Исходные данные для проектирования

3.4. Конструкция днища

3.4.1. Днища резервуаров могут быть плоскими (для резервуаров объемом до 1000 м³) или коническими с уклоном от центра к периферии (рекомендуемая величина уклона 1:100). По требованию заказчика уклон днища может быть выполнен к центру резервуара при условии специальной проработки в проектной документации вопросов осадок основания и прочности днища.

3.4.2. Толщина листов днища резервуаров объемом 1000 м³ и менее должна быть не менее 4 мм (без учета припуска на коррозию).

3.4.3 Днища должны иметь круговую форму кромки по внешнему контуру.

3.4.4. Днища резервуаров объемом от 2000 м³ и выше должны иметь центральную часть и утолщенную кольцевую окрайку. Номинальная толщина листов центральной части днища должна быть не менее 4 мм (без учета припуска на коррозию).

3.4.5 По внутреннему периметру кольцевых окраек форма центральной части днища может быть круговой или многогранной, с учетом обеспечения нахлестки центральной части днища на окрайки не менее 60 мм.

3.4.6 Кольцевые окрайки должны иметь ширину в радиальном направлении, обеспечивающую расстояние между внутренней поверхностью стенки и швом приварки центральной части днища к окрайкам не менее 600 мм и не менее величины , м, определяемой по формуле:

(2)

Ширина окрайки резервуара при сейсмическом воздействии определяется дополнительным расчетом.

Номинальная толщина кольцевых окраек t_b, м, должна быть не менее 6 мм и менее величины определяемой по формуле:

₍₃₎

где k₁ = 0,77 – безразмерный коэффициент;

t_cs – припуск на коррозию нижнего пояса стенки, м;

t_cb – припуск на коррозию днища, м;

t_mb – минусовой допуск на прокат окрайки днища, м.

Номинальную толщину окрайки следует назначать с учетом ограничений:

(0,006+t_cb) ≤ t_b ≤ (0,016++t_cb). (4)

3.4.8. Для листов окрайки должна применяться та же марка стали, что и для нижнего пояса стенки, или соответствующего класса прочности при условии обеспечения их свариваемости.

3.4.9 Расстояние от сварных соединений днища, расположенных под нижней кромкой стенки, до вертикальных швов нижнего пояса стенки должны быть согласно ГОСТ 31385-2008 не менее чем:

- 100 мм для резервуаров классов опасности III и IV;

- 200 мм для резервуаров классов опасности I и II.

3.5. Конструкция стенки

3.5.1. Номинальные толщины листов стенки резервуара определяются расчетом на прочность (исходя из проектного уровня налива нефти и нефтепродукта или воды при гидроиспытаниях) и устойчивость с учетом припусков на коррозию и минусового допуска на прокат. Значения минимальной конструктивной толщины листов стенки приведены в таблице 3. Максимальная толщина листов должна быть не более 40 мм.

3.5.2. Усиление стенки может выполняться установкой усиленной вставки (листа стенки увеличенной толщины, определяемой соответствующим расчетом). Толщина вставки не должна превышать 60 мм.

Таблица 3

3.5.3. Минимальная ширина листов стенки, кроме листов верхнего пояса, должна составлять:

- для резервуаров рулонной сборки – 1,5 м;

- для резервуаров полистовой сборки – 1,8 м.

3.5.4. Местные сосредоточенные нагрузки на стенку резервуара должны быть распределены при помощи листовых накладок или ребер жесткости, располагаемых, предпочтительно, в кольцевом направлении.

3.5.5. Постоянные конструктивные элементы не должны препятствовать перемещению стенки, в том числе в зоне нижних поясов стенки при гидростатической нагрузке.

3.5.6. Присоединение конструктивных элементов к стенке должно удовлетворять следующим требованиям:

а) приварка конструктивных элементов должна производиться через листовые накладки со скругленными углами с обваркой по замкнутому контуру;

б) катет угловых швов крепления конструктивных элементов не должен превышать 16 мм;

в) постоянные конструктивные элементы (кронштейны крепления лестниц, ограждений, системы орошения, пожаротушения, кольца жесткости) должны располагаться не ближе 100 мм от оси горизонтальных швов стенки и днища резервуара, и не ближе 150 мм от оси вертикальных швов стенки, а также от края любого другого постоянного конструктивного элемента на стенке;

г) временные конструктивные элементы (технологические приспособления) должны привариваться на расстоянии не менее 50 мм от сварных швов;

д) технологические приспособления должны быть удалены до гидравлических испытаний, а возникающие при этом повреждения или неровности поверхности должны быть устранены с зачисткой абразивным инструментом на глубину, не выводящую толщину проката за пределы минусового допуска на прокат.

3.5.7. Расчет стенки на прочность.

3.5.7.1. Номинальные толщины поясов стенки резервуара назначаются по итогам выполнения следующих расчетов:

а) определение толщины поясов из условия прочности стенки при действии статических нагрузок в условиях эксплуатации и гидравлических испытаний;

б) проверка устойчивости стенки при статическом нагружении выполняется на действие следующих нагрузок:

- веса конструкций и теплоизоляции;

- веса снегового покрова;

- ветровой нагрузки;

- относительного разрежения (относительного вакуума) в газовом пространстве;

в) проверка прочности и устойчивости стенки при сейсмическом воздействии (в сейсмически опасных районах) выполняется на действие нагрузок – сейсмической, от веса хранимого продукта, веса конструкций и теплоизоляции, избыточного давления, веса снегового покрова.

3.5.7.2. Толщины поясов стенки вычисляются по кольцевым напряжениям, определяемым в срединной поверхности цилиндрической оболочки на уровне нижней кромки пояса x_L.

3.5.7.3. В процессе прочностного расчета стенки РВС без понтона учитывается коэффициент надежности для избыточного давления, равный 1,2 для режима эксплуатации, и 1,25 для режима гидро- и пневмоиспытаний.

3.5.7.4. Номинальная толщина стенки в каждом поясе резервуара должна определяться по формуле:

(5)

где t_Ud ‒ номинальная толщина стенки для режима эксплуатации, м, определяется по формуле:

где ρ_g – плотность воды, используемой для гидравлических испытаний, т/м³;

3.5.7.5. Расчетный параметр R, МПа, определяется по формуле:

(8)
где R_yn – нормативное сопротивление, принимаемое равным гарантированному значению предела текучести по действующим стандартам и техническим условиям на сталь;

_с – коэффициент условий работы _с поясов стенки, безразмерный коэффициент.

Значения коэффициентов надежности по опасности _n, принимаются по таблице 4.

Таблица 4 ‒ Значения коэффициентов надежности по опасности _n

Таблица 5 ‒ Значения коэффициентов надежности по материалу γ_m

3.5.7.6. Значения коэффициентов условий работы _с поясов стенки принимаются в соответствии с таблицей 6.

Таблица 6 ‒ Значения коэффициентов условий работы _с поясов стенки

Номер пояса, узел сопряжения стенки с днищем	Коэффициент условий работы поясов стенки c
	в условиях эксплуатации	в условиях гидравлических испытаний
Первый	0,7	0,9
Все, кроме первого	0,8	0,9
Узел сопряжения стенки с днищем («уторный узел»)*	1,2	1,2
* Используется при проверке прочности стенки в уторном узле от действия изгибных напряжений с учетом развития пластических деформаций.

3.5.7.7. Результаты расчета толщины t для каждого пояса стенки следует округлить до целого числа в большую сторону в соответствии с толщинами проката по ГОСТ 19903-74, если не указаны специальные условия поставки листового проката.

3.5.7.8. Поверочный расчет на прочность для каждого пояса стенки резервуара проводится в соответствии с СП 16.13330.2011 (п. 11.1.1) по соотношению:

(9)

Меридиональные напряжения σ₁, МПа, в i поясе стенки для резервуаров со стационарной крышей определяются по формуле:

Меридиональные напряжения σ₁, МПа, в i поясе стенки для резервуаров с плавающей крышей определяются по формуле:

где G_m – вес металлоконструкций выше расчетной точки, МН;

₁,_2,₃ – коэффициенты сочетаний для длительных нагрузок, назначаемые в соответствии с СП 20.13330.2011 (пп. 6.2, 6.3) для основной по степени влияния нагрузки =1, для остальных =0,95.

Числовые сомножители в формулах настоящего раздела и аналогичных формулах последующих разделов соответствуют коэффициентам надежности по нагрузке, обеспечивающим переход от нормативных к расчетным значениям нагрузок.

3.5.7.9. При невыполнении условия подп. 3.5.7.8 следует увеличить толщину соответствующего пояса.

3.5.7.10.Расчет на сейсмическое воздействие выполняется по методикам, рекомендованным Ростехнадзором.

3.5.7.11.В качестве альтернативного варианта по согласованию с заказчиком номинальные толщины стенки t_Ud каждого пояса стенки для режима эксплуатации и номинальные толщины стенки t_Ug для режима гидро- и пневмоиспытаний могут назначаться на основе расчета наибольших мембранных кольцевых напряжений σ_2k в каждом поясе стенки, рассматриваемой как составная цилиндрическая оболочка переменной толщины. Граничные условия в месте сопряжения стенки с днищем задаются в виде нулевых радиальных перемещений и изгибающего момента, равного пластическому моменту в листе окрайки. Подбор толщин производится итерационным методом, уменьшая начальную толщину, определенную по подп. 3.5.7.4, пока выполняется условие (9).

3.5.8. Расчет стенки на устойчивость

3.5.8.1. Расчет стенки резервуара на устойчивость выполняется в соответствии с указаниями СП 16.13330.2011 и включает проверку толщин поясов стенки, необходимость установки промежуточных ветровых колец, а также назначение мест установки и сечений колец, если таковые требуются.

3.5.8.2. Устойчивость стенки резервуара обеспечена при выполнении следующего условия:

. (13)

Критические меридиональные напряжения σ_cr1, МПа, определяются по формуле:

Критические кольцевые напряжения σ_cr2, МПа, определяются по формуле:

где t_mr=t_ms- Δt_c - Δt_m ‒ расчетная толщина самого тонкого пояса стенки t_mr, м;

3.5.8.3. Редуцированная высота стенки H_r, м, вычисляется по формуле:

где t_ir = t_i - Δ_ic - Δ_im – расчетная толщина i пояса стенки, м;

При наличии ребра жесткости в пределах i пояса в качестве h_i берется расстояние от кромки этого пояса до ребра жесткости. В резервуарах с плавающей крышей для верхнего пояса в качестве h_i берется расстояние от нижней кромки пояса до ветрового кольца.

3.5.8.4. Коэффициент С₀ следует определять по формулам:


(18)

3.5.8.5. Меридиональные напряжения σ₁, МПа, в i поясе стенки для резервуаров со стационарной крышей определяются по формуле:

Меридиональные напряжения σ₁, МПа, в i поясе стенки для резервуаров с плавающей крышей определяются по формуле:

3.5.8.6. Кольцевые напряжения определяются по формулам:

- для резервуаров со стационарной крышей σ₂, МПа, в i поясе стенки:

; (21)

- для резервуаров с плавающей крышей σ₂, МПа, в i поясе стенки следует определять по формуле:

где k_i ‒ коэффициент учета изменения ветрового давления по высоте стенки z, определяемый для верха i пояса по СП 20.13330.2011 по формуле ;

p_w – нормативное значение ветрового давления, МПа, определяется по
СП 20.13330.2011 (таблица 11.1).

3.5.8.7. При невыполнении условия (13) для обеспечения устойчивости стенки следует увеличить толщину верхних поясов или установить промежуточное кольцо (кольца), или то и другое вместе. При этом место установки промежуточного кольца может выбираться с учетом обеспечения равенства значений H_r, полученных по формуле подп. 3.5.8.2 для участков стенки ниже и выше кольца, и быть не ближе 150 мм от горизонтального сварного шва. Если это условие обеспечить невозможно, ветровое кольцо должно быть установлено на расстоянии 150 мм ниже или выше горизонтального сварного шва, для которого разница значений H_r для участков стенки ниже и выше кольца будет минимальной.

3.5.8.8. После установки промежуточного ветрового кольца, участки стенки над кольцом и под ним должны удовлетворять условию подп. 3.5.8.3.

3.5.9. Расчет стенки резервуара на сейсмические воздействия

3.5.9.1. В расчете, помимо статических, необходимо учитывать следующие динамические нагрузки на корпус резервуара:

• 
  повышенное гидродинамическое давление в продукте от низкочастотных гравитационных волн на свободной поверхности, возникающих при горизонтальном сейсмическом воздействии;
  
• 
  высокочастотное гидродинамическое воздействие, обусловленное совместным колебанием массы продукта и круговой цилиндрической оболочки;
  
• 
  инерционные нагрузки от элементов конструкции резервуара, участвующих в общих динамических процессах корпуса и продукта;
  
• 
  гидродинамические нагрузки на стенку и продукт, обусловленные вертикальными колебаниями грунта.
  

3.5.9.3. Несущую способность стенки резервуара проверяют по условиям прочности всех поясов и устойчивости пояса 1 с учетом дополнительного сжатия в меридиональном направлении от сейсмического опрокидывающего момента.

3.5.9.4. Сейсмостойкость резервуара следует считать обеспеченной при одновременном выполнении следующих требований:

• 
  пояса стенки не должны терять прочности и устойчивости;
  
• 
  гравитационная волна на свободной поверхности не должна достигать конструкций стационарной крыши или приводить к потере работоспособности понтона и плавающей крыши.