Назначение размеров резервуара. Расчет стенки резервуара. Расчет конструктивных элементов щитов покрытия

Содержание

 Задание……………………………………………………………………………………………..3                                                                                                     

1.   Назначение размеров резервуара………………………………………………………………...4

2.   Расчет стенки резервуара………………………………………………………………………....4

3.   Расчет конструктивных элементов щитов покрытия…………………………………………...6

4.   Расчет настила……………………………………………………………………………………..6

5.   Расчет поперечных ребер щита…………………………………………………………………..7

6.   Расчет продольной балки щита…………………………………………………………………..7

7.   Расчет центральной стойки……………………………………………………………………….7

8.   Проверка устойчивости положения покрытия………………………………………………….8

9.   Проверка устойчивости формы оболочки……………………………………………………….8

10.   Указания по изготовлению и монтажу резервуара……………………………………………..9

Список литературы………………………………………………………………………………10

Задание

Рассчитать и сконструировать стенку, днище и покрытие вертикального цилиндрического резервуара вместимостью 10000 м³  для хранения жидкости с низкой упругостью паров.

Плотность жидкости ρ=0,0009 кг/см³ .

Место строительства: г. Спасск-Дальний.

Материал резервуара: С-245; Rу=240 МПа.

Сварка листов- электродами марки Э42.

Избыточное давление паров испаряющейся жидкости, направленное наружу, р_о =2 кПа, а вакуум (нагрузку внутрь резервуара) - 250 Па.

Коэффициент надежности по назначению γ_р=1.

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Назначение размеров резервуара.

Наиболее выгодное соотношение между высотой резервуара Н и диаметром D при объеме 10000 м³: Н/ D=1/2-1/5. При этом высота резервуара должна быть кратна ширине листов, а длина полотнища, длине листов. При необходимости добавляется вставка равная 0,5 или 0,25 длины листа; в замыкающем монтажном стыке должна быть предусмотрена нахлестка рулонов по 100 мм в каждую сторону от оси стыка. Лишняя нахлестка перед сваркой обрезается.  Размер листов 1500*6000 мм, после острожки 1490*5980 мм.

Для резервуара объемом 10000 м³ рекомендуемая высота          Нр=12 м (восемь поясов по 1500 мм), а диаметр Dр=32,6 м.

Принимаем: номинальные размеры Н=12 м и D=32,6 м, отношение Н/D≈1/2.

В типовом резервуаре конструктивные размеры по высоте: Н=n*b, где b- ширина листа,            n- число листов по высоте.

n= Нр/b=12/1,49=8,05, принимаем 8 листов, тогда Н=8*1,49= 11,92 м.

Наружный  диаметр м, где V-объем резервуара равный 10000м³

n= π D/L=3,14*32,56/5,98=17 листов.

Внутренний диаметр D_о=D-2t, где t- толщина листа, D_о =32.56-2*0,01=32.54 м.

Крышу резервуара проектируем в виде щитов, состоящих из листов толщиной 2,5 мм, уложенных на каркас из двутавров, швеллеров и уголков. Щиты опираются на центральную трубчатую стойку и корпус резервуара.

Днище, расположенное на песчаном основании, испытывает только сжатие от давления жидкости, поэтому толщину его листов назначаем по конструктивным соображениям. Для типового резервуара принимаем толщину днища 5мм.

Диаметр днища D_b=D+50=32560+50=32610 мм (выступ днища за пределы стенки).

2.  Расчет стенки резервуара.                                

Принимаем высоту уровня залива резервуара Н_о=11,5 м, а с учетом избыточного давления р_о=2кПа условная высота Н= Н_о + р_о /ρ=11,5+2*(100)/0,0009*10⁶=11,72 м. Расчетная схема стенки корпуса резервуара показана на рис. 1.

                    р_о =0,002МПа                                           

 а)                                                 у. ж.                             б)                                                          

       h_р

                         р_х                                8          

          1                     х                r        7            1

                                                            6

h₁     h                                                  5

                                   р_о                     4

                                                            3

                                                            2                                                               

                                                            1        х_о=0,6√rt

                     Ph=(ρh+ р_о)                                                          

                                                              Nх=rρх

                                                                                                     М

 

                                                                                             Рис. 1. Расчетные эпюры давлений на стенку.    

                                                                                            а - эпюра давления жидкости;

                                                                                            б - эпюра момента в месте стыка днища со стенкой.            

 

                                                               Nх=rρх                   рис. 1.  

По высоте резервуара стенка состоит из восьми поясов по 1500 мм. Расчетное сечение каждого пояса расположено на 300 мм выше его нижней кромки, т. е. В сечении, где не учитывается влияние кольцевых швов смежного пояса.

Пояс стенки резервуара из условия обеспечения прочности (по первой группе предельных состояний) рассчитываем по формуле

σ =[(γ_f1ρх+ γ_f2 р_о)r]/t≤γ_сR_ωy  

где γ_f1=1,1 коэф. надежности по нагрузке для гидростатического давления;                                                                         

γ_f2=1,15 то же, для избыточного внутреннего давления;

R_ωy=0,85Rу, расчетное сопротивление сварного шва растяжению.

t==(γ_f1ρх+ γ_f2 р_о)r/ γ_сR_ωy    

   Расчет поясов стенки сведе н в табл. 1.                                                                                            

Табл. 1.

% пояса	Расстояние от верха резервуара, мм		Значение  (х1-340) до расчет. уровня, мм	Внутреннее усилие на пояс (γf1ρх+ γf2 ро)r, Н/см	Расчетная толщина пояса, мм                  при Rωy, МПа		Принятая толщина листов t, мм	Напряжение в поясе σ, МПа
	До низа пояса	До расчет. уровня			240	204
8	1520	1220	880	1794,9	0,9	1,1	5	35,8
7	2980	2680	2340	4150,9	2,1	2,5	5	83,0
6	4400	4140	3800	6506,9	3,3	3,9	5	130,1
5	5890	5590	5250	8846,8	4,6	5,4	5	176,9
4	7340	7040	6700	11186,6	5,8	6,8	7	159,8
3	8840	8540	8200	13607,2	7,0	8,3	9	151,19
2	10340	10040	9700	16027,7	8,3	9,8	10	160,2
1	11840	11540	11200	18073,4	9,4	11,0	11	164,3

Для первого пояса (нижнего) расчет толщины листов для полосы в 1,1 см выполнен следующим образом:

при R_ωy =240 МПа

t=[(γ_f1ρх+ γ_f2 р_о)r]/ γ_сR_ωy=[1,1*0,0009 (10)*1120+1,15*0,002 (100)]1630/0,8*240 (100)=9,4 см

r=D_о/2=3260/2≈1630 см при R_ωy =204 МПа толщина пояса будет t=11 мм

Аналогично выполнен расчет других поясов. Принятые в табл. 1 толщины поясов для конструирования резервуара соответствуют R_ωy =204 МПа, т. е. Для случая полуавтоматической сварки. Для пояса 5-8 назначена толщина листов t=5 мм по конструктивным соображениям.

Проверяем напряжение в нижнем поясе стенки резервуара с учетом действия краевого момента М₁.     

σ =(Т₁/t+6М₁/ t²) ≤γ_сR_у;

М₁=0,1(1,1ρh+1.15 р_о)rt.

Значение момента М₁ максимально на расстоянии х₂=πs/ 4 от днища, где s=0,78.

S=0,78√1630*1,1=33,02 см

Для этого сечения усилие Т₁:

Т₁=(γ_f1ρх+ γ_f2 р_о)r=(1,1*0,0009 (10)*1127,6+1,15*0,002 (100))1630=18570,59 Н/ см;

Расчетный краевой момент равен при упругом защемлении стенки

М₁=0,1(1,1*0,0009 (10)*1127,6+1,15*0,002 (100))1630 *1,1=2042,76 Н·см;

Напряжение в поясе

σ =Т₁/t+6М₁/ t²=18570,59/1,1+6*2042,76/1,1²=185