20. Расчет стальных резервуаров
Задача – определение возникающих напряжений от действующих нагрузок, по которым находят размеры сечений элементов конструкций. Марки сталей в расчетах резервуаров следует принимать с отнесением отдельных элементов и разных объемов к следующим группам:
1 – объемом 10000 м3 и более. стали 16Г2АФ, 09Г2С и ВСт3сп5.
2 –до 10000 м3, ВСт3сп5, ВМСт3сп, ВСт3пс2 и ВКСт3пс.
Расчеты конструкции резервуаров следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП. Для выполнения расчетов определяют нормативные нагрузки qп и коэффициенты: перегрузки kп, условий работы kр, надежности по материалу kм, продольного изгиба kи и др. Плотность нефтепродуктов ρ принимают не менее 900 кг/м3. Вес снегового покрова и ветровую нагрузку определяют по СНиП в зависимости от района, типа местности и высоты резервуара.
В вертикальных цилиндрических резервуарах главными элементами являются днище, стенка и покрытие.
Днище, покоящееся на песчаном основании, испытываем незначительные напряжения, поэтому минимальную толщину листов днища принимаем 4 мм.
Толщину
стенки
вертикального резервуара
,
где ρ - плотность нефтепродукта, кг/м3;
g
– ускорение свободного падения, м2/с;
х
- высота нефтепродукта над рассматриваемым
сечением стенки, м; kn1,
kn2
- коэффициенты перегрузки и избыточного
давления соответственно в газовом
пространстве резервуара; P
изб- избыточное давление в газовом
пространстве. МПа, r
– радиус резервуара, м; Кр-
коэффициент учитывающий условия работы;
Ry
– расчетное сопротивление стали
растяжению, сжатию и изгибу.
В вертикальных цилиндрических резервуарах с цилиндрической кровлей при расчете толщины кровли учитывают только избыточное давление х=0.
,
где
- радиус срединной поверхности кровли,
м.
21. Расчет стенки резервуара
Расчет
на устойчивость вертикальной цилиндрической
стенки и Равномерно сжатой параллельно
образующей следует выполнять по
формуле:
,
где
- расчетное меридиальное напряжение в
оболочке от веса кровли и вакуума в
резервуаре МПа;
- Критическое напряжение, равное меньшему из значений и . При .
Расчет на устойчивость замкнутой круговой цилиндрической оболочки вращения при действии внешнего равномерного давления (вакуума), нормального к боковой поверхности по формуле:
, где
- расчетное кольцевое напряжение в
оболочке; рвак
– вакуумметрическое давление в
резервуаре, МПа;
- критическое напряжение, определяемое
по формулам:
при
,где
l
– длина цилиндрической оболочки, мм;
при
,
при
напряжение
следует определять линейной интерполяцией.
Если на стенку резервуара одновременно действуют нагрузка от кровли и внешнее равномерное давление, то расчет на устойчивость проводят по формуле:
.
При потере устойчивости от внешнего давления на корпус резервуара теряет свою первоначальную форму. Давление, при котором это происходит, называют критическим. Под действием критического давления первоначально круглое сечение корпуса резервуара приобретает волнообразную форму. Величина критического давления рcr зависит от геометрической формы корпуса, размеров резервуара и механических свойств материала.