Расчёт и проектирование горизонтального газгольдера, страница 5

Результирующее напряжение в шве

Принимаем все швы кольцевыми.

1.8 Расчёт опорного кольца жёсткости резервуара

В опорных сечениях стенка резервуара укрепляется кольцом жёсткости, в плоскости которого размещена диафрагма в виде одного или двух горизонтальных стержней, квадрата или треугольника. Треугольные диафрагмы применяют для резервуаров объёмом 50 м3 и более. При меньших объёмах достаточно укреплять кольцо жёсткости одним горизонтальным стержнем, располагаемым обычно на уровне верха седловой опоры.

Седловые опоры бывают с углами охвата резервуара 600, 900, 1200. Наиболее рациональная седловая опора с углом охвата 1200 (рис 5).

Ширина седловой опоры при объёме 50 м3 равна 300 мм.

Рассчитывают опорное кольцо жёсткости совместно с диафрагмой, как статически неопределённую систему. В сечениях кольца от собственного веса резервуара и

Рисунок 5 – Схема седловой опоры с углом охвата 1200 и диафрагмой в виде треугольника

гидростатического давления жидкости при полном заполнении резервуара возникают изгибающие моменты Мк. продольные Nk и поперечные силы Qk. Изгибающий момент определяется по формуле [6]

продольное усилие по формуле

,

где коэффициенты и  определяются по рис. 6 для диафрагмы в виде треугольника,

 - плотность жидкости;

;

G – собственный вес резервуара с оборудованием.

Рисунок 6 – Эпюры коэффициентов для М и N кольца, укреплённого треугольником

Следует иметь в виду, что усилия, определяемые выше, приходятся на два кольца.

На прочность проверяется обушок уголка, так как конец пера уголка, приваренный к стенке, будет работать совместно со стенкой.

,

где = 1.

Усилия и  должны быть со своими знаками. Сечения уголков задаются, проверяют их и в случае надобности корректируют.

Сварные швы, прикрепляющие опорное кольцо жёсткости к стенке, передают на кольцо сдвигающие усилия Т от гидростатического давления жидкости Тж и веса резервуара Тс.в..

Максимальное сдвигающее усилие Т, приходящееся на два опорных кольца, находится в сечении стенки на уровне горизонтального диаметра, то ести при , и определяется по формуле

Т = Тж + Тс.в..

Рассматриваемые сварные швы проверяют по металлу шва

и по металлу границы сплавления

,

где - катет сварного шва, принимаемый равным 4 мм;

 и – коэффициенты проплавления сварного шва.

1.9 Расчёты опорного кольца жёсткости с диафрагмой в виде треугольника

Требуется проверить сечение опорного кольца жёсткости в виде неравнополочного уголка 100 (Ак = 9,58 см2, Wx,max = 30,43 см3; Wx,min = 14,46 см3) для резервуара радиусом r = 150 см, длиной 710 см, tст = 2,7 мм, в котором хранится жидкость плотностью . Кольцо жёсткости укреплено диафрагмой в виде треугольника (стержни – из ). Днища – плоские ребристые.

Опорное кольцо жёсткости резервуара воспринимает нагрузку в виде собственного веса резервуара и гидростатического давления жидкости. Определим собственный вес порожнего резервуара с оборудованием

Равномерно распределённая нагрузка от собственного веса резервуара

 = 0,0285 кН/см.

Максимальный изгибающий момент в сечении кольца

на два кольца.

продольное усилие в сечении опорного кольца (рис. 7)

- на два кольца.

Нормальное напряжение в сечении кольца

,

Усилия и  должны быть со своими знаками. Сечения уголков задаются, проверяют их и в случае надобности корректируют.

Рисунок 7 – Опорное кольцо жёсткости с треугольной диафрагмой

Проверим на прочность и устойчивость стержни диафрагмы.

Сжимающие усилия в наклонных стержнях диафрагмы

.

Растягивающее усилие в горизонтальном стержне диафрагмы

= 89,6 кН.

Проверка горизонтального стержня на прочность

Уменьшим сечение горизонтального стержня и примем  (Ак = 4,8 см2):

.

Проверка наклонных стержней на устойчивость.

Длина стержня

Для уголка  минимальный радиус инерции  гибкость стержня