Расчет элементов резервуара

Расчет элементов резервуара. Общие положения. Все расчеты выполнены по методу предельных состояний по нормам СССР СНиП 2-23-81 и СНиП 2.01.07-85 с использованием, изданных в 1994 г норм Украины по проектированию нефтяных резервуаров ВБН В.2.2-58.2-94. Нормы позволяют выбрать класс сталей для элементов резервуаров, рекомендуют вид сварки и сварочных материалов, метод монтажа, конструктивные решения, типы фундаментов и оснований.

Здесь же даются указания по защите резервуаров от коррозии, охране окружающей среды, противопожарным мероприятиям. Расчет стенки цилиндрических вертикальных резервуаров. 1.Однослойная стенка. Стенка испытывает различные виды воздействий. Гидростатическое и избыточное давление вызывают в ней двухосное растяжение. Снеговая, ветровая нагрузка масса стенки и крыши сжимают стенку.

В резервуарах также возможен вакуум, т.е. нагружение, при котором внешнее давление больше внутреннего. Эта нагрузка вызывает сжатие стенок в радиальном направлении. Указанные выше нагружения провоцируют в стенке, за исключением особых зон, плоско - напряженное состояние. Особые зоны называются зонами краевого эффекта. В них появляются изгибные напряжения, которые быстро затухают. Причины, вызывающие изгибающие моменты вдоль образующих, различные конструктивные элементы,

стесняющие деформации от внутреннего давления сопряжения корпуса и днища, корпуса и кровли, кольцевые ребра, изменение толщины стенки, врезные патрубки и отверстия для люков и т.д. Алгоритм расчета стенки следующий. Вначале из условия растяжения, вызванного внутренним давлением, определяют толщины обоих поясов. Далее выполняется проверка устойчивости стенки вдоль образующей и в поперечном направлении. В случае необходимости некоторые пояса утолщаются.

Окончательно производится определение усилий краевого эффекта и проверка прочности с учетом всех компонент напряженного состояния. Как известно, напряженное состояние любой оболочки, загруженной внутренним давлением, выражается уравнением Лапласа Ry N1 иN 2 кнсм меридиональное продольное и кольцевое усилия в оболочке r1 и r2 см главные радиусы кривизны оболочки. Ру нормальное давление в определяемом кольцевом сечении оболочки у, считая снизу. РуР2 Ри где Р2 Н-n-1h-af1 кнсм2 гидростатическое давление, определяемое для

каждого пояса, на расстоянии а от нижней кромки пояса. n- номер пояса стенки, с высотой пояса hсм, h149 см а30 см сечение пояса, отщитываемое от нижней кромки пояса, где растягивающие напряжения максимальны. РиРоf2 Ро0,0002 кнсм2 избыточное давление. f11,0 и f21,2 коэффициенты надежности по нагрузке. 0,085 кнсм3 плотность бензина. Формула для определения толщины каждого пояса, начиная снизу, по условию прочности кольцевых сварных швов на растяжение Tci

C1C2 см С1 припуск на коррозию, определяемый по техническим условиям. Первоначально принимаем 1мм. С2 минусовое предельное отклонение по толщине проката, принимаемое по соответствующим стандартам. Здесь 0. с коэффициент условия работы. Для нижнего пояса 0,6, а для остальных 0,7. R1995 см радиус резервуара. Толщина стенки должна быть не менее 8 мм для данного резервуара и быть согласована с сортаментом толстолистовой

стали. Если резервуар будет рулонируемым, то толщина стенки должна быть не более 17 мм. Сначала подберем толщину стенок резервуара из стали С 255, Ry24 кнсм2 табл. 1, а затем из стали С 345, Ry33,5 t2-10 или 31,5 t11-20 кнсм2табл. 2. Таблица 1. Вариант 1. Номер пояса Класс стали Ри, кнсм2Р2, кнсм2Ру, кнсм2tci, см расч.tci, мм сорт.1С 2550,000240,0149430,0151832,203478252С 2550,000240,0136770,0139171,752584183С 2550,000240,012410,012651,602188174С 2550,000240,0111440,0113841,451791165С 2550,000240,0098770,0101171,301394146С 2550,000240,0086110,0088511,150997127С 2550,000240,0073440,0075841,0006118С 2550,000240,0060780,0063180,85020399С 2550,000240,0048110,0050510,699806810С 2550,000240,0035450,0037850,549409811С 2550,000240,0022780,0025180,399013812С 2550,000240,0010120,0012520,2486168Табли

ца 2. Вариант 2. 1C 3450,000240,0149430,0151831,70265172C 3450,000240,0136770,0139171,359112143C 3450,000240,012410,012651,244524144C 3450,000240,0111440,0113841,129936125C 3450,000240,0098770,0101171,015348116C 3450,000240,0086110,0088510,852953107C 3450,000240,0073440,0075840,74520688C 3450,000240,0060780,0063180,63745989C 3450,000240,0048110,0050510,529712810C 3450,000240,0035450,0037850,421965811C 3450,000240,0022780,0025180,314218812C 3450,000240,0010120,0012520,2064718 Для обеспечения возможности рулонирования резервуара принимаем 3 Вариант комбинированную однослойную стенку из сталей С255 и С345 со следующими толщинами стенок Таблица 3. N пояса123456789101112СтальС345С345С345С34 5С345С345С345С345С255С255С255С255Толщина 1714141211108

Проверка устойчивости стенки. Проверка устойчивости каждого пояса от нагрузок направленных вдоль образующих. Проверка производится по формуле 1 сcr 1 здесь с1 1 N1NкNснNвNp кнсм2 -суммарное сжимающее усилие в нижнем сечении каждого пояса от воздействия массы крыши, веса снега, вакуума и массы корпуса расположенного выше рассматриваемого сечения включая рассматриваемый пояс. Масса крыши с учетом оборудования на ней Nк кнсм

Масса снега на крыше Nсн кнсм SSo f2 k So0,5 кнм2 нормативное значение веса снегового покрова f2 0,7 коэффициент надежности по нагрузке 1 коэффициент, учитывающий конфигурацию кровли k1,2-0,1V0,7 V5мс. Вакуум. Nв кнсм Рв0,000025 кнсм2 f31,2. Масса стенки. Np кнсм Масса корпуса расположенного выше рассм. сечения Qc 12-i1 кн Масса опорного кольца Qo.k.210 кн Масса стенки

QcVc2577157.8510-32023 кн i-номер пояса. Определение критического напряжения. Критическое напряжение определяется по формуле cr 1 ,где Е21000 кнсм2 R1995 см радиус резервуара tci толщина i-того пояса С коэффициент, определяемый в зависимости от отношения Rtci . Результаты вычислений сведены в таблице 4. Таблица 4.

Номер поясаtсi, смNк , кнсмNсн, кнсмNв, кнсмNр, кнсмN1, кнсм1, кнсм2RtcСcr 1 , кнсм211,70,06120,02410,02990,1901480,305 3480,1796161173,5290,0781,39578921,40,06 120,02410,02990,1757690,2909690,20783514 250,0721,06105331,40,06120,02410,02990,1 613890,2765890,19756414250,0711,04631641 ,20,06120,02410,02990,1470090,2622090,21 85081662,50,0690,87157951,10,06120,02410 ,02990,1326290,2478290,2252991813,6360,0 660,76421160,90,06120,02410,02990,118249 0,2334490,2593882216,6670,0640,60631670, 80,06120,02410,02990,103870,219070,27383 82493,750,0610,51368480,80,06120,02410,0 2990,089490,204690,2558632493,750,0610,5 1368490,80,06120,02410,02990,075110,1903 10,2378882493,750,0610,513684100,80,0612 0,02410,02990,060730,175930,2199132493,7 50,0610,513684110,80,06120,02410,02990,0 46350,161550,2019382493,750,0610,5136841 20,80,06120,02410,02990,0319710,1471710, 1839642493,750,0610,513684 Устойчивость всех поясов обеспечена. Проверка устойчивости стенки на нагрузки, направленные нормально к ее поверхности. Стенка может потерять устойчивость от действия вакуума и давления ветра. Устойчивость теряет стенка, находящаяся между точками закрепления.

Такими закреплениями являются кольцевые ребра. Если их нет, то стенка может потерять устойчивость между днищем и крышей, т.е. на всю высоту. Проверка производится по следующей формуле 2 cr 2с Напряжение 2 ,кнсм2,где W0,5WoK1С2 Wo0,30 кнм2 скоростной напор ветра в районе г. Днепропетровска К11,045 коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора ветра по высоте принимаем для местности типа А С20,9 аэродинамический коэффициент

Рвак0,000025 кнсм2 f21,2 R1995 см радиус резервуара. Приведенная толщина стенки определяется для участка стенки, расположенной между точками закрепления tпр см li длина участка, расположенного между точками закрепления hi149 см высота пояса tci толщина i-того пояса. Критическое напряжение определяем по формуле cr 20,55Е 32 Е21000 кнсм2. Результаты вычислений приведены в таблице 5.

Таблица 5. Резервуар tпр, смLi, см2, кнсм2cr2, кнсм2123456Без промежуточного ребра жесткости1,0517880,32490,155606уст-ть не обеспечена123456С ребром жесткости нижняя часть1,21410430,2810090,33163уст-ть обеспечена верхняя часть0,87450,4264310,248364уст-ть не обеспечена Так как устойчивость верхней части стенки не обеспечена, необходимо увеличить ее толщину. Примем толщину верхней части стенки 1,0 см, тогда 123456Верхняя часть 17450,3411450,3471уст-ть обеспечена Проверим каждый пояс в отдельности на устойчивость по формуле с , где с1,0

Таблица 6. Номер поясаtсi, см1, кнсм2cr 1 , кнсм22 , кнсм2 cr 2 кнсм2123456711,70,1796161,3957890,200674 3,8467830,17070521,40,2078351,0610530,24 36752,8748570,26442931,40,1975641,046316 0,2436752,8748570,25714441,20,2185080,87 15790,2842882,2813720,35229751,10,225299 0,7642110,3101322,0022270,42106660,90,25 93880,6063160,379051,4817950,63949670,80 ,2738380,5136840,4264311,2418220,8178928 0,80,2558630,5136840,4264311,2418220,782 89990,80,2378880,5136840,4264311,2418220 ,747907100,80,2199130,5136840,4264311,24 18220,712915110,80,2019380,5136840,42643 11,2418220,677924120,80,1839640,5136840, 4264311,2418220,642932 Так как все значения 7-го столбца меньше с, значит устойчивость каждого пояса в отдельности обеспечена. Окончательно принимаем следующие толщины комбинированной стенки

Таблица 7. Вариант3. Номер пояса123456789101112СтальС345С345С345С34 5С345С345С345С255С255С255С255С255Толщина пояса мм171414121110101010101010 2.Расчет двухслойной стенки. Двухслойную стенку применяют весьма редко в двух случаях для уменьшения толщины стенки с целью использования метода рулонирования в изотермических резервуарах, в которых продукт хранится при низких температурах. Обычно для обеих стенок используют стали одного класса, хотя возможен вариант, когда внутренняя стенка

делается из стали более высокого класса. Величину зазора между стенками d2 принимаем 1 см. Расчет выполняют в такой последовательности В начале выполняется расчет однослойной стенки, с тем, чтобы получить из условия прочности толщины tci всех поясов. Затем задаемся толщиной дополнительной стенки tgi0,6 см и классом стали, принимаем сталь С 255. Определим необходимую толщину основной стенки по формуле tci

С1 , где P2Н-i-1h-30fРоf часть нагрузки воспринимаемая основной стенкой 0,085 кнсм2 Н1788 см высота стенки i номер пояса h149 см высота пояса Р00,0002 кнсм2 избыточное давление f коэффициент надежности по нагрузке R1995 см радиус резервуара tg0,6 см толщина дополнительной стенки Е21000 кнсм2 модуль Юнга d21 см предельный зазор с коэффициент условия работы.

С1 припуск на коррозию 0,1 см. Результаты вычислений приведены в таблице Таблица 8. Номер поясаР2, кнсм2tg,смtci 0,смtci 0,мм сортам.10,0151830,61,1947161220,0139170, 61,0777411130,012650,60,9607661040,01138 40,60,84379950,0101170,60,7268158 Так как толщина вышележащих поясов больше, чем определенная, принимаем толщину пятого и четвертого поясов равной 10 мм. Принимаем следующие толщины поясов двухслойной стенки. Таблица 9. Вариант 4. Номер пояса123456789101112СтальС 255С 255С 255С 255С 255С 255С 255С 255С 255С 255С 255С 255Толщина

мм12 611 610 610 610 610101010101010 3. Расчет преднапряженых стенок. Задаемся типом проволоки, ее диаметром d, шагом навивки а.Определяем площадь сечения проволоки f см2 Приведенная толщина обмотки tпр см, а шаг навивки. Критическое напряжение стенки, при потере ее устойчивости, вызванное преднапряжением равно cr0,58 tcitпр12 Е21000 кнсм2 R1995 см радиус резервуара 0,3 коэффициент

Пуассона мЕпрЕ Е модуль упругости проволоки. Толщину tci каждого пояса предварительно определяем исходя из расчета однослойной стенки так, чтобы она была меньше 17 мм, что обеспечивает возможность рулонирования. Задаемся величиной преднапряжения в стенке 010,7 0,8cr Величина преднапряжения в проволоке будет равна пр кнсм2 Определяем толщины i того пояса стенки tci и приведенную толщину проволоки tпр tci см tnp см

K Rnp-расчетное сопротивление проволоки. Диаметр проволоки равен D 12 см Если tci сильно более, чем на 20 отличается от принятого предварительно, меняем параметры a, tci, d, Rnр и повторен расчет до сходимости с разницей 20. Окончательно производим проверку напряжений ст - 01 cRy np пр с Rпр 0,3. Так как стенку можно рулонировать, то оставляем данные параметры, но проволока будет сильно

недонапряжена. С целью экономии материала примем вместо высокопрочной проволоки В-2 проволоку В-1 и повторим расчет. Rпр34 кнсм2 Епр1,7104 кнсм2 тогда к 1,478 0,8095 Так как проволока В-1 работает эффективнее проволоки В-2, то оставляем данные параметры. Расчет узла сопряжения стенки и днища краевой эффект . Расчетная схема нижнего узла сопряжения и основная система метода сил указаны на рисунке

Канонические уравнения метода сил для определения изгибающего момента М0 и поперечной силы в оболочке Q0имеют вид 11с11дМ012сQ0 Д1pсД1pдД1pдN10 21c М022сQ0 Д2pс 0. В качестве исходных данных возьмем данные из второго варианта расчета стенки. tci1,7 мм Е21000 кнсм2 R1995 см Ry31,5 кнсм2. Примем песчаное основание, с коэффициентом постели kg0,05 кнсм3

Толщина окрайка днища t01,4 см. Тогда kc 0,00896 кнсм3 Цилиндрическая жесткость стенки определяется по формуле Dc 210001,7312-1-0,32 9448,08 кн см Цилиндрическая жесткость днища определяется по формуле Dд 210001,43121-0,32 5276,92 кн см где Е21000 кнсм2 модуль Юнга 0,3 коэффициент Пуассона. Формулы для определения перемещений

Стенка. 11с 194480,02206 0,0048 12c21c - -1294480,022062 -0,10875 22c 1294480,022063 4,92962 mc 14 0,008964944814 0,0220662 1см Знаки взяты для усилий, указанных на рисунке Днище. 11д 10,965220,8024245276,90,0392 0,00389032 x0mд с 0,03925 0,196 с4 10 см величина выступа окрайка за стенку принимаем с5 см mд 14 0,0545276,9214 0,039231 Значения функций x0e-xocosx0sinx0 x0e-xocosx0 принимаем по приложению 4.

Грузовые члены Дip взяты со знаками, соответствующими направлению усилий и нагрузок на рис. Стенка. Д1pс 0,015440,008961788 0,0009637664 Д2pс - Д1pс Нс -0,0009631788 -1,721844 Нс 1788 см полная высота стенки резервуара. Ру0f1 Hжf2 Pи 10,08517881,20,0002 0,015438 кнсм2 полное расчетное давление на стенку f11, f21,2. Объемная масса и избыточное давление Ри определены ранее при расчете стенки

Нж- высота столба жидкости в см, обычно НжНс. Днище. Д1pд 1-x0 x02 x0 x0 0,003872 Значения функций x0e-xo sinx0 x0e-xocosx0-sinx0 x0e-xocosx0 принимаем по приложению 4. Д1pN1 2x0 0,275820,03925276,920,8024 0,00053492 N1xN1kN1cN1p 0,06120,02450,19015 0,27585 кнсм N1к0,0612 кнсм N1c0,0245 кнсм N1p0,19015 кнсм Решив систему уравнений получим

М04,59 кн см 459 кг см Q00,45 кн. Проверка напряжений Напряжения в зоне нижнего узла резервуара. Стенка. У0. 1 cRy c1,2 в месте сопряжения Ry23 кнсм. N2Py R19950,01518 30,2841 кнсм 1 -4,5961,72-2,7581,7-0,330,281,7 -16,4953 1,231,5 2 cRy 230,281,70,364,591,7220,671 1,231,5 ф 0,451,70,265 прv12-12223 ф2 cRy пр32,25259 31,51,237,8 Проверка выполнена. Днище. 1- cRy 2 1 пр v 12-122 сRy c1,2.

Вычислим изгибающий момент в днище справа от сечения х0 mд с считая от края днища. Мд12х0 - x0- 1-2x0 x0-x0 x0 1,473921 кн см тогда 14,821 1,231,537,8 20,34,8211,446 пр4,20914 Проверка выполнена. Расчет сферического купола. Выполняем сферическую крышу в виде ребристого купола. Анализ различных конструктивных решений показал, что при симметричных нагрузках ребристый купол имеет меньшую массу и стоимость. При несимметричных нагрузках сетчатые и ребристо кольцевые купола являются

более надежными и жесткими конструкциями, чем ребристые, но не имеющими лучшие технико экономические показатели. Ребристый купол имеет основные конструктивные элементы ребра арки, наружное и внутреннее опорные кольца. Настил опирается на балочки и не является несущим элементом. Наружное кольцо мешает горизонтальным деформациям. Возникают горизонтальные реакции распор. Стенка резервуара служит неподвижной опорой.

Ребро арка может опираться на внутреннее кольцо двумя способами шарнирное опирание и жесткое защемление. Если ребро приварить к внутреннему кольцу, то его можно считать как двухшарнирную арку с затяжкой. Роль затяжки играет внешнее кольцо, работающее на растяжение. Средний шарнир отсутствует. Если ребра крепятся к внутреннему кольцу болтами, то ребро рассчитывается как трехшарнирная арка с упругой затяжкой. Радиус кривизны

Rк 1,2 1,5L Стрела подъема f0110 112L340 см Зная стрелу подъема, радиус кривизны определяется по формуле Rк 39,9283,43,42 60,23 м Определим количество ребер в куполе n m2 422 21 m 41,7831816 42 a300 см Определим нагрузки. qq1q20,0182690,00940,027696 q1 a 7301,053,141519952298 0,018269 кнсм q2 f2S0k1a0,70,510,3152980,0094 кнсм 1.Статический расчет арки. Прежде всего определяем площадь условной затяжки FЗ 23,141592610042 14,959964815 см2 Fи площадь сечения опорного кольца.

В реальных резервуарах колеблется в пределах от 90 до 120 см2. Предварительно принимаем Fи100 см2. m2n n число арок в куполе. А. Двухшарнирная арка. V 0,02769639904 27,62676 кн. Распор в арке Н0,0456k7301,053,1415199562298 29,094699 кн К0,492. Определим расчетные усилия в различных сечениях арки хL21995 см yf0 340 см

Ь0 сos Ь1 sin Ь0 MбVx - 27,621995-0,0276963990212 18358,3092 кнсм МаМб Нy18358,3-29,09340 8467,7 кнсм N - Qб sin Ь H сos Ь - 29,091 - 29,09 кн х L439904998 см yf Rи1-cos Ь254 см tg Ь0 399026023-3400,3520 Ь019,340 Ь Ь029,670 сos Ь0,9858 sin Ь0,168 Мб Vx - qx - q qx 27,62998-0,013899822-0,027696-0,01389982 3 16078,841872 кнсм qxq - q 0,027696-0,02769629983990 0,013841

кнсм МаМб Нy16078,8-29,09254 8689,94 кнсм N - Qб sin Ь - H сos Ь -6,910,16829,090,9858 -29,8378 кн QбV - x27,62-9980,0276960,01382 6,913496 кн. Проверка напряжений. Примем сечение ребра двутавр 27а Wx407 см3 А43,2 см2 Ix5500 cм4 хL4998 см. Прочность -8689,94407-29,8343,2 -22,042 кнсм2 12424 кнсм2 проверка прочности выполнена. Устойчивость 1,4Nx Nкр

Nкр 3,1422100055001,06409422 256,3892 кн 1,06 S12 Rи Ь0 260300,344094 см Nx 1,429,8341,76 кн Nкр 256 кн. Устойчивость обеспечена. Б. Трехшарнирная арка. V 0,02769639904 27,62676 кн. Распор Н 18371,895340 54,035 М0 0,0276963990224 18371,7954 кнсм. х L439904998 см yf Rи1-cos Ь254 см tg Ь0 399026023-3400,3520

Ь019,340 Ь Ь029,670 сos Ь0,9858 sin Ь0,168 Мб Vx - qx - q qx 27,62998-0,013899822-0,027696-0,01389982 3 16078,841872 кнсм qxq - q 0,027696-0,02769629983990 0,013841 кнсм Усилия в сечении хL4 МаМб Нy16078,8-54,035254 2353,91 кнсм N - Qб sin Ь - H сos Ь -6,910,16854,0350,9858 -54,4286 кн QбV - x27,62-9980,0276960,01382 6,913496 кн. Проверка напряжений.

Примем сечение ребра двутавр 20а, Wx203 см3 А28,9 см3Ix2030 cм4. Прочность 2353,9120354,42828,9 13,4789 24124 кнсм2 Устойчивость 1,4Nx Nкр Nкр 3,1422100020301,2409422 83,5906 кн 1,2 S12 Rи Ь0 260300,344094 см Nx 1,454,42876,199 кн Nкр 83,59 кн. Устойчивость обеспечена. Принимаем трехшарнирную арку.

Расчет опорного кольца арки. Нижнее опорное кольцо расчитывается на два сочетания нагрузки собственный вес купола с коэффициентом надежности по нагрузке f10,9 и внутреннее избыточное давление газа Ри0,0002 кнсм2 с коэффициентом f21,2 в этом случае опорное кольцо сжимается собственный вес крыши с коэффициентом f11,1 и снеговой нагрузки с коэффициентом f21,4 а также вакуум Рвак0,000025 кнсм2 с коэффициентом f3 1,2. При таком сочетании опорное кольцо растягивается.

Первое сочетание qq q0,01566-0,07152 -0,05586 кнсм q a7300,93,141519952298 0,01566 кнсм q - P0 f2 a -0,00024298 -0,07152 кнсм a298 см m2 n42 Втрое сочетание. qq1q2 7301,053,1415199522980,70,50,8110000298 0,026613 кнсм Вычислим изгибающие моменты и осевые усилия. Распор. Двухшарнирная арка Н0,0456 k кн k0,492. Трехшарнирная арка Н М0 Вертикальная реакция. V кн Усилие в кольце равно

Nk кн От действия сосредоточенных усилий распор Н в кольце возникают изгибающие моменты в плоскости кольца Мк - кнсм Здесь б2 m угол между ребрами в радианах в величина угла в пределах от 0 до б М0 изгибающий момент в сечении, где опираются ребра в0 б2420,1495 Мпр изгибающий момент в сечении между арками в б2 б20,0748 рад. Результаты вычислений приведены в таблице 12. Таблица 12.

Расчетная схемаПервое сочетание нагрузокВторое сочетание нагрузокНNкMоMпрНNкMоMпр2-хшарнирная арка-58,681-392,254-1454,38733,995127,94 3351843,519692,5619-349,5213-хшарнирная арка-108,982-728,494-2701,081363,17651,8 9643423,7851286,226-649,132 Проверка прочности и устойчивости нижнего опорного кольца. Примем следующее сечение кольца Геометрические характеристики сечения Площадь А30,64018013025225,6 см2 ус 39,4 см Iy20830,680-2,4-39,42 40180 -

39,42 302,539,42 801 - 39,42 659377 см4 Wy1 16240 см3 Wy2 15388 см3 . Прочность кольца. Проверка производится по формуле к cRy c0,9 Nк усилие от действия второго сочетания нагрузок Mmax максимальный изгибающий момент из М0 и Мпр Wy min минимальный момент сопротивления из двух Wy1 и Wy2 . Двухшарнирная арка. к1843,519225,6 692,56153888,22 кнсм2 230,920,7 кнсм2

Проверка выполнена. Трехшарнирная арка. к3423,78225,6 1286,215388 15,26 кнсм2 20,7 кнсм2. Проверка выполнена. Устойчивость кольца. Расчет ведется по первому сочетанию нагрузок в случае, если величина Nк отрицательная величина. к crc c0,9 cr кнсм2 Е2,1104. Двухшарнирная арка. cr32100065937719953 5,23 кнсм2 к - 392,25225,6 1454,3815388 2,68 кнсм2 5,23 кнсм2 Устойчивость обеспечена.

Трехшарнирная арка. к - 728,49225,6 2701,0815388 3,4 кнсм2 5,23 кнсм2 Устойчивость обеспечена. Расчет промежуточного кольца жесткости. Промежуточные кольца жесткости устанавливаются на корпусе для обеспечения устойчивости стенки. Расчет кольца на суммарное давление ветра и вакуума. В данном случае кольцо работает на сжатие и его следует проверить на устойчивость по формуле

Р0 где Р0 Рвак 1,2 1,4w00,5C0,0000251,21,40,310,51 0,000051 кнсм2 Рвак0,000025 кнсм2 w0 0,3 кнм2 скоростной напор ветра в районе Днепропетровска. С1 y0894 cм ширина оболочки, с которой передается ветровая нагрузка на кольцо. Iy момент инерции сечения ребра отнсительно оси проходящей через центр тяжести сечения. Iy IуголFугола2F - x y2 39,537,394,792 304,792 897,41 см4

S11Fуголx 7,395,9844,192 см3 х75-z0tст2 7,5-2,020,5 5,98 см у S11F 44,19237,391,181 см Проверка Р0 0,051 кнсм2 0,0796 кнсм2. Проверка выполнена. Радиальный момент в стенке в месте промежуточного ребра. Mк 4,66493056 mcт 14 0,0288 Р 0,537410341 1 18,64 231 кнсм2 Напряжение 2 в кольце и стенке 2 9,4220785 кнсм2 231 кнсм2

S0,6Rtст12 26,8 Проверка выполнена. Сравнение вариантов. Стенка. Для выбора варианта сравним массы стенок. ппТип стенкиТолщины поясовМасса стенки, тОтносительная масса,1Однослойная из стали С 25525181716141211510 238,98100 2Однослойная из стали С 345172141211710 202,3384,664 3Однослойная комбинированная С 255С 345172141211710 202,3384,644 4Двухслойная стенка

С 2551261163106710 224,3293,8656 5Преднапряженная стенка1621431211510 206,7386,5051 Как видно из таблицы, наиболее выгодными являются 2 и 3 варианты, но 2 вариант дороже из-за того, что стенка изготовлена полностью из стали С 345, поэтому принимаем 3 вариант однослойную комбинированную стенку из сталей С 345 и С 255. Крыша. Сравним массы ребер купола Расчетная схемаСечение ребраМасса ребер, тОтносительная масса ,

3-хшарнирная арка.Двутавр 20а.38,0466,96 2-хшарнирная арка .Двутавр 27а.56,81100 Принимаем сечение ребра - двутавр 20а. Определение максимальной нагрузки р Н, при которой будет достигнуто предельное состояние в зоне нижнего узла. В зоне нижнего узла напряженное состояние определяется изгибающим моментом М1 вдоль образующей, N2 - кольцевое растягивающее усилие,

N1 меридиональное сжимающее усилие. Момент М1 определяется методом сил по общеизвестной методике, соответственно следующей расчетной схеме N2 yr N1pr2 Для резервуара V20000 м3 при Н1788 см, tc1,6 см,r1995 см,р1,54 кгсм2 M1459 кгсм Q10,45 кн. Если предположить, что стенка жестко защемлена нет ни угла поворота, нисмещения вдоль днища, то М11-y 1555 кгсм 0,02275 0,3 r1995 tc1,6 p1,54.

Q 2 - 1H 69,8 кгсм Напряжение в нижней части стенки 1 2067 3780 т3300 ст.09Г2С-12 Чтобы 1т на краю надо приложить нагрузку Рпррк1,61330012,81 кнсм. Однако, теоретически, несущая способность стенки не исчерпаема.Она будет исчерпана, когда т по всему сечению,т.е. будет иметь место пластический шарнир Причем этому предельному состоянию будет соответствовать предельный момент

Мт33001,6242112 кгсм. На расстоянии S от края будет иметь место максимальное усилие N233001.65280кнсм qпр528019952,628 кгсм2. Рассмотрим несколько предельных состояний В реальном резервуаре предельное состояние находится между 1 и 2. Если бы были известны S, P, и Q, то мы знали бы точно 1 и 2 предельнные состояния. При расчете использована методика, изложенная в книге

Листовые конструкции. Приняты следующие допущения N2т и М1т не зависят друг от друга Вместо реальной диаграммы принята диаграмма Прандля. N2ттt M1ттt24 qпр N2тr. Для каждой из схем 1 и 2 рассмотрим условие Первая схема. 1. Ма0 М1т - 0 2. х 0 Q pS 0 3. 0 QQ - pP - мМ1т0. Вторая схема. 1. 2М1т - 0 2. Q pS 0 3. QQ - pP - мМ1т0.

Эти системы позволяют найти р, S и Q. 1 схема р4,17 кгсм2 Q125кг S44 см. 2 схема р16,7 кгсм2 Q355,8 кг S23,1 см. В обеих схемах М1т 2112 кгсм. Тогда в реальном резервуаре S39,5 см р10,5 кгсм2 Q240 кг М1т2112 кгсм. Таким образом, если не учитывать опасность хрупкого разрушения, опасность малоцикловой усталости, то можно считать, что теоретический коэффициент запаса равен

Кз Какой коэффициент запаса на самом деле с учетом вышеуказанных факторов пока сказать нельзя.