Вертикальные резервуары

1.

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ
Выполнила: Лыскова Т.Е.
Группа: СТ-480002

2.

НАЗНАЧЕНИЕ
• Резервуар вертикальный
цилиндрический стальной
- наземное строительное
сооружение,
предназначенное для
приема, хранения,
измерения объема и
выдачи жидкости.
ГОСТ 31385-2016 «Резервуары
вертикальные цилиндрические
стальные для нефти и
нефтепродуктов»

3.

УСТРОЙСТВО
РЕЗЕРВУАРА

4.

Световой люк
Лестница
Люк-лаз

5.

Дыхательные клапаны
Отмостка
Патрубки
Световой люк

6.

КЛАССИФИКАЦИЯ
Назначение
Конструктивное
решение
Давление
Расположение
Режим
эксплуатации
Способ
использования
Степень
опасности

7.

По назначению
Водяные
Для сжиженных
газов
Нефтяные
Для питьевой воды
•Для нефти и
светлых
нефтепродуктов
Пожарные
•Для темных
нефтепродуктов
Для воды
технологического
назначения
•Для
нефтесодержащих
житкостей
Для химических
продуктов

8.

По
конструктивному
решению
Цилиндрические
Прямо- и
многоугольные
Шаровые
Сложной формы

9.

По расположению
относительно планировочной
отметки земли
Надземные
Наземные
Подземные
По оперативному использованию
Ёмкости для
выполнения
технологических
операций
‒
Длительного
хранения
Отстойники
Ёмкости для
смешения

10.

По величине
избыточного
давления
Атмосферного
• Нет избыточного
давления
Низкого
• Менее 2 кПа
Повышенного
• От 2 до 7 кПа
‒
Высокого
Более 7 кПа

11.

По режиму
эксплуатации
По степени
опасности
1 класс
Температура
воздуха
• Объём более
50 000 м3
2 класс
• От 20 000 м3
до 50 000 м3
С подогревом
3 класс
• От 10 000 м3
до 20 000 м3
Изотермические
4 класс
• Менее 10 000
м3

12.

РЕЗЕРВУАРЫ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ
СТАЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ

13.

Р Е З Е Р ВУА Р С О
С ТА Ц И О Н А Р Н О Й
КРЫШЕЙ БЕЗ ПОНТОНА
(РВС)
1 - стенка;
2 - днище; 3 - стационарная
крыша; 4 - дыхательный
клапан

14.

Р Е З Е Р ВУА Р С О
С ТА Ц И О Н А Р Н О Й
КРЫШЕЙ С ПОНТОНОМ
(РВСП)
1 - стенка; 2 - днище; 3 стационарная крыша; 5 понтон; 6 - уплотняющий
затвор; 7 - вентиляционный
проем

15.

Р Е З Е Р ВУА Р С
П Л А ВА Ю Щ Е Й К Р Ы Ш Е Й
(РВСПК)
• 1 - стенка; 2 - днище; 8 ветровое кольцо; 9 плавающая крыша; 10 уплотняющий затвор с
погодозащитным козырьком;
11 - катучая лестница

16.

СБОР НАГРУЗОК

17.

Постоянные
нагрузки
Нагрузки от
собственного
веса
Временные
нагрузки
Гидростатическое
давление
Снеговые
нагрузки
Деформация
основания без
изменения
структуры грунта
Вес
оборудования
Специальные
Сейсмические
Аварийные
Деформация
основания с
изменения
структуры грунта

18.

Н А Г РУЗ К А О Т Г И Д Р О С ТАТ И Ч Е С КО ГО Д А ВЛ Е Н И Я Ж И Д КО С Т И В
РАСЧ Ё Т Н О М У Р О В Н Е К А Ж Д О ГО П ОЯ СА
Pж fж g ( H z ),
• где γж – коэффициент надёжности по нагрузке;
• z – расстояние от дна до нижней кромки
расчѐтного пояса.

19.

НАГРУЗКА ОТ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ
Pи fи Pиn ,
• где γи – коэффициент
надёжности по нагрузке для
избыточного давления;
• Pиn – нормативное значение
избыточного давления.

20.

НАГРУЗКИ ОТ СОБСТВЕННОГО ВЕСА
Собственный вес покрытия, площадок
ограждения и стационарного
оборудования:
GО fg GOn r 2 ,
• где γ g – коэффициент надёжности по
нагрузке для собственного веса
металлоконструкций.
• GО n – нормативное значение
распределённой нагрузки от веса
покрытия, площадок ограждения и
стационарного оборудования.
Вес металлоконструкций выше расчётной
точки:
GМ fg 2π ρ M g H ст,i ti ,
где ρМ – плотность стали;
Hст, i – высота стенки выше
рассматриваемого уровня;
ti – номинальная толщина i-го пояса
стенки.

21.

НАГРУЗКИ ОТ СОБСТВЕННОГО ВЕСА
Вес утеплителя:
GУ fУ G Sпов fУ G 2π r H ст,i ,
n
У
n
У
• где GУ n – нормативное значение веса утеплителя;
• Sпов – площадь поверхности кровли.

22.

СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА
S S g μ,
• где Sg – расчѐтное значение веса снегового покрова на 1 м²
горизонтальной поверхности земли;
• μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к
снеговой нагрузке на покрытие.

23.

НАГРУЗКА ОТ ОТНОСИТЕЛЬНОГО РАЗРЕЖЕНИЯ
Pвак fвак P ,
n
вак
• где γ вак – коэффициент надѐжности по нагрузке для вакуума;
• Pвак n – нормативное значение вакуума, принимаемое для
резервуаров.

24.

ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА
Pвет fвет w0 k c,
• где γ вет – коэффициент надёжности по
нагрузке для ветровой нагрузки;
• w0 – нормативное значение ветрового
давления;
• k – коэффициент, учитывающий
изменение ветрового давления по высоте;
• с – аэродинамический коэффициент.

25.

РАСЧЕТ СТЕНКИ
ВЕРТИКАЛЬНОГО
РЕЗЕРВУАРА
Подбор и проверка сечений резервуара

26.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ПОДБОР ТОЛЩИНЫ
СТЕНКИ РЕЗЕРВУАРА
Минимальная расчѐтная толщина
стенки в каждом поясе для условий
эксплуатации:
g ρ ( H z) r
te
,
Ry γ c
• где γ с – коэффициент
условий работы.

27.

Минимальная расчѐтная толщина стенки в каждом поясе для условий
гидравлических испытаний tg
tg
g ρB (H g z) r
Ry γ c
• где В – плотность используемой при
гидроиспытаниях воды;
,
• Hg – высота налива воды при
гидроиспытаниях;
• c = 0,9 – коэффициент условий работы при
гидроиспытаниях для всех поясов одинаков.
Минимальная конструктивная толщина листа tк
Таблица 3
ГОСТ 31385-2016
«Резервуары
вертикальные
цилиндрические стальные
для нефти и
нефтепродуктов»

28.

Номинальная толщина t каждого пояса стенки:
t max(te c, t g , tk ),
Расчѐтная толщина поясов tр:
t р t c.
• где Δ – минусовой допуск на прокат;
• с – припуск на коррозию.

29.

ПРОВЕРКА СТЕНКИ НА ПРОЧНОСТЬ
Проверка прочности по приведѐнным напряжениям:
σ red σ σ1 σ 2 σ
2
1
Проверка прочности по кольцевым
напряжениям:
2
2
σ2
Ry γ c
γn
Ry γ c
γn
,
,

30.

Кольцевые напряжения для нижних точек поясов:
( Pж Pи ) r
σ2
.
tр
Меридиональные напряжения:
GM 0,95(GO GУ ) (0,9S 0,95 Pи ) r
σ1
,
2π r tр
2tp
где 0,95 – коэффициент сочетания для временных длительных нагрузок в основном
сочетании;
0,9 – коэффициент сочетания для временных кратковременных нагрузок в основном
сочетании.

31.

ПРОВЕРКА СТЕНКИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ
Проверка устойчивости стенки резервуара:
σ1
σ2
1,
σ cr1 σ cr 2
• где σсr1 – меридиональные критические напряжения;
• σсr2 – кольцевые критические напряжения.

32.

Кольцевые напряжения:
σ2
(0,95 Pвак 0,9 Pвет ) r
,
tр,min
Меридиональные напряжения:
σ1
GM 0,95(GO GУ ) (0,9S 0,95 Pвак ) r
.
2π r tр
2tp
Критические напряжения:
σ cr1
C E tр,min
r
1,5
,
σ cr 2
r tр,min
0,55 E
,
Hr r
• где tp, min – расчѐтная толщина самого тонкого пояса;
• Е – модуль упругости прокатной стали и стальных отливок.

33.

Где С – коэффициент, вычисляемый по формулам:
C 0,04 40
t р ,min
r
при 400
r
t р ,min
1220;
r
r
C 0,085
при 1220
2500.
5
t р ,min 10
t р ,min
Нr – редуцированная высота резервуара.
tр,min
H r hi
t
р,i
2,5

34.

РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОЛЕЦ ЖЕСТКОСТИ
Значение Нr max, при котором выполняется условие устойчивости стенки:
Высота установки кольца над нижней кромкой:

35.

Условие восприятия изгибающего момента:
где W – момент сопротивления сечения кольца.

36.

РАСЧЕТ УЗЛА
СОПРЯЖЕНИЯ СТЕНКИ И
ДНИЩА
Подбор и проверка сечений резервуара

37.

• Система дважды статически
неопределима.
• Неизвестные изгибающий момент и
поперечная сила могут быть получены
решением системы канонических
уравнений метода сил:

38.

Проверка условий прочности стенки и днища
в точках сопряжения :
σст
6 X1
Rwy γ c ,
2
t
6M дн
σ дн 2 Ry γc .
tдн
Проверка прочности сварных швов:

39.

РАСЧЕТ ПОКРЫТИЯ
Подбор и проверка сечений резервуара

40.

СБОР НАГРУЗОК НА КРОВЛЮ
«Сверху вниз»:
• Собственный вес крыши
и теплоизоляции
• Снеговая нагрузка
• Нагрузка от вакуума
«Снизу вверх»
• Избыточное давление
• Ветровой отсос

41.

НАГРУЗКА,
ДЕЙСТВУЮЩАЯ «СВЕРХУ
ВНИЗ»
Нормативная нагрузка по первой комбинации:
qn g кр g У 0,9 ( S 0,7 Pвак ),
Расчѐтная нагрузка по первой комбинации:
q GО n fg GУ n
Sпов
fУ 0,9 ( S Pвак fвак )
π r2

42.

НАГРУЗКА, ДЕЙСТВУЮЩАЯ
«СНИЗУ ВВЕРХ»
Нормативная нагрузка по второй комбинации
Расчѐтная нагрузка по второй комбинации:

43.

В зависимости от отношения большей стороны l1
пластины к меньшей l2, возможны два варианта расчѐта:
l1
2
l2
«длинная»
пластина
l1
2
l2
«короткая»
пластина

44.

«ДЛИННЫЕ» ПЛАСТИНЫ
При нагрузках не более 50 кН/м² и предельном относительном прогибе не более
1/150 прочность шарнирно закреплѐнного по краям стального настила всегда будет
обеспечена, и его надо рассчитывать только на прогиб.
Отношение наибольшего пролѐта настила к его толщине l / t:
где n0 = l / f = 150 – заданное отношение пролѐта
настила к его предельному прогибу;
ν = 0,3 – коэффициент Пуассона;
qn – нормативная нагрузка на настил.

45.

«КОРОТКИЕ» ПЛАСТИНЫ
Необходимо учитывать напряжения σх вдоль короткой стороны l2
и напряжения σy вдоль длинной стороны l1.
Максимальный прогиб и полные фибровые напряжения в центре
пластины:

46.

Мембранные напряжения посередине краѐв пластины:
Коэффициенты ξ, kx, ky, k0xB, k0yA принимают в
зависимости от соотношения размеров сторон пластин
и значения безразмерного параметра нагрузки

47.

РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНЫХ И
РАДИАЛЬНЫХ РЕБЕР
Подбор и проверка сечений резервуара

48.

РАСЧЕТ
ПОПЕРЕЧНЫХ РЕБЕР
Требуемый момент сопротивления:

49.

Проверка прочности:
Проверка по предельному прогибу:

50.

РАСЧЕТ РАДИАЛЬНЫХ РЕБЕР
Нормативное значение нагрузки pn:
Расчѐтное значение нагрузки p:
«сверху вниз» или «снизу вверх»
где q – расчѐтная равномерно
распределѐнная нагрузка по
площади;
b – ширина грузовой площади.

51.

С ЦЕНТРАЛЬНОЙ
СТОЙКОЙ
Максимальный изгибающий момент в
шарнирно-опѐртой балке, нагруженной
сплошной нагрузкой треугольного вида:
Максимальный прогиб шарнирно
опѐртой балки, нагруженной сплошной
нагрузкой треугольного вида:

52.

Требуемый момент сопротивления
сечения из условия обеспечения
прочности можно определить по
формуле:
Радиальные ребра проверяются на
прочность и жесткость так же, как и
поперечные ребра.

53.

БЕЗ ЦЕНТРАЛЬНОЙ СТОЙКИ

54.

ОПОРНОЕ КОЛЬЦО
• Возможными расчѐтными
сочетаниями усилий для опорного
кольца будут:
‒
нагрузки «сверху-вниз» на покрытие и
вакуум на стенку;
‒
нагрузки «сверху-вниз» на покрытие,
вакуум на стенку и ветровое
давление на стенку;
‒
нагрузки «снизу-вверх» на покрытие,
избыточное давление на стенку,
ветровая нагрузка на стенку

55.

РАСЧЕТ ЦЕНТРАЛЬНОЙ СТОЙКИ
Центрально приложенная осевая сила:
Где R – реакция шарнирно опѐртой радиальной
балки:
Расчѐт стойки на устойчивость:
Сжатая стойка проверяется по гибкости:

56.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
• 1. «КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
РЕЗЕРВУАРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ» Учебное пособие, А. А. Лапшин, А. И.
Колесов, М. А. Агеева;
• 2. ГОСТ 31385-2016 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные
для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия (с Поправками)
• 3. Классификация резервуаров https://r-stroitel.ru/klassifikaciya-rezervuarov/