2.2 Определение расчетных нагрузок
Гидростатическое давление
Высота уровня залива резервуара Н0 = 11,3 м, а с учетом избыточного давления Р0 = 2 кПа условная высота Н = Н0 + Р0/ρ = 11,3 + 2/9 = 11,5 м. Расчетная схема стенки резервуара показана на рис. 2.1. По высоте резервуара стенка состоит из восьми поясов высотой по 1500 мм. Расчетное сечение каждого пояса расположено на высоте 300 мм выше его нижней кромки, т.е. в сечении, где не учитывается влияние кольцевых швов смежного пояса.
Пояс стенки резервуара из условия обеспечения прочности (по первой группе предельных состояний) рассчитывается на гидростатическое давление, определяемое по формуле:
где — коэффициент надежности по нагрузке для гидростатического давления, равный 1,1.
Определение давления на пояса стенки сведено в табл. 2.1.
Таблица 2.1. Гидростатическое давление на стенку резервуара
№
пояса
|
Расстояние от верха
резервуара
|
Значения (х1-620) до расчетного уровня жидкости, мм
|
Внутреннее давление на пояс ,
кПа
|
Толщина листов пояса t, мм
|
до низа пояса
|
до расчетного
уровня х1
|
8
|
1490
|
1190
|
570
|
5,643
|
6
|
7
|
2980
|
2680
|
2060
|
20,394
|
6
|
6
|
4470
|
4170
|
3550
|
35,145
|
6
|
5
|
5960
|
5660
|
4740
|
46,926
|
6
|
4
|
7450
|
7150
|
6530
|
64,647
|
6
|
3
|
8940
|
8640
|
8020
|
79,398
|
7
|
2
|
10430
|
10130
|
9510
|
94,149
|
8
|
1
|
11920
|
11620
|
11000
|
108,900
|
9
|
Внутреннее избыточное давление паровоздушной среды
где — коэффициент надежности по нагрузке для внутреннего избыточного давления.
Снеговая нагрузка
Расчетная снеговая нагрузка на покрытие
где S0 — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли (табл. 4 [2]);
γf = 1,6 т.к. отношение постоянной нагрузки к временной qn/pn < 0,8
Вакуум
Стенка незаполненного резервуара может потерять устойчивость под воздействием вертикальной нагрузки (веса кровли, снега, вакуума Pv, собственного веса вышележащей части стенки) и равномерного давления нормального к боковой поверхности, создающего сжимающие усилия в кольцевом направлении (вакуум Pv).
Расчетная нагрузка от вакуума
Определение усилий в элементах резервуара
Статический расчет резервуара выполнен по программе «Лира–Windows» вер. 8.0. Разбиваем стенку резервуара на конечные элементы по вертикали n1 = 8 (по числу поясов), по окружности n2 = 24 (по числу радиальных балок покрытия). Кровлю и днище разбиваем соответственно на n1 = 9 и n2 = 24 конечные элементы. Разбивка резервуара на конечные элементы приведена на рис. 3.1.
Расчет резервуара выполнен на 5 загружений:
1 загружение — постоянная нагрузка от собственного веса конструкций (учитывается автоматически);
2 загружение — гидростатическое давление;
3загружение — избыточное давление паровоздушной среды;
4 загружение — снег;
5 загружение — вакуум.
Результаты статического расчета приведены в приложении 2 (пластины) и 3 (стержни). В таблицах приложения приведены усилия от каждого загружения, а также расчетные сочетания усилий в элементах. Поскольку данная расчетная схема и нагрузки являются центрально симметричными на печать выведены усилия на элементы только одного сегмента.
2.4 Расчет стенки резервуара на прочность
Расчет на прочность стенки резервуара, находящейся в безмоментном напряженном состоянии, выполнена по формуле
где σx и σy — нормальные напряжения в кольцевом и меридиональном направлениях;
γс — 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 Rwy = Ry = 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 Мк. 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
Достарыңызбен бөлісу: |