где Q - масса кровли, стенки и части днища (примерно 0,5-1 м шириной), препятствующих подъему резервуара. По найденному значению Ny определяют сечение болтов и величину пригрузки (грунтовой засыпки); yi и 7 коэффипиенты надежности по нагрузке.
Расчет колец жесткости стенки на устойчивость. Кольца жесткости устанавливаются в случае, если устойчивость стенки, проверенная по формулам СПиП 11-23-81*, не обеспечена или когда кольца жесткости требуются для обеспечения проектной формы резервуара. Расчет осуществляют на восприятие порожним резервуаром внешней равномерной нагрузки от вакуума, а также при воздействии эквивалентной равномерной ветровой нагрузки или при учете совместного воздействия вакуума и условной ветровой нагрузки [21]. Расчет в данном случае сводится к проверке устойчивости по формуле qr EJs/r, где qr - критическое давление равное ps; J - момент инерции кольцевого ребра жесткости относительно оси, параллельной образующей оболочки и совпадающей с ближайшей поверхностью; s -ширина оболочки, с которой передается внешняя нагрузка (шаг ребер); г - радиус оболочки.
При определении момента инерции ребра включают сечение оболочки шириной S, только если это существенно влияет на величину /. Если кольца (ребра) жесткости расположены на расстоянии s > 0,5г устойчивость оболочки проверяют по формуле (52 = "ifPe>/tcr2, где (5cr2 = ,E{r/s){t/rf/, t - толщина оболочки. В кольцах жесткости под воздействием несимметричной относительно вертикальной оси сосуда ветровой нагрузки возникают изгибающие моменты М, поперечные силы и нормальные силы N, которые определяют по формулам [21]
Мк = kiqpsr-; = kjqepSr; = kqpSr ,
где qep = J/qokcj расчетная ветровая нагрузка; jf - коэффициент надежности по нагрузке; qQ - скоростной напор ветра; к - коэффициент, учитывающий изменение ветровой нагрузки по высоте сооружения более 10 м; cf - аэродинамический коэффициент, принимаемый по СПиП 2.01.07-85; s - шаг колец жесткости. Коэффициенты cf, ki, 2 и 3 зависят от отношения h/D. Уточненные приемы расчета ребер на устойчивость и необходимые табличные данные приведены в работе [21].
15.6. Конструкция и расчет горизонтальных цилиндрических резервуаров
15.6.1. Конструкция горизонтальных цилиндрических резервуаров. Горизонтальные цилиндрические резервуары предназначены для хранения нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей под разным избыточным давлением. Нефтепродукты хранятся под избыточным давлением до 0,07 МПа, сжиженные газы - под давлением, доходящим до 1,8 МПа и более. Объем габаритных резервуаров для нефтепродуктов доходит до 100 м, для сжиженных газов - до 300 м.
Оболочка (стенка) резервуаров имеет ограниченный железнодорожными габаритами диаметр до 3,2 м, а в отдельных случаях по специальному согласованию может доходить до 4 м. Из горизонтальных резервуаров наибольшее распространение получили резервуары для нефтепродуктов объемом 5, 10, 25, 50, 75, и 100 м. Горизонтальные резервуары при избыточном давлении до 0,04 МПа имеют плос-
кое днище, а нри давлении 0,07 МПа - коническое. Горизонтальные резервуары могут быть надземного и подземного расположения. Надземные резервуары опираются на две опоры; подземные - на сплошную седловую опору.
Стенки резервуаров изготовляют из рулонных заготовок; листы сваривают встык, за исключением монтажного стыка, который сваривают внахлестку или встык. Корпус имеет опорные и промежуточные кольца жесткости (рис. 15.15). Опорные кольца жесткости имеют дополнительную треугольную или иной формы диафрагму.
Рис. 15.15. Горизонтальный цилиндрический резервуар объемом 75 м а - с плоским днищем; 6 - с коническим днищем
При двухопорном резервуаре расчетная длина цилиндрической стенки
lp=vl{nr).
Пролет резервуара (по осям опор) должен быть равен: / = 0,586/, при условии равенства пролетного и опорного моментов при действии поперечной неосесим-метричной нагрузки, равномерно распределенной по длине оболочки, кН/м.
В этом случае
Оптимальные диаметры горизонтальных резервуаров низкого давления (менее 0,07 МПа)
но не более железнодорожного габарита.
При среднем и высоком давлении (более 0,07 МПа)
15.6.2. Расчет надземных резервуаров на прочность и устойчивость при воздействии избыточного давления и вакуума.
1. Расчет гладкой цилиндрической оболочки (стенки) на прочность при равномерном внутреннем пневматическом избыточном давлении (рис. 15.16). При
воздействии внутреннего избыточного давления в гладкой цилиндрической оболочке возникают меридиональные Ni и кольцевые N2 усилия, равные:
где jf= 1,2 - коэффициент надежности но нагрузке.
гттттттттттттттттттттттг
2
d=2r
ттшттттттттт
р.. I
Рис.15.16. Расчетная схема горизонтального цилиндрического резервуара при воздействии
избьггочного давления
Соответствующие меридиональные и кольцевые напряжения определяются по формулам:
о, =
-<1Л C2=<JcR,
It - t
где = 0,8 - коэффициент условий работы.
2. Расчет гладкой цилиндрической оболочки на устойчивость от равномерного внешнего давления q. Внешнее равномерное давление (типа вакуума) вызывает в оболочке осевое сжимающее усилие TVj, а в кольцевом направлении - сжимающее
усилие N2 , усилия и напряжения определяются по формулам:
= - (Yfir) 12; N2 = -Y/дг; ai=-Ni/2t; 02 =-N2/1.
3. Горизонтальные цилиндрические резервуары имеют днища различных конструктивных форм: плоские, конические и сферические. Ниже приводится методика расчета этих типов днищ на внутреннее равномерное давление.
а) Расчет плоских днищ и сопряжения с оболочкой. Избыточное давление вызывает растяжение в днище и сжатие в опорном кольце. Прогиб центра плоского днища определяется по методике, проверенной экспериментальными исследованиями:
где F - площадь обвязочного уголка кольца днища; - его момент инерции; х, у -координаты внешней поверхности уголка, начало координат в центре днища.
Растягивающие усилия и напряжения, возникающие в центре днища, определяются по формулам:
г - Pud . Tg„
Сжимающие напряжения в цилиндрической оболочке у центра тяжести опорного кольца
