Версия для печати
Приложение Б. Проектировочный расчет конструктивных элементов резервуара
1. Расчет стенки резервуара на прочность
1.1 Минимальная толщина листов стенки резервуаров РВС и РВСП для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:
. (4)
Минимальная толщина стенки резервуаров РВСПК для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:
, (5)
где n1 – коэффициент надежности по нагрузке гидростатического давления, n1= 1,05;
rн – плотность нефти, rн =900 кг/м3;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
Hмакс доп – максимально допустимый уровень взлива нефти в резервуаре, м;
х – расстояние от днища до расчетного уровня, м;
n2 – коэффициент надежности по нагрузке избыточного давления и вакуума, n2
Pи – нормативная величина избыточного давления, Па, принимается по таблице 2.0;
R – радиус стенки резервуара, м;
jс – коэффициент условий работы, jс = 0,7 для нижнего пояса, jс = 0,8 для остальных поясов;
Ry– расчетное сопротивление материала пояса стенки по пределу текучести, Па.
1.2 Расчетное сопротивление материала стенки резервуаров по пределу текучести, определяется по формуле:
, (6)
где 
– нормативное сопротивления растяжению (сжатию) металла стенки, равное минимальному значению предела текучести, принимаемому по государственным стандартам и техническим условиям на листовой прокат;
γм – Коэффициенты надежности по материалу, γм = 1,025;
γн – коэффициент надежности по назначению, для резервуаров объемом по строительному номиналу 10000 м3 и более – γн = 1,15, объемом по строительному номиналу менее 10000 м3 – γн = 1,1.
1.3 Значение минимальной толщины стенки для условий эксплуатации увеличивается на величину минусового допуска на прокат и округляется до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката. Полученное значение сравнивается с минимальной конструктивной толщиной стенки δкс, определяемой по таблице Б.1.
Таблица Б.1 Конструктивная величина толщины стенки
|
Диаметр резервуара, м |
Менее 25 |
От 25 до 35 |
35 и более |
|---|---|---|---|
|
Минимальная конструктивная толщина стенки δкс |
9 |
10 |
11 |
В качестве номинальной толщины δном каждого пояса стенки выбирается значение большей из двух величин, округленное до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката.
d<ном³max{de + Ci + D; dкс}, (7)
где Сi – припуск на коррозию, мм;
D – фактическое значение минусового допуска на толщину листа, мм;
dкс – минимальная конструктивная толщина стенки.
2. Расчет стенки резервуара на устойчивость
2.1 Расчет на устойчивость проводится дважды: для принятой номинальной толщины стенки dном (толщина пояса стенки, соответствующая началу эксплуатации резервуара) и для расчетной толщины стенки di (толщина пояса стенки, соответствующая моменту окончания нормативного срока эксплуатации резервуара).
Расчетная толщина di определяется как разность принятой номинальной толщины dном, припуска на коррозию Сi и минусового допуска на толщину листа ∆:
di = dном – Сi– D, (8)
Проверка устойчивости стенки резервуара производится по формуле:
, (9)
где s1 – расчетные осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
s2 – расчетные кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
s01 – критические осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
s02 – критические кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа.
Осевые напряжения определяются по минимальной толщине стенки пояса, кольцевые напряжения – по средней толщине стенки.
Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВС и РВСП определяются по формуле:
, (10)
где y – коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый по СНиП 2.01.07-85*;
n3 – коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса, n3 = 1,05;
Qп – вес покрытия резервуара, Н;
Qст – вес вышележащих поясов стенки, Н;
Qсн – Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия, Н;
Qвак – нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, Н;
si– расчетная толщина стенки i-го пояса резервуара, м.
Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВСПК определяются по формуле:
. (11)
Вес вышележащих поясов стенки резервуара определяется как:
, (12)
где а – номер (значение номера) последнего пояса, начало отсчета снизу;
hi – высота i-го пояса стенки резервуара, м;
γст – удельный вес стали, Н/м3.
Осевые критические напряжения определяются по формуле:
, (13)
где Е – модуль упругости стали, Е = 2×105 МПа;
С – коэффициент, принимаемый по таблице Б.2.
Таблица Б.2 Значение коэффициента С
|
|
600 |
800 |
1000 |
1500 |
2500 |
|
С |
0,11 |
0,09 |
0,08 |
0,07 |
0,06 |
Расчетные кольцевые напряжения в стенке при расчете на устойчивость резервуара РВС и РВСП определяются по формуле:
, (14)
Расчетные кольцевые напряжения в стенке для резервуара РВСПК определяются по формуле:
, (15)
где Рв – нормативное значение ветровой нагрузки на резервуар, Па;
nв – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;
dср – средняя арифметическая толщина стенки резервуара, м.
Средняя арифметическая толщина стенки резервуара определяется по формуле:
, (16)
где а – число поясов резервуара.
Нормативная нагрузка от вакуума на покрытие определяется как:
Qвак<=p×R2×Pвак, (17)
где Pвак– нормативное значение вакуума в газовом пространстве, Па.
Нормативное значение ветровой нагрузки определяется по формуле:
Pв= W0×k2×C0, (18)
где W0 – нормативное значение ветрового давления, для рассматриваемого района, Па;
k2 – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
C0 – аэродинамический коэффициент.
Критические кольцевые напряжения определяются по формуле:
, (19)
где Н – геометрическая высота стенки резервуара, м.
Если по результатам расчета условие устойчивости не выполняется, то значения номинальной толщины стенки для соответствующих поясов стенки резервуара должны быть увеличены.
3. Расчет резервуара на опрокидывание
Резервуар, в целом должен быть рассчитан на устойчивость к опрокидыванию при действии ветровой нагрузки.
При выполнении условия анкеровка резервуара не требуется.
М ≤ 0,7G´R, (20)
где М – опрокидывающий момент от действия ветровой нагрузки;
R – радиус стенки резервуара, м;
G – вес конструкций резервуара за вычетом припусков на коррозию, с учетом внутреннего давления в резервуаре;
При невыполнении данного условия необходимо выполнить анкеровку резервуара, причем нагрузка на один анкер определяется по формуле:
, (21)
где d – диаметр установки анкеров;
n – количество анкеров.
4. Расчет днища резервуара
4.1 Толщина элементов днища принимается равной 9 мм.
4.2 Толщина окрайки днища определяется по таблице Б.3.
Таблица Б.3. Конструктивная величина окрайки днища
|
Расчетная толщина первого пояса стенки dе, мм |
Минимальная конструктивная толщина окрайки dкс, мм |
|---|---|
|
свыше 9 до 16 включительно |
9,0 |
|
свыше 17 до 20 включительно |
12,0 |
|
свыше 20 до 26 включительно |
14,0 |
|
свыше 26 |
16,0 |
5. Расчет плавающей крыши резервуара
5.1 Толщина элементов плавающей крыши, контактирующих с продуктом, должна быть не менее 5 мм.
5.2 Плавающие крыши должны быть рассчитаны на плавучесть, остойчивость и непотопляемость при плотности нефти, равной 0,7 т/м3.
Проверка плавучести плавающей крыши производится из условия, что все действующие нагрузки приложены в центре тяжести крыши, а выталкивающая сила приложена вертикально вверх в центре тяжести объема крыши, погруженного в жидкость.
5.3 Запас плавучести плавающих крыш должен быть не менее 2,0, т.е.:
, (22)
где b – высота наружного борта плавающей крыши;
Т – максимальная глубина погружения крыши.
5.3 Глубину погружения однодечной плавающей крыши определять из условия:
gfGпк + Fтр + Qсн − Qв = (V1 + V>2)gж, (23)
где gf – коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;
Gпк – вес плавающей крыши вместе с катучей лестницей и оборудованием (водоспуск, затвор и др.);
Fтр – сила трения уплотняющего затвора о стенку;
Qсн – полное расчетное значение снеговой нагрузки;
Qв – ветровая нагрузка на плавающую крышу;
gж – удельный вес хранимого продукта, при расчете плавучести gж = 0,7 т/м3;
V1 – объем жидкости, вытесненный коробами плавающей крыши;
V2 – объем жидкости, вытесненный центральной частью плавающей крыши.
5.4 Глубину погружения двухдечной плавающей крыши Т определять по формуле:
, (24)
где R1 – Радиус плавающей крыши.
5.5 Полное расчетное значение снеговой нагрузки на плавающую крышу при расчете ее плавучести должно быть определено по формуле
Qсн = μSgπR2, (25)
где Sg – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, кПа;
R – радиус резервуара, м;
m – коэффициент перехода, определяемый по формуле:
m = 2,76H/D – 0,07, (26)
где H, D – соответственно высота стенки и диаметр резервуара.
5.6 Ветровая нагрузка на плавающую крышу при расчете ее плавучести определяется по формуле:
Qв = w0SCpgf, (27)
где ω0 – нормативное значение ветрового давления;
S – площадь плавающей крыши;
Cp – аэродинамический коэффициент;
gf – коэффициент надежности по ветровой нагрузке.
5.7 Кренящий момент от снеговой нагрузки, действующий на плавающую крышу, при расчете ее остойчивости должен быть определен по формуле:
М = KcQснR, (28)
где R – радиус резервуара, м;
Kс – коэффициент, определяемый по формуле:
Kс= 0,34H/D + 0,05. (29)
6. Расчет понтона резервуара
6.1. Понтон должен быть рассчитан на плавучесть при нагрузке, равной его двойному весу, при плотности нефти, равной 0,7 т/м3. Запас плавучести понтонов должен быть не менее 2,0, т.е.:
, (30)
где b – высота наружного борта понтона;
Т – максимальная глубина погружения понтона.
6.2. Глубину погружения понтона определять по формуле:
, (31)
где gf – коэффициент надежности по нагрузке собственного веса понтона;
Gп – вес понтона вместе с оборудованием;
Fтр – сила трения уплотняющего затвора о стенку;
Qп – нагрузка от веса конденсата на понтоне;
rж – удельный вес хранимого продукта, при расчете rж = 0,7 т/м3;
Vвыт.жид. – объем вытесненного продукта.
6.3. Непотопляемость – это способность понтона сохранять плавучесть и необходимую остойчивость при затоплении отсеков вследствие их разгерметизации.
Непотопляемость понтона обеспечивается при условии:
, (32)
где Vм – теоретический объем элементов плавучести понтона (поплавков, коробов и др.) м3;
Vф – объем элементов плавучести, который заполнен хранимым продуктом, м3.
7. Расчет конструкции кольцевой лестницы
Расчет производится в соответствии со СНиП 2.01.07-85*, СНиП II-23-81, СНиП II-7-81.
Конструкции кольцевой лестницы рассчитаны на временную нормативную нагрузку 450 кг. Ограждение рассчитано на горизонтальную нагрузку 90 кг.
Подкосы кольцевой лестницы рассчитываются на прочность и устойчивость.
7.1 Расчет подкоса на прочность производится по формуле:
, (33)
где
, (34)
где Р – временная нормативная нагрузка, кг;
a – угол между стенкой и раскосом;
N – расчетной сжимающее усилие, кг;
А – площадь сечения элемента, см2;
Ry – расчетное сопротивление, кгс/см2;
rc – коэффициент условий работы, rс = 0,75.
7.2 Расчет подкоса на устойчивость производится по формуле:
, (35)
Значение j следует определять по формуле:
, (36)
где – >условная гибкость определяется по формуле:
, (37)
где l – гибкость:
, (38)
где L – длина подкоса, см;
i – радиус инерции сечения, см;
Е – модуль упругости, Е = 2,1×106 кгс/см2.
<< назад / к содержанию РД 16.01-60.30.00-КТН-026-1-04 / вперед >>
Цель.
Спроектировать вертикальный стальной
резервуар (РВС).
Дано.
1. Объем резервуара – 20 тыс. м3.
-
Плотности
нефтепродукта – 900 кг/м3. -
Место
строительства – Сургут.
Задание.
1. Определить геометрические параметры
резервуара.
2. Определить
толщину всех поясов стенки резервуара.
3. Проверить стенку
резервуара на устойчивость.
4. Выполнить расчет
несущего каркаса и настила сферической
крыши.
5. Выполнить
графическую часть:
5.1. Общий вид
резервуара на основании.
5.2. Сечение и
развертку стенки резервуара. Примеры
горизонтальных и вертикальных сварных
швов, соединение стенки резервуара и
днища.
5.3. Общий вид днища.
Соединение центральной части, окраек
и периферийных листов.
5.4. Общий вид
сферической крыши резервуара. Узлы
соединения главной балки и опорного
кольца, главной балки и центрального
щита, главных балок и балок настила.
2.7.1. Определение геометрических параметров резервуара
-
Выбор
размеров стального прокатного листа
для изготовления стенки
Размеры листа.
В соответствии с рекомендациями ПБ
03-605-03 для изготовления стенки выбираем
стальной лист с размерами в поставке
2000 х 8000. С учетом обработки кромок листа
с целью получения правильной прямоугольной
формы при дальнейших расчетах принимаются
следующие его размеры 1990 х 7990.
Сначала
выбираем высоту резервуара. Для этого
используем рекомендации ПБ 03-605-03 (таблицы
2.2). В соответствии с этими рекомендациями
предпочтительная высота резервуара от
12 до 20 метров.
2.
Высота
резервуара.
Для резервуара объемом
принимаем номинальную высоту резервуара
.
Соответственно количество поясов в
резервуаре будет равно восьми
.
Точная высота резервуара
.
-
Предварительный
радиус резервуара.
Радиус резервуара определяется из
формулы для объема цилиндра
,
-
Периметр
резервуара
и число
листов в поясе
.
.
Предпочтительней
округлять число листов в поясе до целого
или выбирать последний лист равным
половине длины листа.
Принимаем число
листов в поясе
.
Тогда периметр резервуара равен
,
а окончательный
радиус
.
-
Уточненный объем
резервуара.
.
Рис. 2.22.
Развертка и
сечение стенки вертикального резервуара
2.7.2. Определение толщины стенки резервуара
-
Определение
методики и параметров необходимых для
расчета.
Минимальная
толщина листов стенки резервуара РВС
для условий эксплуатации рассчитывается
по формуле (2.9):
,
где
– коэффициент надежности по нагрузке
гидростатического давления;
– коэффициент
надежности по нагрузке от избыточного
давления и вакуума;
– плотность нефти
кг/м3;
– радиус стенки
резервуара, м;
– максимальный
уровень взлива нефти в резервуаре, м;
– расстояние от
днища до расчетного уровня, м;
,
– нормативная величина избыточного
давления;
– коэффициент
условий работы,
для нижнего пояса,
для остальных поясов;
–
расчетное
сопротивление материала пояса стенки
по пределу текучести, Па;
Расчетное
сопротивление материала стенки
резервуаров по пределу текучести,
определяется по формуле (2.10):
,
где
– нормативное сопротивления растяжению
(сжатию) металла стенки, равное минимальному
значению предела текучести, принимаемому
по государственным стандартам и
техническим условиям на листовой прокат;
– коэффициенты
надежности по материалу;
,
так как объем резервуара более 10 000
м3.
Стенка
резервуара относится к основным
конструкциям подгруппы «А», для которых
должна применяться сталь класса С345
(09Г2С-12) с нормативным расчетным
сопротивлением
.
Вычисляем расчетное
сопротивление
.
-
Вычисление
предварительной толщины стенки для
каждого пояса резервуара.
Для
вычисления используем формулу (2.9), в
которой, начиная со второго пояса,
единственным изменяемым параметром
при переходе от нижнего пояса к верхнему
является координата нижней точки каждого
пояса
,
(2.69)
где
– номер пояса снизу вверх;
– ширина
листа.
Основные
геометрические размеры резервуара при
проведении прочностных расчетов
округляем в большую сторону до номинальных
размеров так, чтобы погрешность шла в
запас прочности:
.
Толщина
первого пояса определяется при
;
Для
второго пояса
,
Для
остальных поясов резервуара полученные
значения для толщины стенки приведены
в таблице 2.12.
Таблица
2.12
Толщина
стенки поясов резервуара
|
Номер |
Толщина |
Номер |
Толщина |
|
1 |
15,0 |
5 |
6,7 |
|
2 |
11,5 |
6 |
5,0 |
|
3 |
9,9 |
7 |
3,4 |
|
4 |
8,3 |
8 |
1,8 |
3.
Выбор
номинального (окончательного) размера
толщины стенки.
Значение
минимальной толщины стенки для условий
эксплуатации увеличивается на величину
минусового допуска на прокат и округляется
до ближайшего значения из сортаментного
ряда листового проката. Полученное
значение сравнивается с минимальной
конструктивной толщиной стенки
,
определяемой по таблице 2.4.
В
качестве номинальной толщины
каждого пояса стенки выбирается значение
большей из двух величин, округленное
до ближайшего значения из сортаментного
ряда листового проката
где
– припуск на коррозию, мм;
–
значение
минусового
допуска
на
толщину листа, мм;
–
минимальная
конструктивная толщина стенки.
Величину
минусового допуска определяют по
предельным отклонениям на изготовление
листа. Соответствующие
предельные отклонения по толщине листа
приводятся в таблице 2.5.
Припуск
на коррозию элементов резервуара
представляется заказчиком. (В курсовом
проекте припуск на коррозию необходимо
выбирать 2
3
мм.)
В
таблице 2.13 приводятся все данные для
выбора номинального размера толщины
стенки.
Таблица
2.13
Номинальная
толщина стенки
|
Номер |
, |
, |
|
+ |
|
|
|
1 |
15,0 |
2,0 |
0,45 |
17,45 |
11,0 |
18,0 |
|
2 |
11,5 |
13,95 |
14,0 |
|||
|
3 |
9,9 |
12,35 |
13,0 |
|||
|
4 |
8,3 |
10,75 |
11,0 |
|||
|
5 |
6,7 |
9,15 |
11,0 |
|||
|
6 |
5,0 |
7,45 |
11,0 |
|||
|
7 |
3,4 |
5,85 |
11,0 |
|||
|
8 |
1,8 |
4,25 |
11,0 |
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Версия для печати
Приложение Б. Проектировочный расчет конструктивных элементов резервуара
1. Расчет стенки резервуара на прочность
1.1 Минимальная толщина листов стенки резервуаров РВС и РВСП для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:
. (4)
Минимальная толщина стенки резервуаров РВСПК для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:
, (5)
где n1 – коэффициент надежности по нагрузке гидростатического давления, n1= 1,05;
rн – плотность нефти, rн =900 кг/м3;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
Hмакс доп – максимально допустимый уровень взлива нефти в резервуаре, м;
х – расстояние от днища до расчетного уровня, м;
n2 – коэффициент надежности по нагрузке избыточного давления и вакуума, n2
Pи – нормативная величина избыточного давления, Па, принимается по таблице 2.0;
R – радиус стенки резервуара, м;
jс – коэффициент условий работы, jс = 0,7 для нижнего пояса, jс = 0,8 для остальных поясов;
Ry– расчетное сопротивление материала пояса стенки по пределу текучести, Па.
1.2 Расчетное сопротивление материала стенки резервуаров по пределу текучести, определяется по формуле:
, (6)
где 
– нормативное сопротивления растяжению (сжатию) металла стенки, равное минимальному значению предела текучести, принимаемому по государственным стандартам и техническим условиям на листовой прокат;
γм – Коэффициенты надежности по материалу, γм = 1,025;
γн – коэффициент надежности по назначению, для резервуаров объемом по строительному номиналу 10000 м3 и более – γн = 1,15, объемом по строительному номиналу менее 10000 м3 – γн = 1,1.
1.3 Значение минимальной толщины стенки для условий эксплуатации увеличивается на величину минусового допуска на прокат и округляется до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката. Полученное значение сравнивается с минимальной конструктивной толщиной стенки δкс, определяемой по таблице Б.1.
Таблица Б.1 Конструктивная величина толщины стенки
| Диаметр резервуара, м | Менее 25 | От 25 до 35 | 35 и более |
|---|---|---|---|
| Минимальная конструктивная толщина стенки δкс | 9 | 10 | 11 |
В качестве номинальной толщины δном каждого пояса стенки выбирается значение большей из двух величин, округленное до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката.
d<ном³max{de + Ci + D; dкс}, (7)
где Сi – припуск на коррозию, мм;
D – фактическое значение минусового допуска на толщину листа, мм;
dкс – минимальная конструктивная толщина стенки.
2. Расчет стенки резервуара на устойчивость
2.1 Расчет на устойчивость проводится дважды: для принятой номинальной толщины стенки dном (толщина пояса стенки, соответствующая началу эксплуатации резервуара) и для расчетной толщины стенки di (толщина пояса стенки, соответствующая моменту окончания нормативного срока эксплуатации резервуара).
Расчетная толщина di определяется как разность принятой номинальной толщины dном, припуска на коррозию Сi и минусового допуска на толщину листа ∆:
di = dном – Сi– D, (8)
Проверка устойчивости стенки резервуара производится по формуле:
, (9)
где s1 – расчетные осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
s2 – расчетные кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
s01 – критические осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;
s02 – критические кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа.
Осевые напряжения определяются по минимальной толщине стенки пояса, кольцевые напряжения – по средней толщине стенки.
Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВС и РВСП определяются по формуле:
, (10)
где y – коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый по СНиП 2.01.07-85*;
n3 – коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса, n3 = 1,05;
Qп – вес покрытия резервуара, Н;
Qст – вес вышележащих поясов стенки, Н;
Qсн – Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия, Н;
Qвак – нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, Н;
si– расчетная толщина стенки i-го пояса резервуара, м.
Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВСПК определяются по формуле:
. (11)
Вес вышележащих поясов стенки резервуара определяется как:
, (12)
где а – номер (значение номера) последнего пояса, начало отсчета снизу;
hi – высота i-го пояса стенки резервуара, м;
γст – удельный вес стали, Н/м3.
Осевые критические напряжения определяются по формуле:
, (13)
где Е – модуль упругости стали, Е = 2×105 МПа;
С – коэффициент, принимаемый по таблице Б.2.
Таблица Б.2 Значение коэффициента С
 |
600 | 800 | 1000 | 1500 | 2500 |
| С | 0,11 | 0,09 | 0,08 | 0,07 | 0,06 |
Расчетные кольцевые напряжения в стенке при расчете на устойчивость резервуара РВС и РВСП определяются по формуле:
, (14)
Расчетные кольцевые напряжения в стенке для резервуара РВСПК определяются по формуле:
, (15)
где Рв – нормативное значение ветровой нагрузки на резервуар, Па;
nв – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;
dср – средняя арифметическая толщина стенки резервуара, м.
Средняя арифметическая толщина стенки резервуара определяется по формуле:
, (16)
где а – число поясов резервуара.
Нормативная нагрузка от вакуума на покрытие определяется как:
Qвак<=p×R2×Pвак, (17)
где Pвак– нормативное значение вакуума в газовом пространстве, Па.
Нормативное значение ветровой нагрузки определяется по формуле:
Pв= W0×k2×C0, (18)
где W0 – нормативное значение ветрового давления, для рассматриваемого района, Па;
k2 – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
C0 – аэродинамический коэффициент.
Критические кольцевые напряжения определяются по формуле:
, (19)
где Н – геометрическая высота стенки резервуара, м.
Если по результатам расчета условие устойчивости не выполняется, то значения номинальной толщины стенки для соответствующих поясов стенки резервуара должны быть увеличены.
3. Расчет резервуара на опрокидывание
Резервуар, в целом должен быть рассчитан на устойчивость к опрокидыванию при действии ветровой нагрузки.
При выполнении условия анкеровка резервуара не требуется.
М ≤ 0,7G´R, (20)
где М – опрокидывающий момент от действия ветровой нагрузки;
R – радиус стенки резервуара, м;
G – вес конструкций резервуара за вычетом припусков на коррозию, с учетом внутреннего давления в резервуаре;
При невыполнении данного условия необходимо выполнить анкеровку резервуара, причем нагрузка на один анкер определяется по формуле:
, (21)
где d – диаметр установки анкеров;
n – количество анкеров.
4. Расчет днища резервуара
4.1 Толщина элементов днища принимается равной 9 мм.
4.2 Толщина окрайки днища определяется по таблице Б.3.
Таблица Б.3. Конструктивная величина окрайки днища
| Расчетная толщина первого пояса стенки dе, мм | Минимальная конструктивная толщина окрайки dкс, мм |
|---|---|
| свыше 9 до 16 включительно | 9,0 |
| свыше 17 до 20 включительно | 12,0 |
| свыше 20 до 26 включительно | 14,0 |
| свыше 26 | 16,0 |
5. Расчет плавающей крыши резервуара
5.1 Толщина элементов плавающей крыши, контактирующих с продуктом, должна быть не менее 5 мм.
5.2 Плавающие крыши должны быть рассчитаны на плавучесть, остойчивость и непотопляемость при плотности нефти, равной 0,7 т/м3.
Проверка плавучести плавающей крыши производится из условия, что все действующие нагрузки приложены в центре тяжести крыши, а выталкивающая сила приложена вертикально вверх в центре тяжести объема крыши, погруженного в жидкость.
5.3 Запас плавучести плавающих крыш должен быть не менее 2,0, т.е.:
, (22)
где b – высота наружного борта плавающей крыши;
Т – максимальная глубина погружения крыши.
5.3 Глубину погружения однодечной плавающей крыши определять из условия:
gfGпк + Fтр + Qсн − Qв = (V1 + V>2)gж, (23)
где gf – коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;
Gпк – вес плавающей крыши вместе с катучей лестницей и оборудованием (водоспуск, затвор и др.);
Fтр – сила трения уплотняющего затвора о стенку;
Qсн – полное расчетное значение снеговой нагрузки;
Qв – ветровая нагрузка на плавающую крышу;
gж – удельный вес хранимого продукта, при расчете плавучести gж = 0,7 т/м3;
V1 – объем жидкости, вытесненный коробами плавающей крыши;
V2 – объем жидкости, вытесненный центральной частью плавающей крыши.
5.4 Глубину погружения двухдечной плавающей крыши Т определять по формуле:
, (24)
где R1 – Радиус плавающей крыши.
5.5 Полное расчетное значение снеговой нагрузки на плавающую крышу при расчете ее плавучести должно быть определено по формуле
Qсн = μSgπR2, (25)
где Sg – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, кПа;
R – радиус резервуара, м;
m – коэффициент перехода, определяемый по формуле:
m = 2,76H/D – 0,07, (26)
где H, D – соответственно высота стенки и диаметр резервуара.
5.6 Ветровая нагрузка на плавающую крышу при расчете ее плавучести определяется по формуле:
Qв = w0SCpgf, (27)
где ω0 – нормативное значение ветрового давления;
S – площадь плавающей крыши;
Cp – аэродинамический коэффициент;
gf – коэффициент надежности по ветровой нагрузке.
5.7 Кренящий момент от снеговой нагрузки, действующий на плавающую крышу, при расчете ее остойчивости должен быть определен по формуле:
М = KcQснR, (28)
где R – радиус резервуара, м;
Kс – коэффициент, определяемый по формуле:
Kс= 0,34H/D + 0,05. (29)
6. Расчет понтона резервуара
6.1. Понтон должен быть рассчитан на плавучесть при нагрузке, равной его двойному весу, при плотности нефти, равной 0,7 т/м3. Запас плавучести понтонов должен быть не менее 2,0, т.е.:
, (30)
где b – высота наружного борта понтона;
Т – максимальная глубина погружения понтона.
6.2. Глубину погружения понтона определять по формуле:
, (31)
где gf – коэффициент надежности по нагрузке собственного веса понтона;
Gп – вес понтона вместе с оборудованием;
Fтр – сила трения уплотняющего затвора о стенку;
Qп – нагрузка от веса конденсата на понтоне;
rж – удельный вес хранимого продукта, при расчете rж = 0,7 т/м3;
Vвыт.жид. – объем вытесненного продукта.
6.3. Непотопляемость – это способность понтона сохранять плавучесть и необходимую остойчивость при затоплении отсеков вследствие их разгерметизации.
Непотопляемость понтона обеспечивается при условии:
, (32)
где Vм – теоретический объем элементов плавучести понтона (поплавков, коробов и др.) м3;
Vф – объем элементов плавучести, который заполнен хранимым продуктом, м3.
7. Расчет конструкции кольцевой лестницы
Расчет производится в соответствии со СНиП 2.01.07-85*, СНиП II-23-81, СНиП II-7-81.
Конструкции кольцевой лестницы рассчитаны на временную нормативную нагрузку 450 кг. Ограждение рассчитано на горизонтальную нагрузку 90 кг.
Подкосы кольцевой лестницы рассчитываются на прочность и устойчивость.
7.1 Расчет подкоса на прочность производится по формуле:
, (33)
где
, (34)
где Р – временная нормативная нагрузка, кг;
a – угол между стенкой и раскосом;
N – расчетной сжимающее усилие, кг;
А – площадь сечения элемента, см2;
Ry – расчетное сопротивление, кгс/см2;
rc – коэффициент условий работы, rс = 0,75.
7.2 Расчет подкоса на устойчивость производится по формуле:
, (35)
Значение j следует определять по формуле:
, (36)
где 
– >условная гибкость определяется по формуле:
, (37)
где l – гибкость:
, (38)
где L – длина подкоса, см;
i – радиус инерции сечения, см;
Е – модуль упругости, Е = 2,1×106 кгс/см2.
<< назад / к содержанию / вперед >>
Подборка по базе: Прктическая работа №2 Расчет рассеивания и нормативов предельно, МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО РЕЗЕРВУАРА.docx, Задания на СРС по ММ в расчетах на ЭВМ 2017.doc, Методика расчетов в СИЗОД.doc, Тарасов Ю.Л. Расчет на прочность…pdf, 1. Расчетно-аналитическая работа по экономической статистики.doc, Практическое занятие 7. Расчет штрафов, пени.pdf, Практическая работа №6. Расчёт h- параметров и характеристик тра, Практика Вариант 7 Расчет плотности глушения скважины.docx, Задача № 4 Пример подбора резервуара.pdf
2.4 Расчет стенки резервуара
Исходные данные для расчета представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Исходные данные
| Показатель | Характеристика |
| Объем резервуара | 10000 м3 |
| Внутренний диаметр резервуара | 34,2 м |
| Высота стенки резервуара | 12 м |
| Максимальная высота налива нефти | 10,56 м |
| Температура хранения нефти | 313 К |
| Плотность нефти при 20 ºС | 885 кг/ м3 |
| Припуск на коррозию | 2 мм |
| Допуск на прокат | ±0,6 мм |
| Плотность стали | 7,85 т / м3 |
| Расчетное сопротивление стали | 325 МПа |
| Снеговая нагрузка | 3,2 кПа |
| Ветровая нагрузка | 0,48 кПа |
| Модуль упругости стали | 2×105 МПа |
Расчетные значения толщин листов стенки определяются исходя из проектного уровня налива продукта или воды при гидроиспытаниях. Номинальные толщины листов стенки резервуара назначаются с учетом минусов допуска на прокат и припуска на коррозию.
Номинальные толщины стенок резервуара определяются в три этапа:
– предварительный выбор толщин поясов;
– корректировка толщин при проверочном расчете на прочность;
– корректировка толщин при проведении расчета на устойчивость.
2.4.1 Определяем минимальную расчетную толщину стенки в каждом поясе для условий эксплуатации:
, (2)
где g– ускорение свободного падения, м/с2;
ρн – плотность нефти, при 40 °Сρн = 871 кг/м3;
Н – высота налива нефти, м;
z– расстояние от дна до нижней кромки корпуса, м;
r – радиус стенки резервуара, м;
Ry – расчетное сопротивление материала, МПа;
γc – коэффициент условий работы, равный 0,7 для нижнего пояса, равный 0,8 для всех остальных поясов;
n1иn2– коэффициенты перегрузки, n1 = 1,1 [4] и n2 = 1,2 [4];
pп – давление понтона через продукт на боковую поверхность резервуара, Па (понтон отсутствует, то pп=0
Находим минимальную расчетную толщину стенки первого пояса для условий эксплуатации:
м.
Толщины стенок остальных поясов считаются аналогично, результаты занесены в таблицу 7.
Таблица 7 – Таблица 7 – Значения толщин стенок по поясам
| Номер пояса | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Толщина, м | 0,0074 | 0,0055 | 0,0046 | 0,0037 | 0,0028 | 0,0019 | 0,0009 | 0,000037 |
| Принятое значение, м | 0,009 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 |
2.4.2 Определяем минимальную расчетную толщину стенки в каждом поясе для условий гидравлических испытаний:
, (4)
где ρв – плотность воды, используемой при гидроиспытаниях, кг/м3;
Нg– высота налива воды при гидроипытаниях, м;
γc – коэффициент условий работы при гидроипытаниях, для всех поясовγc=0,9;
Находим минимальную расчетную толщину стенки первого пояса для условий гидравлических испытаний:
м.
Толщины стенок остальных поясов считаются аналогично, результаты занесены в таблицу 8.
Таблица 8 – Значения толщин стенок по поясам
| Номер пояса | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Толщина, м | 0,0066 | 0,0057 | 0,0047 | 0,0038 | 0,0028 | 0,0019 | 0,0009 | 0,0000378 |
| Принятое значение, м | 0,009 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 |
Номинальная толщина tкаждого пояса стенки выбирается из сортаментного ряда таким образом, чтобы разность t и минусового допуска на прокат Δ была не меньше максимума из трех величин:
t-∆ ≥ max{tc+c; tg; tk}, (5)
где с – припуск на коррозию, м;
tk – минимальная конструктивно необходимая толщина, tk=10 мм [3];
∆ – допуск на прокат, м.
Проверочный расчет на прочность и расчет на устойчивость проводится для расчетной толщиныtр поясов, которая определяется как разность номинальной толщины t, минусового допуска на прокат и припуска на коррозию:
, (6)
Находим расчетную толщину стенка для первого пояса:
м.
Значения расчетных толщин стенок по поясам приведены в таблице 9.
Таблица 9 – Знач Таблица 9 – Значения расчетных толщин стенок по поясам
| номер пояса | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| толщина, м | 0,0064 | 0,0054 | 0,0054 | 0,0054 | 0,0054 | 0,0054 | 0,0054 |
| принятое значение, м | 0,009 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 | 0,008 |
2.4.3 Проверочный расчет на прочность для каждого пояса резервуара проводится по формуле:
, (7)
или по формуле:
, (8)
где σ1 – меридиональное напряжение, МПа;
σ2 – кольцевое напряжение, МПа;
γc – коэффициент условий работы, равный 0,7 для нижнего пояса, равный
0,8 для всех остальных поясов;
γп – коэффициент надежности по назначению, γп =1,1 [4].
Определяем расчетное сопротивление для всех поясов:
Для первого пояса:
МПа.
Для последующих поясов:
МПа.
Определяем кольцевые напряжения для нижней точки каждого пояса:
. (9)
Находим кольцевое напряжение для первого пояса:
МПа.
Значения кольцевых напряжений для остальных поясов приведены в
таблице 11.
Таблица 11– Значения кольцевых напряжений
| номер пояса | кольцевое напряжение σ2, МПа | расчетное сопротивление, МПа |
| 1 | 264,9 | 206,81 |
| 2 | 269,4 | 236,37 |
| 3 | 224,8 | 236,37 |
| 4 | 180,2 | 236,37 |
| 5 | 135,6 | 236,37 |
| 6 | 91,0 | 236,37 |
| 7 | 46,4 | 236,37 |
| 8 | 1,8 | 236,37 |
Для первых двух поясов условие прочности не выполняется, следовательно необходимо увеличить толщину стенки в этих поясах.
По сортаменту следующий после 9 мм выбираем 11 мм – для первого пояса и 9 мм – для второго.
Тогда кольцевые напряжения для первого пояса
МПа.
Таблица 12– Скорректированные значения кольцевых напряжений
| номер пояса | кольцевое напряжение σ2, МПа | расчетное сопротивление, МПа |
| 1 | 201,8 | 206,81 |
| 2 | 227,3 | 236,37 |
| 3 | 224,8 | 236,37 |
| 4 | 180,2 | 236,37 |
| 5 | 135,6 | 236,37 |
| 6 | 91,0 | 236,37 |
| 7 | 46,4 | 236,37 |
| 8 | 1,8 | 236,37 |
Определяем меридиональное напряжение с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов для основного сочетания нагрузок:
, (10)
где Gm – масса стенки резервуара, кг;
Go – масса крыши резервуара, кг;
s – нормативное значение снеговой нагрузки, Па;
Находим меридиональное напряжение для первого пояса:
МПа.
Значения меридиональных напряжений для остальных поясов приведены в таблице 13.
Таблица 13 – Значения напряжений для проверки прочности
| Номер пояса | меридиональное напряжение σ1, МПа |  , МПа |
расчетное сопротивление, МПа |
| 1 | 4,29 | 199,73 | 206,81 |
| 2 | 5,63 | 224,53 | 236,37 |
| 3 | 6,68 | 221,52 | 236,37 |
| 4 | 6,68 | 176,94 | 236,37 |
| 5 | 6,68 | 132,37 | 236,37 |
| 6 | 6,68 | 87,84 | 236,37 |
| 7 | 6,68 | 43,43 | 236,37 |
| 8 | 6,68 | 5,99 | 236,37 |
Значения удовлетворяют условию прочности.
Окончательное распределение нагрузок и расчётной толщины представлены в таблице 14.
Таблица 14 – Окончательное распределение толщин
| Пояс | Расчётное сопротивление | Кольцевые напряжения | Расчётная толщина стенки | Меридиональные напряжения | Эквивалентные напряжения |
| 1 | 206,8181818 | 201,8 | 0,0084 | 4,29 | 199,73 |
| 2 | 236,37 | 227,3 | 0,0064 | 5,63 | 224,53 |
| 3 | 236,37 | 224,8 | 0,0054 | 6,68 | 221,52 |
| 4 | 236,37 | 180,2 | 0,0054 | 6,68 | 176,94 |
| 5 | 236,37 | 135,6 | 0,0054 | 6,68 | 132,37 |
| 6 | 236,37 | 91,0 | 0,0054 | 6,68 | 87,84 |
| 7 | 236,37 | 46,4 | 0,0054 | 6,68 | 43,43 |
| 8 | 236,37 | 1,8 | 0,0054 | 6,68 | 5,99 |
2.4.4 Расчет стенки резервуара на устойчивость
Расчет стенки резервуара на устойчивость выполняется с помощью проверки соотношения:
, (11)
где σcr1– первое (меридиональное) критическое напряжение, МПа;
σcr2 – второе (кольцевое) критическое напряжение, МПа.
Определяем первое критическое напряжение:
, (12)
гдеtр min– расчетная толщина самого тонкого пояса стенки
(обычно верхний пояс), м;
Е –модуль упругости стали,МПа;
Коэффициент С может быть вычислен по формулам:
при 400 ≤ 
< 1220, (13)
при 1220 ≤ < 2500, (14)
, 
.
Находим первое критическое напряжение:
МПа.
Определяем второе критическое напряжение:
, (15)
где Е –модуль упругости стали, МПа;
Нr – редуцированая высота резервуара, м;
, (16)
гдеtрi– расчетная толщина листа i-го пояса, м;
hi – высотаi–го пояса, м;
Находим второе критическое напряжение:
МПа.
При расчете на устойчивость кольцевое напряжение σ2 в резервуарах со стационарной крышей и понтоном зависит только от ветровой нагрузки, так как вакуум и задувание ветра отсутствует:
, (17)
где Рвет – ветровая нагрузка, МПа;
МПа.
Меридиональное напряжение σ1 с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов для основного сочетания нагрузок вычисляется аналогично расчету на прочность. Значения напряжений для проверки устойчивости приведены в таблице 15.
Таблица 15 – Значения напряжений для проверки устойчивости
| номер пояса | меридиональное напряжение σ1, МПа | кольцевое напряжение σ2, МПа | |
| 1 | 4,29 | 0,684 | 1,99 |
| 2 | 5,63 | 0,684 | 2,38 |
| 3 | 6,68 | 0,684 | 2,70 |
| 4 | 6,68 | 0,684 | 2,70 |
| 5 | 6,68 | 0,684 | 2,70 |
| 6 | 6,68 | 0,684 | 2,70 |
| 7 | 6,68 | 0,684 | 2,70 |
| 8 | 6,68 | 0,684 | 2,70 |
Условие устойчивости не выполняется, следовательно необходимы выполнять корректировки толщин. Во-первых, необходимо уменьшить меридиональные напряжения в каждом поясе, т.е. увеличить толщину каждого пояса, а также увеличить критические значения толщины, что также приводит к необходимости увеличения минимальной толщины стенки
Окончательные результаты толщин, напряжений и выполнения условия устойчивости буду представлены в таблице 16.
Таблица 16 – Пересчёт толщины стенки
| Пояс | tр | σ1 | σ2 |  |
 |
Выполнение условия |
| 1 | 0,0094 | 3,84 |
0,392 |
7,345 |
2,020 |
0,86 – Да |
| 2 | 0,0094 | 3,84 | 0,86 – Да | |||
| 3 | 0,0094 | 3,84 | 0,86 – Да | |||
| 4 | 0,0094 | 3,84 | 0,86 – Да | |||
| 5 | 0,0094 | 3,84 | 0,86 – Да | |||
| 6 | 0,0094 | 3,84 | 0,86 – Да | |||
| 7 | 0,0094 | 3,84 | 0,86 – Да | |||
| 8 | 0,0094 | 3,84 | 0,86 – Да |
