Узнать стоимость написания работы
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Реферат

Реферат по предмету "Промышленность, производство"


Конструирование вертикального резервуара

Содержание.
1. Исходные данные
2. Определение габаритных размероврезервуара
3. Определение толщин листов стенки
4. Конструирование и расчет днища
5. Расчет и конструирование элементов сферического покрытия
5.1 Установление габаритных размеровсферического покрытия
5.2 Сбор нагрузок на купол
5.3 Расчет радиального ребра купола
5.4 Расчет кольцевых элементов купола
Список используемой литературы

1.Исходные данные
Типрезервуара – вертикальный цилиндрический со стационарной крышей;
Емкость– 50000 тыс. м3;
Жидкость– мазут, ρж=1,0 т/м3;
Избыточноедавление — />
Вакуум- />
Районстроительства: I – снеговой и I–ветровой;
Резервуаротносится к I классу опасности(γn=1,1);
Материалконструкций – спокойная сталь класса прочности С255 по ГОСТ 27772-88 без учетатребований по ударной вязкости (Ry=24кН/см2при t=10…20мм; Rу=23кН/см2при t=21…40мм).

2.Определение габаритных размеров резервуара
ПринимаяRwy=Ry = 24кН/см2,Δ=2,0см,γс=0,8 и γж=1,1, находим
/>
Потабл. П1 [1] диаметр резервуара (при V=50000м3)больше 60м. Минимальная толщина стенки из конструктивных соображений по табл.3.3 [1]tmin=10мм.
Найдемзначения коэффициентов а1 и а2 уравнения;
/>
/>
/>
Изуравнения получим Hопт=17,95м.Высоту корпуса (стенки) следует принять равной Н=18.0м.
Принимаемлисты размером 2000×8000 мм (сучетом строжки 1990×7980 мм). Стенкукомпонуем из 9-ти поясов общей высотой Н=9×1,99=17,91м.
Требуемаядлина развертки стенки резервуара:
/>
гдеН1=Н-0,3=17,91-0,3-17,61 м – высота залива резервуара продуктом.
Монтажстенки предполагается вести полистовым способом. Длину одного кольца стенкиназначаем кратной длине листа. Количество листов в одном кольце
/>
Примемnл=24шт.
Приэтом фактическая длина развертки получится:
/>
Фактическийдиаметр резервуара:
/>
Фактическийобъем резервуара:
/>
Расхождениес заданным объемом составляет
/>

3.Определение толщин листов стенки
Вычисляемнагрузки от:
— крыши – по табл. П1 [1] gкр=5,08кг/м3 на 1 м2 днища
/>
— снега
/>
— избыточного давления
/>
— вакуума
/>
— ветра на стенку (в виде условного вакуума)
/>
гдеw0 — по табл. 2.3 [1]; се1= 0,5 для расчета стенки на устойчивость; k0= 0.81 – по табл. 2.4 [1] для типа местности В
— ветра на покрытие (отсос)
/>

гдесе2 =-0,6 при Н/D=18.0/60.96⋲1/3по табл. на стр. 24 [5]
— гидростатического давления жидкости
/>
Устанавливаемминимальную необходимую толщину верхнего пояса стенки.
Потабл. 3.3 [1] при D>35м (D=60,96м)tk =10мм. Принимаяминусовой допуск на прокат δ=0,5мм
дляповышенной точности изготовления листового проката и припуск на коррозиюс=0,1мм, получим
/>
Принимаемtmin=11мм, tp,min=11,0-0,5-0,1=10,4мм.
Удельныенагрузки вертикального направления (при отсутствии утеплителя и учета весастационарного оборудования) Р1 и кольцевого направления Р2
/>
(безучета собственного веса верхней части стенки),
гдеψ=0,9– коэффициент сочетания нагрузок;
/>
Приν=r/tp,min=(30,48×102)/1.04=2,93×103и
с=1,092×10-8×ν2-53,686×10-6×ν+12,59×10-2=
=1,092×10-8×2,932×106-53,686×10-6×2,93×103+12,59×10-2=6,23×10-2
Поформуле (3.18) [1]
/>
имеем:
/>
ОтсюдаHr/r=0,9048,а Hr=0,9048×30,48=27,6м.
Поформуле (3.22)[1] определяем значение H*.
/>
ОтсюдаH*=580см=5,8м.До верха стенки H0=H*+30см=610см=6,1м,в пределах которой толщина стенки может быть постоянной и равной минимальнойтолщине.
Определяемминимальные расчетные толщины в низлежащей части стенки tcдля условий эксплуатации, принимая zж,i=Нi-30см.
/>
ПриH1=18м,zж,1=18,0-0,3=17,7м.

/>
Принимаемt1=40мм.
ПриH2=16м,zж,2=16,0-0,3=15,7м.
/>
Принимаемt2=32мм.
ПриH3=14м,zж,3=14,0-0,3=13,7м.
/>
Принимаемt3=28мм.
ПриH4=12м,zж,4=12,0-0,3=11,7м.
/>
Принимаемt4=25мм.
ПриH5=10м,zж,5=10,0-0,3=9,7м.
/>
Принимаемt5=20мм.
ПриH6=8м,zж,6=8,0-0,3=7,7м.
/>
Принимаемt6=16мм.
ПриH7=6м,zж,7=6,0-0,3=5,7м.
/>
Принимаемt7=12мм.
Остальныетолщины стенки должны быть не менее 11 мм.
Дляопределения фактической редуцированной высоты стенки следует толщины поясовстенки привести к расчетным, т.е. tip=ti-0,6мм.
Получимt1p=39,4мм;t2p=31,4мм;t3p=27,4мм;t4p=24,4мм;t5p=19,4мм;t6p=15,4мм;t7p=11,4мм;t8p=t9p=10,4мм.
Стенкасостоит из 9-ти поясов (~2,0м – ширина пояса): 9×2,0=18,0м=H.Толщины 7-ми нижних поясов определены по прочности. Высота верхних 2-х поясовсоставляет 4м, что меньше H*=5,8м.Следовательно, толщина верхних двух поясов может быть принята постоянной иравной минимальной.
Найдемфактическую величину редуцированной высоты стенки:
/>
т.е.устойчивость верхней части стенки будет обеспечена.
Итак,имеем следующий набор номинальных толщин поясов стенки:
2×11+1×12+1×16+1×20+1×25+1×28+1×32+1×40мм.
Таблица1
Своднаятаблица толщин листовt Полученные, мм Принятые, мм
t1 38,8 40,0
t2 30,2 32,0
t3 26,5 28,0
t4 22,7 25,0
t5 18,9 20,0
t6 15,2 16,0
t7 11,4 12,0
t8 - 11,0
t9 - 11,0
Следуетзаметить, что верхние 4 пояса могут быть изготовлены в виде рулонов, так как ихтолщина не превышает 16 мм.
Массастенки составит:
/>

4. Конструирование и расчет днища
Центральнуючасть днища конструируем из листов 1500×6000 мм толщиной6мм в виде 4-х рулонируемых полотнищ. Для стенки при толщине нижнего поясаравной t1=40ммминимальная толщина листов окраек 16мм (табл 3.1 [1]). Примем толщину окраек16мм и проверим их на изгибающий момент краевого эффекта. Вычислим значенияпараметров, входящих в уравнение для определения момента краевого эффекта М0
Коэффициентдеформации стенки
/>
гдеν=0,3– коэффициент Пуассона;
 tp,1=40-0.6=39,4мм=3,94см.
/>
Условныйкоэффициент постели стенки
/>
Давлениена днище
/>
/>

Коэффициентканонического уравнения (2.23) [1]
/>
Свободныйчлен канонического уравнения (2.23) [1]
/>
Цилиндрическаяжесткость окрайки днища
/>
Полученныезначения подставим в уравнение (2.23) [1]
/>
/>
ОтсюдаМ0=14,52(кН×см)/см.
Требуемоерасчетное сопротивление по пределу текучести для листов окраек по формуле:
/>
гдеγс=1,0; γкр=1,2.
Величинаотрыва днища от фундамента определяется по формуле (2.24) [1]
/>
Еслиприменить кольцевой железобетонный фундамент, то ширина кольца по верху должнабыть более l=55,1см.
Днищерасполагается на кольцевых фундаментах из сборных железобетонных плит шириной1,5 м и толщиной 0,5 м. В центре кольцевого фундамента – песчаная подушка.
/>
Рис.1Основание под фундамент

5.Расчет и конструирование элементовсферического покрытия
5.1Установление габаритных размеров сферического покрытия
Назначаемстрелку подъема f и вычисляемрадиус сферы купола (рис. 2)
Стрелкаподъема купола f:
/>
Радиуссферы:
/>
Центральныйугол сферы α определяется по формуле
/>
отсюдаα/2=18,92°,α=37,84°.
Длинадуги купола в вертикальной плоскости:
/>
Половинудуги следует разделить на целое число ярусов щитов покрытия и выделить радиусверхнего центрального кольца. Примем длину щита по дуге окружности l0щ=10,0м,при этом радиус центрального кольца согласно рис. 2
/>
котороеуточняется после расчета радиальных ребер.
/>
Рис.2Схема ребристо-кольцевого купола
Определяем число щитов в одном ярусе,исходя из ширины щита по опорному кольцу b0=3,0…3,5м.Количество щитов в одном ярусе:
/>
Примем nщ=64шт.
Купол собирается из трех типовтрапециевидных щитов, изготовленных на заводе. Расчетными элементами куполаявляются:
— радиальные ребра;
— промежуточные кольца;
— опорное кольцо;
— настил.
Ширина щитов:
b0=3,0м;
/>
/>
5.2 Сбор нагрузок на купол
Нагрузки вертикального направленияопределяются по формулам
— направленные вниз
/>
— направленные вверх
/>
где wтот — нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z(до середины стрелки подъема купола) от уровня земли
/>
По табл. 2.4 [1] для местности типа Вкоэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, имеет величинуk0=0,85при z=20м,
/>
где w0=0,23кН/м2 – для Iветровогорайона;
се2 =-0,6 при Н/D=1/3[5];
/>
знак «-» учтен направлением ветровойнагрузки на покрытие.
Имеем
/>
так как q1имеет отрицательное значение, то в дальнейшем расчете учитываются нагрузки,направленные только вниз.
Комбинация нагрузок горизонтальногонаправления на верхнюю часть резервуара (0,4Н):
— нагрузки, вызывающие сжатие опорногокольца купола в виде активного давления ветра и вакуума, определенные поформуле (3.48) [1]:
/>
где wт=w0×k0×с=0,23×0,738×0,5=0.085кН/м2,
коэффициент k0находится на высоте z=0,8×H=0,8×18,0=14,4м;
k0=0,738.
/>
— нагрузки, вызывающие растяжениеопорного кольца: ветровой отсос и избыточное давление по формуле 3.49 [1]
/>
где wт=w0×k0×с=0,23×0,738×1,0=0,17кН/м2,с=1,0;
/>
Вертикальная сосредоточенная нагрузка наузел пересечения радиального ребра с кольцом определяется по формуле 3.50 [1]:
для 1-го кольца при r1=10,947м:
— направленная вниз:
/>
для 2-го кольца при r1=20,849м:
— направленная вниз:
/>
5.3 Расчет радиального ребра купола
Наиболее напряженным будет радиальноеребро между опорным и вторым кольцами. Расчетная схема радиального ребра куполаизображена на рис.3

/>
Рис.3Расчетные схемы радиального ребра купола на нагрузки:
а)горизонтальную; б) вертикальную; в) местную.
Найдем углы наклона касательной с осью xв уровнях опорного кольца (x1=0)и 2-го кольца (х2=9,615м) (см. рис.2) по формуле 3.54 [1]:
/>
α0=18,93°;
/>
α2=12,8°;
Вычислим α1в уровне 1-го кольца при х1=19,517м.
/>
α1=6,7°;
Для опорного радиального ребра среднийугол наклона касательных
/>
то же для ребра между 2-м и 1-м кольцами
/>
Интенсивность нагрузки на опорноерадиальное ребро:
/>
/>
Продольные сжимающие усилия в опорномребре:
/>
/>
/>

где l3=9,615м– см рис. 2
Суммарное продольное сжимающее усилие вопорном ребре определяется по формуле (3.51) [1]
/>
Найдем наибольшее значение изгибающегомомента в опорном ребре от распределенной нагрузки рис. 4
/>
Рис.4 Схема загружения опорного ребрараспределенной нагрузкой
Левая опорная реакция
/>
Найдем положение сечения с наибольшимизгибающим моментом по формуле (3.52) [1]
/>
где Δq=qp,1-qp,2=5,34-3,56=1,78кН/м.
Максимальное значение изгибающегомомента в этом сечении

/>
где
/>
Радиальные ребра конструируем из двухпрокатных швеллеров (рис. 5) из стали марки ВСт3пс6-1 (Rу=24кН/см2).
Ребро работает на внецентренное сжатие.
Считаем, что настил приваривается крадиальным и поперечным ребрам щитов, тем самым обеспечивается устойчивостьребра. Поэтому радиальное ребро будем рассчитывать только на прочность.
/>
Рис.5 Сечение радиального ребра
Высоту сечения ребра принимаем изусловия hp=l3/40=961,5/40=24,0см.
Принимаем ребро в виде двух швеллеров№24У (Ашв=30,6см2; Wx=242,0см3).
/>

Проверим принятое сечение радиальногоребра на другую комбинацию нагрузок (q1и W1),вызывающих растяжение.
Продольные растягивающие напряжения вребре:
/>
Суммарное продольное растягивающееусилие в ребре определяется по формуле:
/>
Поскольку интенсивность распределеннойнагрузки направленной вверх, меньше интенсивности нагрузки, направленной вниз,то проверку на прочность ребра по растягивающим усилиям проводить на следует.
Уточним радиус центрального кольца rк, циз условия закрепления в нем радиальных ребер щитов из двух швеллеров №24У (b=90мм).Учитывая, что ширина двух полок швеллера 2×90=180мм; толщинапромежуточного ребра tp=10мм;зазор – 5мм, ширина опирания ребра составит bцк=180+10+5=195мм.Тогда радиус центрального кольца
/>
Длина щита верхнего яруса уменьшится исоставит:
/>
Радиальные ребра вышележащих ярусовщитов испытывают меньшие нагрузки: Viи qp. Поэтому можнооставить сечение радиальных ребер постоянным из двух швеллеров №24У.
5.4 Расчет кольцевых элементов купола
а) Опорное кольцо
Распор, передаваемый на опорное кольцосо стороны радиального ребра, определяется по формуле (3.55) [1]
/>
где ctgα0=1/tgα0;tgα0=0,3429
/>
Изгибающие моменты и продольные усилия,вызываемые распорами, определяются при нагрузке сверху вниз qна купол:
— момент под радиальным ребром
/>
— момент между радиальными ребрами
/>
— продольное усилие (растягивающее)
/>
Дополнительные продольные усилия иизгибающие моменты в опорном кольце:
— от избыточного давления на 0,4Н стенки
/>
— от вакуума на 0,4Hстенки
/>
— от ветровой нагрузки на 0,4Hстенки по формуле (3.59) [1]
/>
где γf, в=1,4;ce1=0,6;w0=0,23кН/м2;sin36°=0,588.
Коэффициент k0следует определять для середины 0,4Hстенки, т.е. на высоте
/>
k0=0,738при z=14,4м.
В результате подстановки имеем
/>

По формуле (3.63) [1]
/>
где c’e1=1,0(см. рис. 3.22 [1]); sin45°=0,707.
Имеем
/>
Изгибающие моменты по формуле:
/>
Усилие в кольце от ветрового отсоса напокрытие резервуара
/>
где ψ=0,9– коэффициент сочетания нагрузок;
γf, от=1,4;w0=0,23кН/м2;
k0=0,85и ce2=-0,6;
/>
Распор от ветрового отсоса, передаваемыйчерез радиальные ребра
/>
где ctgα0=1/tgα0=1/0,3429;α0=18,93°.
Изгибающие моменты в опорном кольце ответровых распоров Pот:
/>
/>
Продольное усилие
/>
Результаты определения усилий в опорномкольце от нагрузок приведены в табл.2
Таблица2Вертикальные нагрузки на покрытие – вниз q Вакуум на 0,4Н стенки
Вертикальные нагрузки на покрытие – вверх q1 1 2 3
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> -59,1 29,4 2411 -2,6 - - -
Продолжениетаблицы 2Избыточное давление на 0,4Н стенки Ветер на 0,4Н стенки Ветровой отсос на покрытие 4 5 6
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 79 ±556,3 -18,4 36,9 4,9 -2,5 -200,7
Таблица3
Номеразагружения и расчетные усилия в сечениях опорного кольцаУсилия Нагрузки (из табл. 2) 1+2 3+4+5+6 1+2+5+6
/> 29,4 561,2 590,6
/> -59,1 -558,8 -617,9
/> 2411 -84,8 2244,6
Размеры указанныена (рис. 6) получены способом последовательных приближений. Для опорного кольцапринята сталь марки ВСт3пс6 (Ry=24 кН/cм2 при t≤20 мм).
В сечение опорногокольца необходимо учесть часть стенки резервуара высотой:
/>
/>
Рис.6 Сечение опорного кольца
При этом площадьсечения кольца составляет:
А =90,0×0,8+2×2,0×30,0+19,5×1,1=213,5 см2.
Момент инерциисечения кольца относительно вертикальной оси y-y:
/> 
Моментсопротивления:
/>
Проверка сеченияна прочность осуществляется по формуле:
/>
где N=2244,6 кН; Мy = 617,9 кН×м
Положительноезначение момента Му принято потому, что для симметричного сеченияпротивоположные волокна будут иметь равные по величине и обратные по знакунормальные напряжения. При положительном моменте нормальные напряжения отпродольной силы и момента будут одинакового знака:
/>
прочность опорного кольца обеспечена.
Устойчивость кольца в своей плоскостибудет обеспечена за счет опирающихся на него щитов и листов кровли (настила).
б) Промежуточное кольцо
Рассмотрим расчет кольца, смежного сопорным (рис. 7).
/>
Рис.7 К расчету промежуточного 2-гокольца
Продольное усилие в элементе 2-го кольцаопределяется по формуле 3.64 [1]:
/>
/>
/>
Подставляя эти значения, имеем:
/>
/>
/>
Принимаяусловие, что настил приваривается к кольцам, определяем требуемое сечениекольца из условия прочности по формуле:
/>
Если предположить, что настилприварен к кольцам, то сечение кольца определяется из условия устойчивости поформуле 3.65 [1]:
/>
Законструируем кольцо по второмуварианту, когда настил не приварен к кольцам (рис. 8). Ширину кольца можноопределить по требуемому инерции Jк, тр задавшись толщиной.
/>
Рис.8 Сечение промежуточного 2-го кольца
Момент инерции сечения кольцаотносительно вертикальной оси y-y:
/>
сечение кольца достаточно дляобеспечения его устойчивости.
Площадь сечения кольца А=3×70+2×20=250см2,что значительно больше требуемого сечения кольца из условия прочности, равного33,1 см2. Поэтому целесообразно настил приваривать к кольцам, еслиэто возможно по конструктивным соображениям.
в) Центральное кольцо
Радиус центрального кольца определен вп. 6.3 и составляет rк, ц=1,986м.
Центральное кольцо воспринимает распорысо стороны радиальных ребер от вертикальных нагрузок (рис. 9).

/>
Рис.9 К расчету центрального кольца
Распор радиального ребра:
/>
Поскольку радиальные ребра расположенычасто по периметру центрального кольца, то приведем нагрузку на кольцо кравномерно распределенной по оси кольца:
/>
Продольное сжимающее усилие вцентральном кольце определяется по формуле:
/>
Настил приваривается к центральномукольцу, что обеспечивает его устойчивость. Поэтому требуемое сечение кольцаустановим по прочности:

/>
Сечение центрального кольца конструируемв виде сварного двутавра (рис. 10)
/>
Рис.10 Сечение центрального кольца
Высота сечения стенки двутавра (205 мм)принимается равной высоте прокатного швеллера № 20 (радиального ребра) и плюс 5мм на зазор.
Фактическое сечение центрального кольца
Ац =1,0×20,5+2×2,0×20,0=100,5 см2 > Атр, ц=63,44 см2.
Принятое сечение центрального кольцазавышено с учетом того, что при неравномерной нагрузке на купол кольцодополнительно будет испытывать кручение.

6. Список литературы
1. Г.А. Нехаев. Проектирование и расчет стальных цилиндрических резервуарови газгольдеров низкого давления: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2005.-216с.
2. Металлические конструкции / под ред. Н.С. Стрелецкого, — 3-е изд. – М.:Госиздат., 1961.-776 с.
3. Металлические конструкции / под ред. Е.И. Беленя, — 6-е изд. – М.:Стройиздат., 1985.-560 с.
4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. –М: ЦИТП, 1991. 96 с.
5. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М: Министерство строительстваРоссийской Федерации, 1996. 43 с.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Ancient Egypt Essay Research Paper Ancient Egypt
Реферат Жива ватра
Реферат По ком звонит колокол. Хемингуэй Эрнест
Реферат Древнеиндийская философия
Реферат Растения, занесенные в красную книгу Республики Узбекистан
Реферат Взгляды Фридриха Ницше на общество и государство
Реферат ТЕМПЕРАМЕНТ И ЕГО ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Реферат Нейрометаболические стимуляторы
Реферат Острый одонтогенный остеомиелит нижней челюсти слева Подчелюстной лимфаденит слева Повышенный рвотный
Реферат Аконів України, поваги до прав, честі І гідності інших громадян, до правил співжиття, сумлінного виконання своїх обов'язків, відповідальності перед суспільством
Реферат Дар творчества
Реферат «Правоспособность юридического лица»
Реферат Типовые патологические процессы при инфекциях
Реферат Экзаменационные вопросы и билеты за первый семестр 2001 года по предмету Бюджеты и стандарты в управленческом учёте и контроле
Реферат Стилистическая функция сквозных повторов в произведениях Сэлинджера