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: s_отб - 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;

H_i – высота столба жидкости, м, определяется по формуле:

где: H– высота взлива (установленная высота уровня налива жидкости в резервуаре), м;

i - номер рассчитываемого пояса;

h_п - высота пояса резервуара, м;

р_и - 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);

R_H - нормативное сопротивление (МПа) прокатной стали, равное минимальному значению предела текучести стали листов; если имеющиеся сертификатные данные металла листов соответствуют ГОСТ, то R_H = σ_т, где σ_т - предел текучести, принимается по этому ГОСТу; при наличии сведений о механических свойствах и химическом составе каждого листа рассматриваемого пояса в формулу отбраковки допускается подставлять R_H = σ_т_min, где σ_т_min - 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;

γ_c - коэффициент условия работы, для 1-го пояса стенки γ_c =0,7; для всех остальных поясов γ_c =0,80;

R_y - 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;

s_cr₁ и s_cr₂ - первое и второе критические напряжения, МПа.

Осевые напряжения в стенке резервуара вычисляются по формуле:

где: Q_п - вес покрытия резервуара (принимается по проекту), МН;

Q_ст - вес вышележащих поясов стенки, МН, определяется по формуле:

где: где b - номер (значение номера) последнего пояса, отсчет поясов начинать снизу;

h_i - высота i-го пояса стенки резервуара, при соединении листов встык принять равной 1,5 м;

g_ст- удельный вес стали, МН/м³, g_ст=0,786МН/м³;

d_i – реальная толщина стенки резервуара в расчетном поясе, м;

Q_сн - 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.

Q_вак – нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, МН, рассчитывается по формуле:

где p_вак - 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;