3. Расчет конструкции резервуара

После выполнения общей компоновки резервуара производится расчет его конструкции на прочность и устойчивость Расчет конструкций резервуаров производится по предельному состоянию в соответствии со СНиП П – 23 – 81 [2].

1. Нагрузки и расчетные коэффициенты

Нормативные нагрузки, действующие на металлоконструкцию резервуара, а также коэффициенты надежности по нагрузке (коэффициенты перегрузки) принимаются в соответствии со СНиП П – 6 – 74 [4] (табл.1).

При учете одновременного действия более чем одной кратковременной нагрузки вводится коэффициент сочетания n_c = 0,9. Коэффициенты условий работы даны в табл.5.

Таблица 4

Данные по коэффициентам надежности

№ п/п	Наименование нагрузки	Обозначения	Коэффициенты надежности
1	Собственный вес конструкции	g	γ f1 = 1,1 γ f1 = 0,9
2	Давление жидкости	γ	γ f2 = 1,1
3	Избыточное давление и вакуум	Pизб , Рван	γ f3 = 1,2 γ f3 = 0,9
4	Давление ветра	gв	γ f4 = 1,2 γ f4 = 0,9
5	Вес снега	PCH	γ f1 = 1,4 – 1,6

Таблица 5

Данные по коэффициентам условий работы

№ п/п	Рассчитываемый элемент или конструкция	Коэффициент условий работы
1	Стенка резервуара: на прочность на устойчивость	γ с1 = 0,8 γ с2 = 1,0
2	Сферические самонесущие кровли: на прочность на устойчивость	γ с3 = 0,9 γ с4 = 1,0
3	Верхнее кольцо жесткости при распорной кровле: на прочность на устойчивость	γ с5 = 0,9 γ с6 = 0,9
4	Промежуточные кольца жесткости: на устойчивость	γ f7 = 0,9
5	Сопряжение стенки с днищем (зона краевого эффекта)	γ с8 = 1,6

3.2.Расчет стенки резервуара на прочность

Нормальные напряжения в стенке определяются по безмоментной теории. При двухосном напряжённом состоянии в оболочке возникает меридиональное напряжение σ₁ и кольцевое напряжение σ₂ (рис. 2). Они связаны между собой уравнением Лапласа [5].

(7)

В цилиндрической оболочке r₁ = ∞ и тогда

(8)

где r₂ = r –радиус резервуара; S_ст – толщина стенки резервуара.

При расчёте по первому предельному состоянию:

(9)

Так так σ₁ гораздо меньше σ₂, им можно пренебречь, тогда

(10)

или

(11)

где - удельный вес хранимой жидкости, н/мм³;

Р_изб – избыточное давление паров, МПа;

y_i – расстояние от верха стенки до нижней кромки i-го пояса за вычетом 300 мм;

- расчетное сопротивление растяжению сварного стыкового шва, МПа.

Из формулы (11) определяют толщину поясов при Р_изб ≠ 0, т.e.:

(12)

Определив требуемые толщины поясов, их округляют до ближайщих больших значений листовой стали по сортаменту. Расчет рекомендуется вести от самого нижнего поясов к верхнему, заполняя табл. 6. Следует учитывать, что S_{cr min} = 4 мм, S_{cr max} = 16 мм для низкоуглеродистой стали и 14 мм – для низколегированной. Окончательно принятые толщины поясов записываются в графу 8 после расчета стенки на устойчивость.