МК_Справочник_том_2

ãäå g – нагрузка от собственного веса и снега на 1 м2 кровли.

401

Изгибающий момент, как для свободно опертой балки с треугольной нагрузкой, равен:

Напряжение в стропильной ноге

Горизонтальные кольца рассчитываются в двух предположениях: первое – когда снеговой нагрузкой загружена внутренняя часть рассматриваемого кольца и второе

–когда снеговая нагрузка находится снаружи рассматриваемого кольца.

Âпервом случае в кольце возникает максимальное растяжение, причем напряжение равно:

во втором случае в кольце возникает максимальное сжатие и напряжение определится по формуле

Кроме воздействия нормальных сил, элементы кольца, как и стропильные ноги, подвергаются воздействию местного изгиба, моменты при котором определя-

Диагонали N при равномерной нагрузке не включаются в работу. В случае разного загружения двух смежных панелей купола в диагоналях возникают растягивающие усилия, равные:

Вертикальные стойки купола рассчитываются на изгиб при ветре (колокол поднят) и на сжатие силами собственного веса и снега при опущенном колоколе. Свободная длина стойки принимается равной геометрической длине за вычетом высоты верхнего и нижнего колец жесткости. При расчете на изгиб от ветра учи- тывается разность ветрового напора и внутреннего давления газа

ãäå W – ветровая нагрузка; p – внутреннее давление газа; l – расчетная длина стойки;

402

403

Ветровая нагрузка на стенку колокола и телескопа определится по формулам:

ãäå Cx – коэффициент обтекания; p – скоростной напор.

При двух телескопах нагрузка на второй из них определяется так же, как и на первый.

Наибольшее усилие в верхних роликах купола возникает при односторонней

а в нижних роликах – от действия ветра, так как усилие в роликах от давления снега обратно направлению усилиям от ветра:

Наибольшее усилие в верхних роликах телескопа возникает от ветрового давления, действующего на телескоп, а также от усилий, передающихся от нижних ро-

а в нижних роликах телескопа – от ветровой нагрузки, действующей непосредственно на телескоп, и небольшой доли давления от внутренних роликов колокола

Внешняя нагрузка на радиально расположенные ролики воспринимается по

ãäå n – количество роликов; Q1 = åP cosϕ – суммарная нагрузка от всех роликов в одной плоскости; Q1 = Q/2 по формуле (14.10).

Расчет площадок может вестись по схеме, указанной на рис.14.8, на усилия, возникающие от активного действия давления роликов, и на реактивные силы от решетчатой оболочки.

Наибольшие поперечные силы и напряжения в раскосах будут возникать в

404

Максимальные сжимающие усилия в стойках:

Вертикальные стойки кроме осевого усилия воспринимают момент от местного изгиба в случаях, когда ролики расположены в пролете между узлами.

Внутренние направляющие телескопа рассчитываются на изгиб от давления роликов при ветре или при одностороннем загружении снегом.

14.3.2. Сухие газгольдеры с гибкой секцией

Сухие газгольдеры являются газгольдерами низкого давления, давление газа в них не превышает 4–5 кПа. Сухие газгольдеры предназначены для хранения обезвоженных газов и газов высокой концентрации. Газгольдер (рис.14.9) состоит из вертикального цилиндрического резервуара, внутри которого расположена шайба. Шайба имеет герметичное днище и вертикальную цилиндрическую стенку. При пустом газгольдере шайба находится внизу и расположена на днище резервуара. При подаче газа в газгольдер шайба под давлением газа поднимается вверх. В ка- честве уплотнения между стенкой резервуара и шайбой служит гибкая секция из резинотканевого материала. Секция имеет форму цилиндра и крепится одним концом к днищу шайбы, другим – к стенке резервуара. Для предотвращения перекоса при подъеме и опускании шайбы предусмотрена выравнивающая система, состоящая из роликов и канатов. С целью создания давления в газгольдере шайба пригружается бетонными грузами.

Рис.14.9. Работа газгольдера с гибкой секцией à – газгольдер пустой; á – газгольдер наполнен газом;

1 – стенка резервуара; 2 – кровля резервуара; 3 – днище резервуара; 4 – каркас шайбы; 5 – днище шайбы; 6 – защитная стенка шайбы; 7 – пригрузка из бетонных грузов; 8 – гибкая секция из прорезиненной ткани; 9 – газоввод; 10 – стояк газосброса; 11 – коробка газосброса; 12 – шток газосброса; 13 – ролики выравнивающей системы; 14 – канаты выравнивающей системы

405

В ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова в разное время разработаны проекты сухих газгольдеров емкостью 100, 300, 600, 1000, 3000, 6000, 10000 м3 (ðèñ.14.10).

Рис.14.10. Сухой газгольдер с гибкой секцией

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Аронов А.Б. Газгольдеры. М.Гостехиздат 1933г.

2.Веревкин С.И., Корчагин В.А. Газгольдеры. М. Стройиздат 1966г.

3.Корниенко В.С., Поповский Б.В., Линевич Г.В. Изготовление и монтаж стальных резервуаров и газгольдеров. М. Стройиздат 1964г.

4.Лессиг Е.Н., Лилеев А.Ф., Соколов А.Г. Листовые металлические конструкции. М. Стройиздат 1970.

5.ÑÍèÏ II-23-81*. Стальные конструкции. М. ЦИТП Госстроя СССР, 1995.

6.ÑÍèÏ 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М. ЦИТП Госстроя СССР 1996.

7.ÑÍèÏ 2.09.03-85. Сооружение промышленных предприятий. М. ЦИТП Госстроя СССР

1986.

406

ГЛАВА 15

РЕЗЕРВУАРЫ

15.1. ÎБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Резервуарами называются сосуды, предназначенные для приема, хранения, технологической обработки и отпуска различных жидкостей: нефти, нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, аммиака, спирта и др.

В зависимости от положения в пространстве и геометрической формы стальные резервуары принято разделять на следующие типы: вертикальные цилиндрические; горизонтальные цилиндрические, сферические и др.

По расположению относительно планировочного уровня строительной площадки резервуары делятся на: надземные, когда днище резервуаров расположено на опорах выше уровня основания – грунта (с зазорами); наземные, когда днище резервуаров непосредственно опирается на основание – грунт (без зазора); подземные, когда верхняя грань или верхняя образующая резервуаров расположена ниже планировочного уровня территории площадки. Вертикальные цилиндрические резервуары выполняют со стационарной крышей, с понтоном и с плавающей крышей.

Резервуары со стационарной крышей в зависимости от конструкции покрытия могут быть разработаны с конической крышей, когда крыша представляет собой распорную конструкцию; со сферической крышей в виде распорной конструкции; с торосферической кровлей и кривизной в двух направлениях и др.

Днище вертикальных цилиндрических резервуаров обычно делают в виде пологой конической конструкции с небольшим углом наклона в сторону центра или к периферии.

Стенка резервуара представляет собой цилиндр, состоящий из поясов, имеющих высоту, равную ширине применяемых листов: 1,5; 2 м и больше при длине листов – 6–8 м и более. Во время эксплуатации герметически закрытых резервуаров со стационарной крышей при их наполнении жидкостью образуется избыточное давление в паровоздушной зоне, а при опорожнении – вакуум. Избыточное давление вызывает в стенке резервуара сверх гидравлического давления дополнительное растяжение, а в крыше – изгибающий момент, нормальную и поперечную силу и краевой эффект по ее контуру.

Вакуум вызывает в конструкциях резервуаров такие же усилия, но обратного знака. Чтобы ограничить избыточное давление и вакуум в принятых проектом зна- чениях, на крыше резервуаров устанавливают аппаратуру, регулирующую их вели- чину в заданных пределах. Для большей гарантии обычно устанавливают два типа аппаратуры: механическую и гидравлическую. В резервуарах со стационарной крышей, относящихся к резервуарам низкого давления, хранятся нефтепродукты с низким потенциалом бензина. Они предназначены для эксплуатации при малой оборачиваемости нефтепродуктов (не более 10 –12 раз в год). Для хранения нефти и легкоиспаряющихся нефтепродуктов при большой оборачиваемости применяются резервуары с плавающей крышей и понтоном. В этих резервуарах практически отсутствуют избыточное давление и вакуум.

Проектом листовых конструкций резервуаров, при соответствующем обосновании, может быть принят как рулонный, так и листовой метод изготовления сосуда. Вертикальные стыки поясов стенки должны располагаться вразбежку.

15.1.1. Стали для несущих элементов резервуаров. Выбор марок сталей для несущих элементов резервуаров (стенки, днища, окрайки днища, покрытия и т.д.) зависит от ряда условий: района строительства (в основном отрицательных температур района); вместимости резервуаров; интенсивности эксплуатации (оборачи-

407

ваемости хранимых продуктов в год); степени агрессивности среды; пожароопасности хранимых продуктов.

Строительными нормами СНиП 2.09.03-85 стальные резервуары отнесены к I- ой и II-ой группам конструкций. К группе I относятся резервуары объемом 10 тыс.м3 и более, к группе II – 5 òûñ.ì3 и менее. В резервуаростроении (не считая изотермических резервуаров) применяется ограниченное число марок сталей: ВСт3, 09Г2С, 16Г2АФ. Для углеродистой стали применяются категории 2–6, а для низколегированной: при температуре t ³ -40° категория 12, а при -40 > t ³ -65°С категория 15. В низкотемпературных (-70°C и ниже) хранилищах применяются специальные марки сталей (никелесодержащие, нержавеющие и др.).

15.2. ÊОНСТРУКЦИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ

Вертикальные цилиндрические резервуары в соответствии с установившимся нормальным рядом проектируются номинальной вместимостью: 100, 200, 300, 400, 700, 1000, 2000, 3000, 5000,10000, 20000, 30000 м3, а также уникальные резервуары объемом 50000 –100000 ì3 и более. Максимальный объем резервуаров со стационарной крышей не должен превышать: при хранении легковоспламеняющихся жидкостей (например, бензина) 20000 м3, при хранении горючих жидкостей (например, мазута) 50000 м3. Эти резервуары относятся к резервуарам низкого давления и рассчитаны на избыточное давление 2 кПа и вакуум 0,25 кПа.

Максимальный объем резервуаров с понтоном для хранения нефти и легковоспламеняющихся жидкостей не должен превышать 50000 м3, а объем резервуаров с плавающей крышей для тех же жидкостей – 120000 ì3. В дальнейшем пределы максимальных объемов могут быть увеличены по мере разработки противопожарных мероприятий.

15.2.1. Конструкция резервуаров со стационарной крышей. В резервуарах со стационарной крышей применяются самонесущие покрытия конической и сфери- ческой формы. Конические покрытия применяются для резервуаров вместимостью до 5000 м3, для больших емкостей (10 тыс.м3 ¸50 òûñ.ì3) применяются сферические покрытия.

Для восприятия распора от покрытия и для обеспечения неизменяемости формы стенки при воздействии ветровой нагрузки и вакуума в резервуарах устанавливаются кольца жесткости в районе соединения крыши со стенкой. В резервуарах вместимостью 50–100 òûñ.ì3 для уменьшения толщины верхних поясов стенки и обеспечения устойчивости и неизменяемости формы оболочки возникает необходимость в установке на стенке промежуточных колец жесткости. На рис.15.1 приведена конструкция резервуара объемом 5000 м3 с конической самонесущей крышей.

15.2.2. Конструкция резервуаров с понтоном. Резервуар с понтоном представляет собой вертикальный цилиндрический резервуар со стационарным покрытием. Внутри резервуара устанавливается металлический понтон, закрывающий зеркало продукта и сокращающий потери нефти и нефтепродуктов от «больших» и «малых» дыханий (рис.15.2). Понтон состоит из понтонного кольца, обеспечивающего плавучесть всего понтона, и центральной части из плоских стальных листов. Понтонное кольцо проектируется двух типов: из замкнутых коробов или из открытых отсеков. В первом случае короба представляют собой закрытые листовые конструкции, имеющие в плане форму трапеции. Во втором случае на круглом днище понтона устанавливаются наружная и внутренняя концентрические стенки, разделяющиеся на отсеки радиальными стенками. Между стенкой резервуаров и наружной стенкой понтонов предусматривается зазор шириной 200–275 мм; для герметизации этого пространства устанавливается уплотняющий затвор жесткого или мягкого типа.

408

409

На рис.15.3 приведен резервуар объемом 50 тыс.м3 с понтоном. Центральная часть понтона толщиной 4 мм состоит из полотнищ, изготовляемых методом рулонирования. Концентрически расположенные элементы отсеков приняты из листов толщиной 5 мм, радиально расположенные – 8 мм. Стенки отсеков сверху окаймлены уголком 50× 5. Наружная стенка отсеков обычно имеет высоту 760 мм, а внутренняя – 510 ìì.

Рис.15.3. Вертикальный цилиндрический резервуар объемом 50 тыс.м3 с понтоном 1 – понтон; 2 – направляющая труба понтона; 3 – сферическая крыша; 4 – шахтная лестница; 5 – закрытые отсеки понтона; 6 – стойки понтона; 7 – днище

Понтонное кольцо в нижнем положении опирается на 32 стойки, расположенные в один ряд по окружности, а центральная часть опирается на 116 стоек, расположенных по пяти концентрическим окружностям. Чтобы предотвратить повороты понтона при его подъеме и опускании под воздействием жидкости, в диаметральном направлении на днище размещают две направляющие трубы, которые наверху свободно устанавливают в патрубки, прикрепленные к покрытию резервуара, а внизу приваривают к днищу.

15.2.3. Конструкция резервуаров с плавающей крышей. Резервуар с плавающей крышей не имеет стационарного покрытия. Его конструкция представлена на рис.15.4. Плавающая крыша состоит из тонколистовой центральной части и закрытых герметичных коробов, образующих замкнутое кольцо, обеспечивающее плаву- честь конструкции. Центральная часть плавающей крыши представляет собой тонкую стальную мембрану, которая приварена к внутреннему контуру коробов. Между наружным контуром плавающей крыши и стенкой резервуара предусматривается зазор 200–275 мм в зависимости от типа уплотняющего затвора.