Скачать .docx  

Реферат: 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:

где

g с1 =0 .8 – коэффициент условий работы

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

Rwy =2450 кг м 2 -расчетное сопротивление сварного стыкового шва (Rwy =Ry ) для стали Вст3сп5-1 (лист 4-10 мм)

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

r =0 .000 7 5 кг м3 - обьемный вес жидкости (бензин)

Принимаем предварительно максимальную высоту стенки резервуара h ст =16 .16 м , используем листы размером 2*8 м

N листов = h ст /h листа =16.16 /1.99=8.12 шт

Округляем количество листов по высоте до 8 шт . тогда окончательная высота стенки составит H оконч = 15 .92 м

Определяем радиус резервуара r2 :

Определяем длину рулона

Lр =2* p *r2 +0.2=2*3.14*8.25+0.2=52.01 м

Определяем количество листов в рулоне

L р /l листа =52 .01/7.99=6.51 шт

Принимаем 6.75 шт , тогда L Р =6 .75*7.99=53.93 м , и уточняем значение радиуса резервуара r2

r2 =L Р -0.2/2* p =(53.93-0.2)/(2*3.14)=8.56 м

Табл .1 Генеральные размеры резервуара

V, м3

H ст , м

r2 , м

H/D

L стенки , 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

сечения i

Высота столба жидкости

yi , м

r*gf2* yi

кПа

Pизб* gf3 кПа

(2)+(3),

кПа

t выч ,

t прння-тое ,

мм

t оконч ,

мм

Марка

стали

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

r =0,75 т / м3 обьемный вес бензина

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

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

2200 мм вод . ст олба

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

r 2 =8,56 м

Rwy =2450 кг м 2 -расчетное сопротивление сварного стыкового шва (Rwy =Ry ) для стали Вст3сп5-1 (лист 4-10 мм)

g с1 =0 .8 – коэффициент условий работы стенки резервуара

стр.3

Пункт1.3 Расчет стенки резервура на устойчивость

Определение критических напряжений:

а) мередиональных ( s cr1 )

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 ( s cr2 )

E=2*106 кг/см2

t =(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 * g F3 +qВ2 * g F4 )*nc =(0.01*1.2+0.006*0.5*1.4)*0.9= 0,01458 кг

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

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

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

Сбор кольцевых сжимающих нагрузок

· P1 =gкров * g F1 +(Pснег * g F5 +Pвак * g F3 -qВ1 * g 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 g F3 =1.2

gкровли =(0.35-0.30)/(5000-3000)*3662+0.3=0,39 кН/м­­­­ 2 =0.0039 кг/см2 g F1 =1.1

Pснег = 0.7 кПа=0.007 кг/см2 (II снеговой район) g 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 g F4 =0.9 4

· s 1 =P1 *r2 /2tст + g F1 * r *b*nпоясов = 0.0205*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*4= 28,80 кг/см2

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

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

s 1/ s cr1+ s 2/ s cr2 <= g c2=1

28.80/68.69+31.20/10.90= 0,41+ 2,86= 3.27>1

Требуется установка ребер (колец) жесткости. Устанавливаем одно ребро жесткости на отметке 7.96м (середина высоты резервуара), тогда ;

s cr1=68.69 кг/см2

s 1 =P1 *r2 /2tст + g F1 * r *b*nпоясов = 0.0298*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*4= 28,80 кг/см2

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

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

s 1/ s cr1+ s 2/ s cr2 <= g c2=1

28.80/68.69+31.20/12.55= 0,41+ 2,48=2.85>1

Требуется установка дополнителных ребер (колец) жесткости. Устанавливаем два кольца жесткости на отметках 5.97м и 9.95 м , тогда ;

s cr1=68.69 кг/см2

s 1 =P1 *r2 /2tст + g F1 * r *b*nпоясов = 0.0205*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*3= 26,62 кг/см2

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

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

s 1/ s cr1+ s 2/ s cr2 <= g c2=1

26.62/68.69+31.20/16.73= 0,39+ 1,86=2.25>1

Требуется установка дополнителных ребер (колец) жесткости. Устанавливаем три кольца жесткости на отметках 3.98 м и 7.96 и 11.94 м , тогда ;

s cr1=68.69 кг/см2

s 1 =P1 *r2 /2tст + g F1 * r *b*nпоясов = 0.0205*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*2= 25,06 кг/см2

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

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

s 1/ s cr1+ s 2/ s cr2 <= g c2=1

25.06/68.69+31.20/25.09= 0,36+ 1,24=1.6>1

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

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

s 1 =P1 *r2 /2tст + g F1 * r *b*nпоясов = 0.0205*856/2*0,5+1.1*0.00785*199*2= 20.67 кг/см2

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

Проверка устойчивости

Условие устойчивости стенки

s 1/ s cr1+ s 2/ s cr2 <= g c2=1

20.67/85.86+24.96/35.07= 0,24+ 0.71=0.95<1

Условие устойчивости выполняется следовательно оставляем текущую конструкцию стенки резервуара:

1,2,3,4,5 листы сверху приняты толщиной 5мм, 6лист -6мм, 7,8 листы -7 мм.

Установлены три кольца жесткости на отметках 3.98 м и 7.96 и

11.94 м

Расчет сопряжения стенки с днищем

MY =0.1*p*r2 *t ст

P= r * g f2 *H+P изб * g f3

P=0.00075*1.1*1592+0.22*1.2=1.57 кг/см2

MY =0.1*1.57*856*0.7= 94,1 кг*см

кг/см2

для резервуаров высокого давления необходимо учитывать растягивающие усилия от P изб и ветровой нагрузки s 1

p1 =( P изб * g f3 + g f4 1 *qв )nc g f1 *g кр - g f1 *g ст

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

s 1 =P1 *r2 / 2tст - g f1 *g кр - g f1 *g ст =0.241*856/2*0.7-0.95*0.00785*199*8=

= 147,35- 8,31= 139,04 кг/см2

Суммарное напряжение s s

s s = s M + s 1 =1152.24-139.04= 1013,2 кг/см2 <RY * g C =2450*0.8= 1960 кг/см2

Принимаем крепление стенки к днищу двумя угловыми швами

Условие прочности сварного шва по металлу шва :

Сварку ведем полуавтоматическим способом , с применением сварочной проволоки Св-08А с Rwun =4200 кг/см2

Rwf =0.55 Rwun / g wm =0.55*4200/1.25= 1848 кг/см2

1) Катет шва принимаем kf = 5мм ; b f =0.7

Wf =( b f *kf )2 /6=(0.7*0.5)2 /6= 0.0204 см3

2445,41 кг/см2 < 1848*1*1 кг/см2

2) Катет шва принимаем kf = 6мм ; b f =0.7

Wf =( b f *kf )2 /6=(0.7*0.6)2 /6= 0,0294 см3

1716,20 кг/см2 <1848*1*1 кг/см2

Условие прочности металла шва выполняется

Производим поверку крепления стенки к днищу на отрыв :

Rth =0.5*Run / g wm =0.5*2500/1.05= 1190,48 кг/см2

1716,20 кг/см2 > Rth * g c = 1190,48 кг/см2

Условие не выполняется следовательно увеличиваем катет шва kf = 7мм

Wf =( b f *kf )2 /6=(0.7*0.7)2 /6= 0,0400 см3

1275,56 кг/см2 > Rth * g 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 *t ст

MY =0.1*1.57*856*0.8= 107,51 кг*см

p1 =( P изб * g f3 + g f4 1 *qв )nc- g f1 *g кр - g f1 *g ст

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

s 1 =P1 *r2 / 2tст - g f1 *g кр - g f1 *g ст =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 =( b f *kf )2 /6=(0.7*0.8)2 /6= 0,0523 см3

1113,13 кг/см2 < Rth * g 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 N п будет равна

NП =gf3 *Pизб *p*r2 =1.2*0.22*3.14*8562 = 607409 кг

Удерживающая сила N уд

Nуд =gf1 (gкровли +gстенки +gокрайков )=0.9(8973+47027+1827,2)= 52045 кг

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

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

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

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

N анкерн.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 /4bf*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 bf=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 = 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 * gf1+ (gf5* PСНЕГ +gf3 *Pвакуума )*0.9=

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

P­= -gкровли * gf1 ’+(gf3 *Pизб +gf4 *qв1 )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

s=0.241*856/2*0.5= 206,3 кг/см2 <Rwy* gc =2450 кг/см2

прочность в средней части кровли обеспечена

Проверка средней части оболочки по устойчивости

sCR =0.1*2100000*0.5/856 =122,7 кг/см2

s=0.025*856/2*0.5= 21,4 кг/см2 <sCR= 122,7 кг/см2

Устойчивость в средней части кровли обеспечена

Проверка оболочки в месте примыкания ее к стенке по устойчивости

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 t об =5мм