрытия производим на два вида нагрузок: Нагрузка, направленная внутрь резервуара — собственный вес и вакуум, снег; нагрузки, направленные наружу — избыточное давление.

Нагрузки, действующие сверху вниз, кПа

постоянная
листовой настил t = 2,5 мм	78,5∙0,0025∙1,05 = 0,206
балки (осредненно)	0,15∙1,05 = 0,157
вакуум (разрежение)	0,25∙1,15 = 0,288
	Итого g = 0,65
временная снеговая	Ps = 1,12
	Всего g + Ps = 1,77

Расчет настила

Предельный относительный прогиб настила f_u/l = 1/150 = 1/n_o [3].

Из условия заданного предельного прогиба определяем отношение наибольшего пролета настила к его толщине l/t по формуле, предложенной А.Л. Телояном (8.5 [5]).

где  — цилиндрическая жидкость;

При t = 2,5 мм пролет настила допустим l ≤1037∙2,5 = 2592 мм.

По конструктивным соображениям расстояние между ребрами принято 1,25 м.

Расчет поперечных ребер щита

Максимальный расчетный пролет ребра принят l = 2,67 м; равномерно распределенная нагрузка при шаге поперечных ребер b = 1,25 м составит:

Изгибающий момент, как в свободно опертой балке,

Требуемый момент сопротивления сечения составляет

По сортаменту принят [ 8, W_x = 22,4 см³, J_x = 89,4 см⁴

Относительный прогиб ребра составляет

где qⁿ = 1,296∙1,25 = 1,62 кН/м

Ребро пролетом l = 2,01 м

По сортаменту принят швеллер 6,5 , W_x = 15 см³.

Все остальные ребра с пролетом меньше 2 м также приняты из [ 6,5.

Расчет продольной балки щита

Пролет балки при свободном опирании на стенку резервуара и оголовок (зонт) трубчатой стойки равен 10 м. Сечение балки I 30 (А = 46,5 см², W_x=472 см³).С учетом упругого защемления на опорах максимальный изгибающий момент от вертикальных нагрузок составляет М = 27,11 кНм при осевой растягивающей силе N = 10,07 кН (элемент 73).

Напряжения в балке проверяем как во внецентренно-растянутом элементе по формуле

Расчет элементов покрытия на вторую комбинацию нагрузок (избыточное давление изнутри резервуара наружу) производим на комбинацию усилий М = – 34,54 кНм и N = 50,96 кН.

Максимальный прогиб продольной балки от нормативных нагрузок составляет (см. приложение 1)

что меньше предельного прогиба

Повышенная несущая способность продольной балки щита покрытия объясняется учетом пространственной работы системы с включением в работу настила.