Проект стального цилиндрического резервуара

Проект стального цилиндрического резервуара

Санкт-Петербургский Государственный

Архитектурно-Строительный Университет

Кафедра металлических конструкций

и испытаний сооружений

Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему

Проектирование вертикального

цилиндрического резервуара для нефтепродуктов

Проект выполнил:

Санкт-Петербург

2000г

пункт 1.1 Определение геометрических размеров резервуара

Обьем резервуара VЗАД=3400 м3, что больше 2000 м3 , таким образом

оптимальную высоту резервуара определим по следующей формуле:

[pic]

где

(с1=0.8 – коэффициент условий работы

(f2=1.1 - коэффициент надежности по нагрузке для гидростатического давления

Rwy=2450 кг/см2 -расчетное сопротивление сварного стыкового шва (Rwy=Ry)

для стали Вст3сп5-1 (лист 4-10 мм)

(=1.1 см - приведенная толщина стенки и кровли (V=3400 м3)

(=0.00075 кг/см3 - обьемный вес жидкости (бензин)

Принимаем предварительно максимальную высоту стенки резервуара hст=16.16 м,

используем листы размером 2*8 м

Nлистов= hст/hлиста=16.16 /1.99=8.12 шт

Округляем количество листов по высоте до 8 шт. тогда окончательная высота

стенки составит Hоконч= 15.92 м

Определяем радиус резервуара r2:

[pic]

Определяем длину рулона

Lр=2*(*r2+0.2=2*3.14*8.25+0.2=52.01 м

Определяем количество листов в рулоне

Lр/lлиста=52.01/7.99=6.51 шт

Принимаем 6.75 шт , тогда LР=6.75*7.99=53.93 м, и уточняем значение радиуса

резервуара r2

r2=LР-0.2/2*(=(53.93-0.2)/(2*3.14)=8.56 м

Табл.1 Генеральные размеры резервуара

|V,м3 |Hст,м |r2, м |H/D |Lстенки, м |

|3662 |1.99*8=15.92|8.56 |0.92 |53.73 |

cтр.2

Пункт 1.2 Определение толщины стенки резервуара.

Рис.1

Таблица 2. Определение толщины стенки резервуара

|Номер|Высота |(*(f2*y|Pизб*(|(2)+(3|tвыч,|tпрнн|tокон|Марка |

| |столба |i |f3кПа |), | |я-тое|ч, |стали |

|сечен|жидкости|кПа | |кПа |cм |, |мм | |

|ия | | | | | |мм | | |

|i |yi ,м | | | | | | | |

|0 |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |

|1 |15,92 |131,34 |26,4 |157,74|0,69 |7 | |Вст3сп5-|

| | | | | | | | |1 |

|2 |13,93 |114,92 |26,4 |141,32|0,62 |7 | |Вст3сп5-|

| | | | | | | | |1 |

|3 |11,94 |98,50 |26,4 |124,9 |0,55 |6 | |Вст3сп5-|

| | | | | | | | |1 |

|4 |9,95 |82,08 |26,4 |108,48|0,47 |5 | |Вст3сп5-|

| | | | | | | | |1 |

|5 |7,96 |65,67 |26,4 |92,07 |0,40 |4 | |Вст3сп5-|

| | | | | | | | |1 |

|6 |5,97 |49,25 |26,4 |75,65 |0,33 |4 | |Вст3сп5-|

| | | | | | | | |1 |

|7 |3,98 |32,83 |26,4 |59,23 |0,26 |4 | |Вст3сп5-|

| | | | | | | | |1 |

|8 |1,99 |16,41 |26,4 |42,81 |0,19 |4 | |Вст3сп5-|

| | | | | | | | |1 |

Требуемая толщина стенки резервуара определяется по формуле:

где

(=0,75т/м3 обьемный вес бензина

(f2=1,1 коэффициент надежности по нагрузке для жидкости

Pизб=2,2*1 =2,2 т/м2 Избыточное давление паров бензина, соответствующее

2200 мм вод. столба

(f3=1,2 коэффициент надежности по нагрузке для избыточного давления

r2=8,56м

Rwy=2450 кг/см2 -расчетное сопротивление сварного стыкового шва (Rwy=Ry)

для стали Вст3сп5-1 (лист 4-10 мм)

(с1=0.8 – коэффициент условий работы стенки резервуара

стр.3

Пункт1.3 Расчет стенки резервура на устойчивость

Определение критических напряжений:

а) мередиональных ((cr1)

[pic]

где с-коэффициент принимаемый по отнощению r2/tmin=856/0.4=2140; c=0.07

E=2*106 кг/см2

tmin=4 мм=0.4 см

б) кольцевых ((cr2)

[pic]

[pic]

E=2*106 кг/см2

tcр=(4*4+2*7+6+5)/8 мм=5,125 см

h=Hст-0.33hvar=1592-0.33*796=1329,32 см

hvar=1.99*4=796 см

Сбор продольных сжимающих нагрузок

( P2=(PВАК*(F3+qВ*с2*(F4)*nc=(0.01*1.2+0.006*0.5*1.4)*0.9= 0,01458 кг

( (2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.4= 31,20 кг/см2

PВАК=100 мм.вод.ст=1 кПа=0.01 кг/см2 (F3=1.2

qВ=0.6 кПа =0.006 кг/см2 (V район по ветру) с2=0.5 (F4=1.4 nc=0.9

Сбор кольцевых сжимающих нагрузок

( P1=gкров*(F1+(Pснег*(F5+Pвак*(F3-qВ*с1*(F1)*nc=0.0039*1.1+

+(1.6*0.007+0.01*1.2-0.006*0.952*0.9)*0.9= 0,0205кг

PВАК=100 мм.вод.ст=1 кПа=0.01 кг/см2 (F3=1.2

gкровли=(0.35-0.30)/(5000-3000)*3662+0.3=0,39 кН/м2=0.0039 кг/см2 (F1=1.1

Pснег= 0.7 кПа=0.007 кг/см2 (II снеговой район)

(F5=1.6

qВ=0.6 кПа=0.006 кг/см2 (V район по ветру)

с1=0.6*H/D+0.4=0.6*0.92+0.4=0,952 (‘F4=0.94

( (1=P1*r2/2tст+(F1*(*b*nпоясов= 0.0205*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*4= 28,80

кг/см2

(=7.85 т/м3=7850кг/м3=7850/(100*100*100)= 0,00785 кг/см3

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

(1/(cr1+(2/(cr2 1

Требуется установка ребер (колец) жесткости. Устанавливаем одно ребро

жесткости на отметке 7.96м (середина высоты резервуара), тогда ;

(cr1=68.69 кг/см2

[pic]

(1=P1*r2/2tст+(F1*(*b*nпоясов= 0.0298*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*4= 28,80

кг/см2

(2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.4= 31,20 кг/см2

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

(1/(cr1+(2/(cr2 1

Требуется установка дополнителных ребер (колец) жесткости. Устанавливаем

два кольца жесткости на отметках 5.97м и 9.95 м , тогда ;

(cr1=68.69 кг/см2

[pic]

(1=P1*r2/2tст+(F1*(*b*nпоясов= 0.0205*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*3= 26,62

кг/см2

(2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.4= 31,20 кг/см2

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

(1/(cr1+(2/(cr2 1

Требуется установка дополнителных ребер (колец) жесткости. Устанавливаем

три кольца жесткости на отметках 3.98 м и 7.96 и 11.94 м , тогда ;

(cr1=68.69 кг/см2

[pic]

(1=P1*r2/2tст+(F1*(*b*nпоясов= 0.0205*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*2= 25,06

кг/см2

(2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.4= 31,20 кг/см2

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

(1/(cr1+(2/(cr2 1

Увеличиваем толщину листов верхней части стенки до 5 мм, тогда;

[pic]

где с-коэффициент принимаемый по отнощению r2/tmin=856/0.5= 1712; c=0.07

[pic]

(1=P1*r2/2tст+(F1*(*b*nпоясов= 0.0205*856/2*0,5+1.1*0.00785*199*2= 20.67

кг/см2

(2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.5= 24,96 кг/см2

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

(1/(cr1+(2/(cr2 Rth*(c= 1190,48 кг/см2

Условие не выполняется следовательно увеличиваем катет шва kf=7мм

Wf=((f*kf)2/6=(0.7*0.7)2/6= 0,0400см3

[pic] 1275,56 кг/см2> Rth*(c= 1190,48 кг/см2

Условие не выполняется следовательно увеличиваем стенку до 8 мм

И катет шва до kf=8мм

MY=0.1*p*r2*tст

MY=0.1*1.57*856*0.8= 107,51 кг*см

p1=( Pизб*(f3+ (f4*с1*qв)nc-(f1’*gкр-(f1’*gст

p1=(0.22*1.2+1.4*0.952*0.006)0.9-0.95*0.0039=0,244-0,00371= 0,241

(1=P1*r2/2tст-(f1’*gкр-(f1’*gст =0.241*856/2*0.8-0.95*0.00785*199*8*0.8=

= 147,35- 8,31= 139,04 кг/см2 128,935- 9,50= 119,44 кг/см2

Wf=((f*kf)2/6=(0.7*0.8)2/6= 0,0523см3

[pic] 1113,13 кг/см2< Rth*(c= 1190,48 кг/см2

Условие прочности выполняется следовательно окончательно принимаем толщину

нижнего листа стенки резервуара 8 мм и катет шва kf=8мм

Расчет анкерного крепления стенки

Подъемная сила Nп будет равна

NП=(f3*Pизб*(*r2=1.2*0.22*3.14*8562= 607409 кг

Удерживающая сила Nуд

Nуд=(f1(gкровли+gстенки+gокрайков)=0.9(8973+47027+1827,2)= 52045 кг

gкровли=0.0039*(*r2=0.0039*3.14*8562= 8973 кг

gстенки=0.007*7850*0.01*15.92*2*(*r= 47027 кг

gокрайков=0.2* gднища=0.2*9136= 1827,2 кг

gднища=tднища*(*(r+5)2=0.5*3.14*(861)2*0.00785= 9136 кг

Nанкерн.болтов= NП- Nуд=607409-52045= 555364 кг

Количество анкерных болтов при установке их через 1510 см

(10 град.) равно 36 штук

Усилие на один болт

Nанк.болта=Nанк.болт.общ/nболтов=555364/36= 15427 кг

Применяем болты нормальной точности из стали марки Вст3кп2

с расчетным сопротивлением стали растяжению

145 мпа(1500 кг/см2)

Требуемая площадь анкерного болта

Aтр.болта.нт=Nболта/Rболта=15427/1500= 10,3 см2

Диаметр болта принимаем 42 мм с Аб.нт=11.3 см2

Определим высоту ребра (4 шт), из длины сварных швов учитывая

Срезы 20 х 20 с обоих сторон

Требуемая длина сварных швов lw при катете шва 6 мм

lw= Nболта/4(f*kf*Rwf=15427/4*0.6*0.9*1848= 3,9+1+4=8.9 см

При полуавтоматической сварке проволокой СВ-08А с

Rwun=4200 кг/см2 и Rwf=4200*0.55/1.25= 1848 кг/см2

В нижнем положении и диаметре проволоки 1.4-2 мм

Коэффициент (f=0.9

Принимаем конструктивно hст=20 см

Определяем толщину накладной пластины из стали Вст3сп5

С RY=2400 кг/см2 при lпластины=120 мм

Мпластины= Nболта* lпластины/4=15427*12/4= 46281 кг*см

Wтр= Мпластины/ RY=46281/2400= 19,28 cм3

Ширина пластины b=180 мм

Толщина пластины [pic]= 2,54 см

Принимаем размеры пластины 18 х 2.6 см

Кольцо жесткости принимаем из уголка с полкой b=(1/100D=

=0.01*856*2= 17,12)=18см т.е неравнопол.уголок 180 х 110 х 10

Расчет торосферической кровли

Сбор нагрузок

P(= gкровли*(f1+((f5*PСНЕГ+(f3*Pвакуума)*0.9=

=0.0039*1.05+(1.6*0.007+1.2*0.01)0.9=0,0250 кг/см2

P(= -gкровли*(f1’+((f3*Pизб+(f4*qв*с1)0.9=

=-0.0039*0.9+0.9(1.2*0.22+1.4*0.006*0.952)= 0,241 кг/см2

Проверка средней части оболочки по прочности

Предварительно принимаем толщину листов кровли tоб=5мм

[pic]

(=0.241*856/2*0.5= 206,3 кг/см2 (Rwy*(c=2450 кг/см2

прочность в средней части кровли обеспечена

Проверка средней части оболочки по устойчивости

[pic]

(CR=0.1*2100000*0.5/856 =122,7 кг/см2

(=0.025*856/2*0.5= 21,4 кг/см2 ((CR=122,7 кг/см2

Устойчивость в средней части кровли обеспечена

Проверка оболочки в месте примыкания ее к стенке по устойчивости

[pic]

P(=0,241 кг/см2 ( 1/4*1.21*(0.52/8562-2*333.842)= 0,3025*2100000*

*4,90e-7= 0,311 кг/см2

Устойчивость оболочки в месте примыкания кровли к стенке обеспечена.

Окончательно принимаем толщину листов кровли tоб=5мм

-----------------------

[pic]