Проверочные расчеты конструкций на прочность и устойчивость
Расчеты конструктивных элементов на прочность (в том числе с учетом сопротивления стали хрупкому разрушению) и устойчивость производятся в случаях: отклонения фактических толщин от проектных; внесения при сооружении в конструкции изменений, не предусмотренных проектом; назначения сечений усиливающих элементов конструкций при разработке проектной документации на ремонт резервуара; оценки несущей способности конструкций с учетом реальной геометрической формы по результатам проведенных в ходе обследования измерений и др.
Расчет на прочность и устойчивость
Условие прочности будет выполняться, если толщина стенки будет равна или больше величины, определяемой по формуле:
где: sотб - отбраковочная толщина листов, вычисленная для каждого пояса стенки; если отбраковочная величина получилась менее 2 мм, то она принимается равной 2 мм; для резервуаров вместимостью свыше 5000 м3 отбраковочная толщина трех верхних поясов должна быть не менее проектной, уменьшенной на 30 %;
n1 - коэффициент перегрузки для гидростатического давления, принимается равным 1,1;
n2 - коэффициент перегрузки для избыточного давления и вакуума, принимаемый равным 1,2;
g - удельный вес хранимого продукта, МН/м3, определяется по формуле:
где: r - плотность хранимого продукта, кг/м3;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
Hi – высота столба жидкости, м, определяется по формуле:
где: H– высота взлива (установленная высота уровня налива жидкости в резервуаре), м;
i - номер рассчитываемого пояса;
hп - высота пояса резервуара, м;
ри - избыточное давление под кровлей резервуара, МПа;
D – диаметр резервуара, м;
m – коэффициент условий работы (для нижнего пояса m= 0,7; для остальных поясов m = 0,8);
RH - нормативное сопротивление (МПа) прокатной стали, равное минимальному значению предела текучести стали листов; если имеющиеся сертификатные данные металла листов соответствуют ГОСТ, то RH = σт, где σт - предел текучести, принимается по этому ГОСТу; при наличии сведений о механических свойствах и химическом составе каждого листа рассматриваемого пояса в формулу отбраковки допускается подставлять RH = σтmin, где σтmin - минимальный предел текучести из всех листов этого пояса, МПа;
φ - расчетный коэффициент прочности, принимаемый для вертикальных швов различных типов сварных соединений с учетом способов их контроля по соответствующей технической документации (проектной и др.);
К - коэффициент надежности по материалу, принимаемый в зависимости от марки стали: для углеродистой и низколегированной сталей К=1,05.
Поверочный расчет стенки на прочность
Напряжение в поясе резервуара определяется по формуле:
где: где s - напряжение в расчетном поясе резервуара, МПа;
n1 - коэффициент перегрузки для гидростатического давления 1 n =1,0;
ρ - плотность нефтепродукта, принимается наибольшее значение плотности продукта, хранимого в данном резервуаре, кг/м3;
H - высота взлива нефтепродукта, м;
х - расстояние от днища резервуара до расчетного уровня, м;
n2 - коэффициент перегрузки для избыточного давления и вакуума, n2 = 1,2;
r - радиус резервуара (принять по проекту), м;
t - реальная толщина стенки резервуара в расчетном поясе, м;
γc - коэффициент условия работы, для 1-го пояса стенки γc =0,7; для всех остальных поясов γc =0,80;
Ry - расчетное сопротивление стали по пределу текучести, МПа.
Поверочный расчет стенки на устойчивость
Устойчивость стенки обеспечена, если выполняется условие:
где s1 и s2 – соответственно осевое (меридиональное) и кольцевое напряжения, МПа;
scr1 и scr2 - первое и второе критические напряжения, МПа.
Осевые напряжения в стенке резервуара вычисляются по формуле:
где: Qп - вес покрытия резервуара (принимается по проекту), МН;
Qст - вес вышележащих поясов стенки, МН, определяется по формуле:
где: где b - номер (значение номера) последнего пояса, отсчет поясов начинать снизу;
hi - высота i-го пояса стенки резервуара, при соединении листов встык принять равной 1,5 м;
gст - удельный вес стали, МН/м3, gст=0,786МН/м3;
di – реальная толщина стенки резервуара в расчетном поясе, м;
Qсн - нормативное значение снеговой нагрузки на покрытие, МН, определяется по формуле:
где: m - коэффициент перехода от веса снегового покрова, m=1,0;
q – нормативное значение веса снега, Н/м3, q=2000 Н/м3;
k1 – коэффициент, принимаемый равным 0,56;
n3 – коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса, n3=1,05;
n5 – коэффициент надежности по снеговой нагрузке, n5=1,05;
r – радиус резервуара, м.
Qвак – нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, МН, рассчитывается по формуле:
где pвак - нормативное значение вакуума в газовом пространстве, МПа.
Осевые критические напряжения определяются по формуле:
где С - коэффициент, определяемый по таблице 5.1 РД 153-112-017-97 «Инструкция по диагностике и оценке остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров»;
Е - модуль упругости стали, Е = 2×10 МПа;
r – радиус резервуара, м;
- средняя арифметическая толщина стенки резервуара, м, определяется по формуле:
где δ - реальная толщина i-го пояса стенки, см.
Кольцевые напряжения рассчитываются по формуле:
где: pвет – нормативное значение ветровой нагрузки на резервуар, МПа;
nв – коэффициент надежности ветровой нагрузки, nв=0,5;
- средняя арифметическая толщина стенки резервуара, м;
Критические кольцевые напряжения определяются по формуле:
где Е - модуль упругости стали, Е = 2,×10 МПа.
h0 – высота резервуара, м.
Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 2542;