Каталог :: Технология

Курсовая: 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 gс1=0.8 – коэффициент условий работы gf2=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) D=1.1 см - приведенная толщина стенки и кровли (V=3400 м3) r=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: Определяем длину рулона Lр=2*p*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*p=(53.93-0.2)/(2*3.14)=8.56 м Табл.1 Генеральные размеры резервуара

V,м3

Hст

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

сечения i

Высота столба жидкости

yi

r*gf2*yi

кПа

Pизб*gf3кПа

(2)+(3),

кПа

tвыч,

tпрння-тое,

мм

tоконч,

мм

Марка

стали

0

1

2

3

4

5

6

78

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=0,75т/м3 обьемный вес бензина gf2=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 gf3=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) gс1=0.8 – коэффициент условий работы стенки резервуара стр.3 Пункт1.3 Расчет стенки резервура на устойчивость Определение критических напряжений: а) мередиональных (scr1) 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 (scr2) 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*gF3+qВ2*gF4)*nc=(0.01*1.2+0.006*0.5*1.4)*0.9= 0,01458 кг · s2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.4= 31,20 кг/см2 PВАК=100 мм.вод.ст=1 кПа=0.01 кг/см2 gF3=1.2 qВ=0.6 кПа =0.006 кг/см2 (V район по ветру) с2=0.5 gF4=1.4 nc=0.9 Сбор кольцевых сжимающих нагрузок · P1=gкров*gF1+(Pснег*gF5+Pвак*gF3-qВ1*gF1)*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 gF3=1.2 gкровли=(0.35-0.30)/(5000-3000)*3662+0.3=0,39 кН/м­­­­2=0.0039 кг/см2 gF1=1.1 Pснег= 0.7 кПа=0.007 кг/см2 (II снеговой район) gF5=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=0.94 · s1=P1*r2/2tст+gF1 *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 s1/scr1+s2/scr2 <=gc2=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 ; scr1=68.69 кг/см2 s1=P1*r2/2tст+gF1*r*b*nпоясов= 0.0298*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*4= 28,80 кг/см2 s2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.4= 31,20 кг/см2 Проверка устойчивости Условие устойчивости стенки s1/scr1+s2/scr2 <=gc2=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 ; scr1=68.69 кг/см2 s1=P1*r2/2tст+gF1*r*b*nпоясов= 0.0205*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*3= 26,62 кг/см2 s2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.4= 31,20 кг/см2 Проверка устойчивости Условие устойчивости стенки s1/scr1+s2/scr2 <=gc2=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 ; scr1=68.69 кг/см2 s1=P1*r2/2tст+gF1*r*b*nпоясов= 0.0205*856/2*0,4+1.1*0.00785*199*2= 25,06 кг/см2 s2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.4= 31,20 кг/см2 Проверка устойчивости Условие устойчивости стенки s1/scr1+s2/scr2 <=gc2=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 s1=P1*r2/2tст+gF1*r*b*nпоясов= 0.0205*856/2*0,5+1.1*0.00785*199*2= 20.67 кг/см2 s2=P2*r2/tmin= 0,01458*856/0.5= 24,96 кг/см2 Проверка устойчивости Условие устойчивости стенки s1/scr1+s2/scr2 <=gc2=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*tст P=r*gf2*H+Pизб*gf3 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 Pизб и ветровой нагрузки s1 p1=( Pизб*gf3+ gf41*qв)ncgf1*gкр-gf1*gст p1=(0.22*1.2+1.4*0.952*0.006)0.9-0.95*0.0039=0,244-0,00371= 0,241 s1=P1*r2/2tст-gf1*gкр-gf1*gст =0.241*856/2*0.7-0.95*0.00785*199*8= = 147,35- 8,31= 139,04 кг/см2 Суммарное напряжение ss ss=sM+s1=1152.24-139.04= 1013,2 кг/см2<RY*gC=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/gwm=0.55*4200/1.25= 1848 кг/см2 1)Катет шва принимаем kf=5мм ;bf=0.7 Wf=(bf*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 ;bf=0.7 Wf=(bf*kf)2/6=(0.7*0.6)2/6= 0,0294 см3 1716,20кг/см2<1848*1*1 кг/см2 Условие прочности металла шва выполняется Производим поверку крепления стенки к днищу на отрыв : Rth=0.5*Run/gwm=0.5*2500/1.05= 1190,48 кг/см2 1716,20кг/см2> Rth*gc= 1190,48 кг/см2 Условие не выполняется следовательно увеличиваем катет шва kf=7мм Wf=(bf*kf)2/6=(0.7*0.7)2/6= 0,0400см3 1275,56 кг/см2> Rth*gc= 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*gf3+ gf41*qв)nc-gf1*gкр-gf1*gст p1=(0.22*1.2+1.4*0.952*0.006)0.9-0.95*0.0039=0,244-0,00371= 0,241 s1=P1*r2/2tст-gf1*gкр-gf1*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=(bf*kf)2/6=(0.7*0.8)2/6= 0,0523см3 1113,13 кг/см2< Rth*gc= 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=gf3*Pизб*p*r2=1.2*0.22*3.14*8562= 607409 кг Удерживающая сила Nуд 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 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/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 tоб=5мм