Содержание
| Введение………………………………………………………………………….. | |
| 1 Исходные данные……………………………………………………………….. | |
| 2 Расчет стенки горизонтального резервуара………………………………… | |
| 3 Расчет днища……………………………........................................................ | |
| 4 Расчет опорного кольца жесткости………………………………………….. | |
| 5 Пожарная безопасность при эксплуатации резервуаров………………… | |
| Список используемых источников……………………………………………… |
Введение
Среди многообразия листовых конструкций можно выделить по принципу единой методики расчета и конструирования цилиндрические резервуары и газгольдеры (низкого давления), которые имеют широкое распространение из-за простоты изготовления и монтажа.
В зависимости от свойств хранимой жидкости, режима эксплуатации и климатических особенностей района строительства определяется форма и тип резервуара. Широкое распространение получили вертикальные и горизонтальные цилиндрические резервуары.
Горизонтальные цилиндрические резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов при избыточном давлении до 70 кПа. В этом случае несущая способность горизонтальных резервуаров определяется по первой группе предельных состояний.
Круглая форма в плане горизонтальных резервуаров вызывает необходимость конструирования покрытий над ними в виде куполов (реже висячих систем).
Исходные данные
Объём горизонтального резервуара: V =35 м3;
Хранимый продукт для горизонтального резервуара: нефть;
Внутреннее избыточное давление для горизонтального резервуара:
Рнизб = 4·10-3 кН/см2;
Вакуум: Рнвак = 0,1·10-3 кН/см2;
Материал конструкций: сталь марки ВСт3сп5-1 (Ry =24 кН/см2);
Расчет стенки горизонтального резервуара
Определяем диаметр резервуара по формуле:
м
Из условия транспортировки по железной дороге примем D =2,9 м, из максимального 3,25 м, радиусом r =1,45 м.
Длина корпуса резервуара при плоских днищах:
Выбираем листы для корпуса 1500×6000 мм; с учетом строжки кромок -
1490×5990 мм.
При ширине листа bл= 1,49 м требуется количество колец (обечаек):
Принимаем nоб =4 шт. Тогда длина резервуара составит:
При этом физический объем резервуара:
Что в пределах допустимого. Фактический объем резервуара меньше заданного на 1,65%
Толщина стенки определяется по формуле:
где 
=1,1
- плотность нефти;
r - радиус резервуара в поперечном сечении;
= 0,8 мм – учет вытяжки металла при вальцовке листов
Если учесть минусовой допуск отклонения толщины листов δ =0,4 мм и припуск но коррозию Δ=0,1 мм, то требуемая толщина стенки составит:
Следует принять толщину стенки 
Проверяем устойчивость стенки, подставляя расчетную толщину стенки:
Вычислим значения нормальных напряжений в стенке резервуара(от вакуума):
Нагрузка от собственного веса резервуара
где 
=1,05
K =1,1-коэффициент, учитывающий наличие ребер жесткости и оборудования на резервуаре;
-78,5 кН/м3-удельный вес стали;
- объем стенки и днищ;
- длина резервуара
К2 =6,28- при плоских днищах
Рассчитаем момент осевого сопротивления кольцевого сечении стенки резервуара:
Напряжение изгиба от собственного веса резервуара:
Определим максимальное и минимальное значения напряжений:
Определение дополнительного коэффициента, учитывающего неравномерность сжатия оболочки по сечению вследствие ее изгиба от собственного веса:
Кольцевые напряжения:
Где 
=0,5- для местности типа В;
Находим коэффициент с: при 
с=0,119
Критические напряжения:
Здесь 
680,0=398,5 см; кольца жесткости учитывались только на опорах.
Таким образом, устойчивость стенки резервуара обеспечена даже без учета промежуточных ребер жесткостей. Однако установка промежуточных ребер обязательна, поскольку 
Расчет плоского днища
Плоское днище через кольцо жесткости, которое является составной частью днища, внецентренно передает усилия на примыкающий к днищу участок стенки, вызывая в нем и периферийной части днища изгибающий момент.
Гидростатическое и избыточное давления вызывают растяжение в днище и сжатие в кольце жесткости. При расчете днища принимают давление равномерно распределенным, соответствующим давлению в центре днища.
Нормальные растягивающие напряжения, возникающие в центре в центре днища, определяются по формуле
Примем кольцо жесткости в плоскости днища из неравнополочного прокатного уголка 110×70×8(Ауг =13,9 см2; Jx0 =172 cм4; y0 =3,61 см; х0 =3,61 см;), tдн =5 мм. С учетом отклонений по толщине листов и припуска на коррозию 
= 4,5 мм.
Рисунок 1- Узел сопряжения днища со стенкой
Суммарное давление жидкости и избыточное давление в центре днища:
Момент инерции сечения кольца жесткости относительно центра днища:
Ордината внешней поверхности уголка относительно центра днища:
Прогиб центра днища от равномерного давления на него 
по формуле:
где 
- коэффициент Пуассона;
- площадь уголка;
Радиальные растягивающие напряжения в центре днища:
где 
- нормальное радиальное напряжение а центре днища; 
D – диаметр сечения резервуара;
-расчетная толщина днища за вычетом припусков на вальцовку, прокат и коррозию;
-прогиб плоского днища в центре
Прочность днища обеспечена в центре. Однако по контуру днища будет оказывать существенное влияние на напряженное состояние местный изгибающий момент от внецентренного крепления днища к кольцу жесткости.
Нормальное радиальное напряжение на контуре днища по формуле:
где α =0,674- коэффициент для мембраны с несмещающимся контуром,
Нормальные напряжение, передающиеся от днища на стенку резервуара в зоне центра тяжести сечения кольца жесткости, определяются по формуле, предварительно вычислим коэффициент деформации днища.
Соответственно, усилие на единицу длинны контура днища
Изгибающий момент в стенке в зоне сопряжения с днищем
где 
Проверим на прочность стенку и днище резервуара в узле их сопряжения.Напряжение в стенке без учета краевого эффекта (tст =4 мм):
Прочность стенки не обеспечена.
Напряжение в днище:
Прочность днища не обеспечена в этой зоне. Следует плоское днище укрепить ребрами жесткости.
Вычислим в зоне сопряжения днища со стенкой изгибающий момент краевого эффекта М 0,предварительно найдем коэффициенты и свободные члены кононического уравнения метода сил:
Определяем коэффициент, зависящий от угла поворота сечений от равномерно распределенных единичных моментов:
Определяем свободный член уравнения метода сил
где 
Подставляем найденные значения в формулу (32):
Отсюда:
Суммарный изгибающий момент в зоне краевого эффекта
Проверим стенку резервуара на прочность в зоне краевого эффекта без учета меридиональных напряжений, величина которых незначительна:
Т.о. прочность стенки обеспечена. Если оставить кольцо жесткости днища как было принято ранее, то толщину стенки необходимо увеличить и принять равной 6 мм.
Проверим на прочность вариант плоско-ребристого днища толщиной 
. Конструкцию принимаем как показано на рис. 2
Рисунок 2- Конструкция плоско-ребристого днища.
Пусть количество радиальных ребер днища 
. Ребро-пластинка толщиной 10 мм и шириной 
(≈ D /20)
Расстояние между осями ребер по контуру днища:
Расчетный пролет полоски днища:
Стрелу прогиба единичной ширины полоски днища, как изгибно- жесткой нити, при расчетном давлении 
и расчетной толщине днища 
приближенно можно определить по формуле:
Распор изгибно-жесткой нити
Коэффициент:
Опорный момент полоски единичной ширины (изгибно-жесткой нити):
Проверка на прочность полоски днища:
Прочность плоского днища с радиальными ребрами обеспечена.
Кольцевые швы, соединяющие днище с кольцом жесткости, воспринимают радиальные усилия по контуру.
Рисунок 3 – Усилия в кольцевом шве.