2.7. Пример выполнения расчетов строительных конструкций вертикально стального резервуара

Цель. Спроектировать вертикальный стальной резервуар (РВС).

Дано. 1. Объем резервуара – 20 тыс. м³.

1. Плотности нефтепродукта – 900 кг/м³.

2. Место строительства – Сургут.

Задание. 1. Определить геометрические параметры резервуара.

2. Определить толщину всех поясов стенки резервуара.

3. Проверить стенку резервуара на устойчивость.

4. Выполнить расчет несущего каркаса и настила сферической крыши.

5. Выполнить графическую часть:

5.1. Общий вид резервуара на основании.

5.2. Сечение и развертку стенки резервуара. Примеры горизонтальных и вертикальных сварных швов, соединение стенки резервуара и днища.

5.3. Общий вид днища. Соединение центральной части, окраек и периферийных листов.

5.4. Общий вид сферической крыши резервуара. Узлы соединения главной балки и опорного кольца, главной балки и центрального щита, главных балок и балок настила.

2.7.1. Определение геометрических параметров резервуара

1. Выбор размеров стального прокатного листа для изготовления стенки

Размеры листа. В соответствии с рекомендациями ПБ 03-605-03 для изготовления стенки выбираем стальной лист с размерами в поставке 2000 х 8000. С учетом обработки кромок листа с целью получения правильной прямоугольной формы при дальнейших расчетах принимаются следующие его размеры 1990 х 7990.

Сначала выбираем высоту резервуара. Для этого используем рекомендации ПБ 03-605-03 (таблицы 2.2). В соответствии с этими рекомендациями предпочтительная высота резервуара от 12 до 20 метров.

2. Высота резервуара. Для резервуара объемом принимаем номинальную высоту резервуара . Соответственно количество поясов в резервуаре будет равно восьми . Точная высота резервуара

.

1. Предварительный радиус резервуара. Радиус резервуара определяется из формулы для объема цилиндра

,

2. Периметр резервуара и число листов в поясе .

.

Предпочтительней округлять число листов в поясе до целого или выбирать последний лист равным половине длины листа.

Принимаем число листов в поясе . Тогда периметр резервуара равен

,

а окончательный радиус

.

3. Уточненный объем резервуара.

.

Рис. 2.22. Развертка и сечение стенки вертикального резервуара

2.7.2. Определение толщины стенки резервуара

4. Определение методики и параметров необходимых для расчета.

Минимальная толщина листов стенки резервуара РВС для условий эксплуатации рассчитывается по формуле (2.9):

,

где – коэффициент надежности по нагрузке гидростатического давления;

– коэффициент надежности по нагрузке от избыточного давления и вакуума;

– плотность нефти кг/м³;

– радиус стенки резервуара, м;

– максимальный уровень взлива нефти в резервуаре, м;

– расстояние от днища до расчетного уровня, м;

, – нормативная величина избыточного давления;

– коэффициент условий работы, для нижнего пояса, для остальных поясов;

– расчетное сопротивление материала пояса стенки по пределу текучести, Па;

Расчетное сопротивление материала стенки резервуаров по пределу текучести, определяется по формуле (2.10):

,

где – нормативное сопротивления растяжению (сжатию) металла стенки, равное минимальному значению предела текучести, принимаемому по государственным стандартам и техническим условиям на листовой прокат;

– коэффициенты надежности по материалу;

, так как объем резервуара более 10 000 м³.

Стенка резервуара относится к основным конструкциям подгруппы «А», для которых должна применяться сталь класса С345 (09Г2С-12) с нормативным расчетным сопротивлением .

Вычисляем расчетное сопротивление

.

5. Вычисление предварительной толщины стенки для каждого пояса резервуара.

Для вычисления используем формулу (2.9), в которой, начиная со второго пояса, единственным изменяемым параметром при переходе от нижнего пояса к верхнему является координата нижней точки каждого пояса

, (2.69)

где – номер пояса снизу вверх;

– ширина листа.

Основные геометрические размеры резервуара при проведении прочностных расчетов округляем в большую сторону до номинальных размеров так, чтобы погрешность шла в запас прочности: .

Толщина первого пояса определяется при ;

Для второго пояса ,

Для остальных поясов резервуара полученные значения для толщины стенки приведены в таблице 2.12.

Таблица 2.12

Толщина стенки поясов резервуара

Номер пояса	Толщина стенки, мм	Номер пояса	Толщина стенки, мм
1	15,0	5	6,7
2	11,5	6	5,0
3	9,9	7	3,4
4	8,3	8	1,8

3. Выбор номинального (окончательного) размера толщины стенки.

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 , определяемой по таблице 2.4.

В качестве номинальной толщины каждого пояса стенки выбирается значение большей из двух величин, округленное до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката

где – припуск на коррозию, мм;

– значение минусового допуска на толщину листа, мм;

– минимальная конструктивная толщина стенки.

Величину минусового допуска определяют по предельным отклонениям на изготовление листа. Соответствующие предельные отклонения по толщине листа приводятся в таблице 2.5.

Припуск на коррозию элементов резервуара представляется заказчиком. (В курсовом проекте припуск на коррозию необходимо выбирать 2 3 мм.)

В таблице 2.13 приводятся все данные для выбора номинального размера толщины стенки.

Таблица 2.13

Номинальная толщина стенки

Номер пояса	, мм	, мм	, мм	+ +
1	15,0	2,0	0,45	17,45	11,0	18,0
2	11,5			13,95		14,0
3	9,9			12,35		13,0
4	8,3			10,75		11,0
5	6,7			9,15		11,0
6	5,0			7,45		11,0
7	3,4			5,85		11,0
8	1,8			4,25		11,0