Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ

Уточним толщину стенки на этом участке из условия Н_ст < , =728,093м:

Принимаем ближайшее  большее по ГОСТу: 17 мм.

 

 

ЧАСТЬ 2

Проектирование  резервуара для хранения нефтепродукта

1. Определение оптимальных габаритов и конструирование стенки

 

Исходные данные:

Тип резервуара – вертикальный цилиндрический со стационарной крышей;

Емкость – 8000 м³;

Жидкость – мазут,  ρ_ж=0,79 т/м³;

Материал конструкций  – спокойная сталь класса прочности  С255 по ГОСТ 27772-88 без учета требований по ударной вязкости (R_y=24кН/см²).

Решение:

Принимая R_y = 24кН/см², Δ=1.65см, γ_с=0,8 и γ_ж=1,1 , находим

По табл. диаметр резервуара (при V=8000м³) больше 16 м. Минимальная толщина стенки из конструктивных соображений по табл. t_min=6 мм.

Для определения точного  значения оптимальной высоты можно  использовать уравнение

Из уравнения возможно получить H_опт методом подбора. Исходя из рекомендаций для типовых проектов примем высоту корпуса (стенки) Н=18м.

Принимаем листы размером 1500×6000 мм (с учетом швов 1490×5980 мм). Стенку компонуем из 12 поясов общей высотой Н=12×1,49=17.88 м.

Требуемая длина развертки  стенки резервуара:

м

где Н₁=Н-0,3=17.88-0.3=17.58 м – высота залива резервуара продуктом.

 

Количество листов в одном кольце

Примем n_л=12,5 шт.

При этом фактическая  длина развертки получится:

Фактический диаметр резервуара:

Фактический объем резервуара:

Расхождение с заданным объемом составляет

, что допустимо.

Вывод:

Принимаем к проектированию резервуар габаритами HxD = 18x23,8; составленный из 12 поясов по 12,5 листов размера 1500х6000 мм в поясе. Всего листов на стенку 150 шт.

 

 

2. Определение толщин  листов стенки

 

2.1 Сбор нагрузок на  стенку:

 

-от веса крыши, приняв g_кр=5 кг/м³ на 1 м² днища

 

- от снега для V снегового района S = 3,2 кПа

 

- от избыточного давления

 

- от вакуума

 

- от ветра на стенку (в виде условного вакуума)

• для II ветрового района w₀ = 0,23 кПа
• для типа местности А при высоте 20 м k₀ = 1,25
• аэродинамический коэффициент с = 0.5

 

- от ветра на крышу 

• аэродинамический коэффициент с = 0.6

 

- от гидростатического  давления жидкости

 

2.2 Предварительный механический расчет.

 

Устанавливаем минимальную  необходимую толщину верхнего пояса  стенки. По табл. t_k =7 мм. Принимая минусовой допуск на прокат δ=0,5мм и припуск на коррозию с=0,1мм, получим

Принимаем t_min=8 мм

 

 

 

2.3 Определение границы зоны устойчивости.

 

По формуле определяем значение H^*.

 

В этих пределах толщина  стенки может быть постоянной и равной минимальной необходимой толщине.

 

2.4 Определение толщины  стенок нижних поясов.

 

Будем конструировать стену  из листов формата 1500х6000мм.

 

Определяем минимальные  расчетные толщины в низлежащей части стенки t_c для условий эксплуатации, принимая z_ж,i=H_i-0,3м.

 

 

Первый пояс: при Н₁=18м, z_ж1=17,7м.

 

Принимаем t₁=11мм.

 

Второй пояс: при Н₂=16,5м, z_ж2=16,2м.

 

Принимаем t₂=11мм.

 

 

 

Третий пояс: при Н₃=15м, z_ж3=14,7м.

Принимаем t₃=10мм.

 

Четвертый пояс:  при Н₃=13,5м, z_ж3=13,2м.

Принимаем t₄=9мм.

 

Остальные толщины стенки должны быть не менее 9мм.

 

2.5 Конструкция стенки

 

Стенка состоит из 12 поясов (~1,5м – ширина пояса): 12х1,5=18м=H. Толщины нижних четырех поясов определены по прочности. Высота верхних восьми поясов составляет 12м, что меньше H*=13,48м. следовательно, толщина верхних восьми поясов может быть принята постоянной и равной минимальной.

 

t	Принятые, мм
t1	11
t2	11
t3	10
t4	9
t5	8
t6	8
t7	8
t8	8
t9	8
t10	8
t11	8
t12	8

 

 

3. Конструирование и  расчет днища

 

Сконструируем днище  резервуара при найденных габаритах резервуара

HxD = 18х23,8м.

Центральную часть днища  конструируем из листов 1500×6000 мм толщиной 6мм в виде рулонируемых полотнищ. Для стенки при толщине нижнего пояса равной t₁=11мм минимальная толщина листов окраек по таблице 9мм.

 

 

Определим конструкцию центральной части:

 

Округляем до 7 листов и принимаем следующие размеры листов:

 

• центральный лист шириной 6 м, из 4   листов.
• верхний лист шириной 4.5 м, из трех листов.

 

 

Всего стандартных листов на днище

 

Принимаем 50 листа.

 

 

 

 

4. Расчет и конструирование элементов покрытия

 

4.1 Установление габаритных размеров сферического покрытия

 

Назначаем стрелку подъема f и вычисляем радиус сферы купола

Стрелка подъема купола f:

 м

Радиус сферы:

 

 

Центральный угол сферы:

 

 

отсюда α/2=18,92°, α=37,84°.

Длина дуги купола в вертикальной плоскости:

 

 м

 

Половину дуги следует  разделить на целое число ярусов щитов покрытия и выделить радиус верхнего центрального кольца. Примем длину яруса по дуге окружности l⁰_щ=9м, тогда войдет два яруса, при этом радиус центрального кольца

 м

 

Определяем число щитов  в одном ярусе, исходя из ширины щита по опорному кольцу b₀=3,0 м. Количество щитов в одном ярусе:

м

 

Примем n_щ=25шт.

Купол собирается из двух типов трапециевидных ярусов, изготовленных на заводе.

 

Ширина щитов ярусов:

b₀=3,0м;

м

 

 

4.2 Сбор нагрузок на купол

 

Нагрузки вертикального  направления определяются по формулам

- направленные вниз

кН/

- направленные вверх

 кН/

 

так как q₁ имеет отрицательное значение, то в дальнейшем расчете учитываются нагрузки, направленные только вниз.

 

 

4.3 Расчет радиального ребра купола

 

Наиболее напряженным  будет радиальное ребро между  опорным и вторым кольцами. Расчетная  схема радиального ребра купола изображена на рис.

Рис. Расчетные схемы  радиального ребра купола на нагрузки:

а) горизонтальную; б) вертикальную; в) местную.

Интенсивность нагрузки на опорное  радиальное ребро:

 кН/м

 кН/м

 

 

Найдем наибольшее значение изгибающего  момента в опорном ребре от распределенной нагрузки рис.

 

Рис. Схема загружения опорного ребра распределенной нагрузкой

 

Левая опорная реакция

 

 

Найдем положение сечения  с наибольшим изгибающим моментом по формуле (3.52) [1]

м

 

где Δq=q_p,1-q_p,2=4,83-3,29=1,54кН/м.

 

Максимальное значение изгибающего момента в этом сечении

кН*м

 

кН/м

 

Радиальные ребра конструируем из двутавра из стали марки ВСт3пс6-1 (R_у=24кН/см²).

Потребный момент сопротивления  сечения

 

 

 

 

 

 

 

 

Считаем, что настил приваривается  к радиальным и поперечным ребрам щитов, тем самым обеспечивается устойчивость ребра. Поэтому радиальное ребро будем рассчитывать только на прочность.

 

Рис. Сечение радиального  ребра

 

Принимаем ребро в  виде двутавра №22 с