Расчёт и проектирование горизонтального газгольдера, страница 3

 = 0,03227 кН/см²

 = 0,03373 кН/см²

Дополнительный коэффициент [2] .

 = 1,0043.

 кН/см².

Кольцевое напряжение:

.

 = 0,0667 кН/см².

 = 0,00447 кН/см²,

где  = 0,5 (прил. А)  - коэффициент для местности типа А.

 = 0,23 ∙ 10^-4 - ветровая нагрузка для региона

0,0667 + 0,00447 = 0,0712 кН/см².

Отношение радиуса к его толщине: r/ = 150/0,27 = 556 (),

в этом случае рассчитываем критические напряжения.

где с = 0,13 (прил. А) при r/= 556.

 - коэффициент, учитывающий неравномерность сжатия оболочки по сечению, вследствие её изгиба.

Е – модуль упругости материала.

  .

Критическое кольцевое напряжение

0,55,

где l₀ = l∙0,568 = 710∙0,568 = 403,28 см; кольца жёсткости учитываются только на опорах.

0,55 = 0,322  .

.

 = 0,8 для расчета на устойчивость меньше 0,8 следовательно, устойчивость стенки обеспечена.

Таким образом, устойчивость стенки резервуара обеспечена даже без учёта промежуточных ребер жесткости. Однако, установка промежуточных ребер обязательна, поскольку r/t_w = 150/0,27 = 555 > 200.

1.3 Расчёт плоских безрёберных днищ

Предварительно следует назначить сечение кольца жёсткости в плоскости днища из неравнополочного прокатного уголка. Принимаем уголок  Так же следует задаться толщиной днища t_дн = 4…5 мм и проверить на прочность:

,

где  - нормальное радиальное напряжение в центре днища;

 = 0,8.

 - давление в центре днища;

D – диаметр сечения резервуара;

 - расчётная толщина днища в центре с учётом отклонений по толщине листов и припусками на коррозию  = 4,5 мм.

- прогиб плоского днища в центре, определяемый по формуле [3]:

,

где  = 0,3 – коэффициент Пуассона;

 - сечение кольца жёсткости;

 - момент инерции сечения кольца жёсткости относительно центра днища;

у – ордината внешней поверхности уголка кольца жёсткости относительно центра днища.

1.4 Расчёт плоско-ребристых днищ

Плоское днище опирается на n_p радиально расположенных рёбер. Для расчёта выделяется полоска единичной ширины, которая опирается на радиальные рёбра как неразрезная балка (рис. 2) работающая по схеме изгибно-жёсткой нити.

 

Рисунок 2 – Расчётная схема обшивки стенок и кровли покрытий

Расстояние между рёбрами по краю днища:

.

Чтобы рассчитать полоску днища по балочной схеме, необходимо отступить от края днища примерно на 0,9∙. Тогда

.

Полоска днища воспринимает растягивающее усилие Н и изгибающий момент, который будет максимальным над ребром (опорой); проверяется на прочность по формуле:

где ;  ;

 ; ;

 - площадь сечения полоски днища;

W =  – момент сопротивления сечения полоски;

J =  – момент инерции сечения полоски;

γ_с  = 1.

В случае если прочность днища недостаточна, то надо увеличить количество радиальных рёбер. Радиальное ребро проверяют на прочность, как балку на двух опорах.

1.5 Расчёт днища на прочность

Примем кольцо жёсткости в плоскости днища из неравнополочного прокатного уголка   (А_уг  = 9,58 см²; J_x0 = 98,3 см⁴; у₀  = 32,3 мм; х₀ = 14,2 мм) = 5 мм. С учётом отклонений по толщине листов и припуска на коррозию  = 4,5 мм. Требуется проверить на прочность безрёберное днище.

Для расчёта днища гидростатическое давление принимается равномерным и равным давлению в его центре при полном заполнении резервуара жидкостью. Суммарное давление и избыточное давление в центре днища:

= 0,0082 кН/см².

Момент инерции сечения кольца жёсткости относительно центра днища:

J_x = J_x0 +А_уг∙(r – t_ст  - у₀)² = 98,3 +9,58∙(150 – 0,27  - 3,23)² = 205707 см⁴.

Ордината внешней поверхности уголка относительно центра днища

y = r – t_ст = 150 – 0,4 = 149,6 см.

Прогиб центра днища от равномерного давления на него

           

,

Прочность днища обеспечена в центре. Однако по контуру днища будет существенное влияние на напряжённое состояние местный изгибающий момент от внецентренного крепления днища к кольцу жёсткости. Поэтому окончательно суждение  о прочности днища будет дано ниже.