Цилиндрические оболочки. Резервуары и силосы. Особенности расчета . Расчет стенки резервуара на прочность
1.1 Минимальная толщина листов стенки резервуаров РВС и РВСП для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:
.
(4)
Минимальная толщина стенки резервуаров РВСПК для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:
,
(5)
где n1 - коэффициент надежности по нагрузке гидростатического давления, n1= 1,05;
rн - плотность нефти, rн =900 кг/м3;
g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
Hмакс доп - максимально допустимый уровень взлива нефти в резервуаре, м;
х - расстояние от днища до расчетного уровня, м;
n2 - коэффициент надежности по нагрузке избыточного давления и вакуума, n2
Pи - нормативная величина избыточного давления, Па, принимается по таблице 2.0;
R - радиус стенки резервуара, м;
jс - коэффициент условий работы, jс = 0,7 для нижнего пояса, jс = 0,8 для остальных поясов;
Ry- расчетное сопротивление материала пояса стенки по пределу текучести, Па.
1.2 Расчетное сопротивление материала стенки резервуаров по пределу текучести, определяется по формуле:
,
(6)
где 
-
нормативное сопротивления растяжению
(сжатию) металла стенки, равное минимальному
значению предела текучести, принимаемому
по государственным стандартам и
техническим условиям на листовой прокат;
γм - Коэффициенты надежности по материалу, γм = 1,025;
γн - коэффициент надежности по назначению, для резервуаров объемом по строительному номиналу 10000 м3 и более - γн = 1,15, объемом по строительному номиналу менее 10000 м3 - γн = 1,1.
1.3 Значение минимальной толщины стенки для условий эксплуатации увеличивается на величину минусового допуска на прокат и округляется до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката. Полученное значение сравнивается с минимальной конструктивной толщиной стенки δкс, определяемой по таблице Б.1.
Таблица Б.1 Конструктивная величина толщины стенки
Диаметр резервуара, м |
Менее 25 |
От 25 до 35 |
35 и более |
Минимальная конструктивная толщина стенки δкс |
9 |
10 |
11 |
В качестве номинальной толщины δном каждого пояса стенки выбирается значение большей из двух величин, округленное до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката.
d<ном³max{de + Ci + D; dкс}, (7)
где Сi - припуск на коррозию, мм;
D - фактическое значение минусового допуска на толщину листа, мм;
dкс - минимальная конструктивная толщина стенки.
2. Расчет стенки резервуара на устойчивость
2.1 Расчет на устойчивость проводится дважды: для принятой номинальной толщины стенки dном (толщина пояса стенки, соответствующая началу эксплуатации резервуара) и для расчетной толщины стенки di (толщина пояса стенки, соответствующая моменту окончания нормативного срока эксплуатации резервуара).
Расчетная толщина di определяется как разность принятой номинальной толщины dном, припуска на коррозию Сi и минусового допуска на толщину листа ∆:
di = dном - Сi- D, (8)
Проверка устойчивости стенки резервуара производится по формуле:
,
(9)
где s1 - расчетные осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
s2 - расчетные кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
s01 - критические осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
s02 - критические кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа.
Осевые напряжения определяются по минимальной толщине стенки пояса, кольцевые напряжения - по средней толщине стенки.
Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВС и РВСП определяются по формуле:
,
(10)
где y - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый по СНиП 2.01.07-85*;
n3 - коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса, n3 = 1,05;
Qп - вес покрытия резервуара, Н;
Qст - вес вышележащих поясов стенки, Н;
Qсн - Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия, Н;
Qвак - нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, Н;
si- расчетная толщина стенки i-го пояса резервуара, м.
Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВСПК определяются по формуле:
.
(11)
Вес вышележащих поясов стенки резервуара определяется как:
,
(12)
где а - номер (значение номера) последнего пояса, начало отсчета снизу;
hi - высота i-го пояса стенки резервуара, м;
γст - удельный вес стали, Н/м3.
Осевые критические напряжения определяются по формуле:
,
(13)
где Е - модуль упругости стали, Е = 2×105 МПа;
С - коэффициент, принимаемый по таблице Б.2.
Таблица Б.2 Значение коэффициента С
|
600 |
800 |
1000 |
1500 |
2500 |
С |
0,11 |
0,09 |
0,08 |
0,07 |
0,06 |
Расчетные кольцевые напряжения в стенке при расчете на устойчивость резервуара РВС и РВСП определяются по формуле:
,
(14)
Расчетные кольцевые напряжения в стенке для резервуара РВСПК определяются по формуле:
,
(15)
где Рв - нормативное значение ветровой нагрузки на резервуар, Па;
nв - коэффициент надежности по ветровой нагрузке;
dср - средняя арифметическая толщина стенки резервуара, м.
Средняя арифметическая толщина стенки резервуара определяется по формуле:
,
(16)
где а - число поясов резервуара.
Нормативная нагрузка от вакуума на покрытие определяется как:
Qвак<=p×R2×Pвак, (17)
где Pвак- нормативное значение вакуума в газовом пространстве, Па.
Нормативное значение ветровой нагрузки определяется по формуле:
Pв= W0×k2×C0, (18)
где W0 - нормативное значение ветрового давления, для рассматриваемого района, Па;
k2 - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
C0 - аэродинамический коэффициент.
Критические кольцевые напряжения определяются по формуле:
,
(19)
где Н - геометрическая высота стенки резервуара, м.
Если по результатам расчета условие устойчивости не выполняется, то значения номинальной толщины стенки для соответствующих поясов стенки резервуара должны быть увеличены.