Расчет узла сопряжения стенки резервуара с днищем при опирании на жесткое основание

Резервуары большой емкости, начиная с 10000 м³, обычно устанавливают на устроенное по периметру грунтово-песчаной подушки железобетонное кольцо. Жесткость этого кольца намного превосходит жесткость днища резервуара. В этом случае расчет ведется из предположения, что под действием изгибающего момента часть днища (в радиальном направлении) может оторваться от бетонного кольца. В этом случае приподнявшуюся часть, условно разбивая ее на полоски единичной ширины, можно рассматривать как балку на двух опорах, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой р (гидростатическое давление) и моментом М₀ на конце.

Угол поворота на внешнем конце А определяемый по известным правилам строительной механики

. (10.9)

Рис. 10.4. Расчетная схема для определения перемещений днища

Резервуара при его опирании на бетонное кольцо

Длина приподнятого участка l определяется из условия равенства нулю угла поворота на конце В

, отсюда (10.10)

Суммарное перемещение днища определяется выражением

. (10.11)

Данное уравнение с учетом коэффициентов метода сил принимает вид

, (10.12)

где , , .

ВОПРОС №15

Расчет подземного трубопровода

Напряжения, действующие в трубопроводе, представлены на рисунке 10.5.

Рис.10.5. Напряжения, действующие в трубопроводе

Рис. 10.6. Нагрузки и усилии в элементе трубопровода

Расчетную толщину стенки трубопровода следует определять по форму­ле

(10.13)

При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из условия:

(10.14)

где n – коэффициент надежности по нагрузке – внутреннему рабочему дав­лению в трубопроводе [СНиП];

р – величина рабочего давления;

D_BH – диаметр трубопровода внутренний;

δ_Н – номинальная толщина стенки трубы;

R₁ – расчетное сопротивление трубной стали растяжению (сжатию), МПа, определяется по формуле:

(10.15)

где – нормативное сопротивление трубной стали, принимаемое равным временному сопротивлению;

m – коэффициент условий работы трубопровода;

k₁ – коэффициент надежности по материалу;

k_H – коэффициент надежности по назначению трубопровода.

ψ₁ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле:

(10.16)

где – продольное осевое сжимающее напряжение, МПа, опреде­ляемое от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла труб в зависимости от принятых конструктивных решений.

Толщину стенки труб, определенную по формулам (10.12) и (10.13), следу­ет принимать не менее 1/140 D_H, но не менее 3 мм для труб условным диа­метром 200 мм и менее, и не менее 4 мм – для труб условным диаметром свыше 200 мм.

Увеличение толщины стенки при наличии продольных осевых сжимаю­щих напряжений по сравнению с величиной, полученной по формуле (4.18), должно быть обосновано технико-экономическим расчетом, учитывающим конструктивные решения и температуру транспортируемого продукта.

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусмотренного государственными стан­дартами или техническими условиями. При этом минусовый допуск на тол­щину стенки труб не учитывается.

Подземные трубопроводы следует проверять на прочность в продольном направлении из условия

(10.17)

где ψ₂ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние ме­талла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях (σ_пр.N ≥ 0) принимаемый равным единице, при сжимающих (σ_пр.N < 0) определяемый по формуле

(10.18)

σ_КЦ – кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа, определяемые по формуле:

(10.19)

Продольные осевые напряжения σ_пр.N МПа, определяются от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла. Рас­четная схема должна отражать условия работы трубопровода и взаимодейст­вие его с грунтом.

В частности, для прямолинейных и упруго-изогнутых участков подзем­ных трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений, просадок и пучения грунта продольные осевые напряжения определяются по формуле

(10.20)

где α – коэффициент температурного расширения, α=1,2x10^–5;

Е – модуль продольной упругости стали, Е = 2,06x105 МПа ;

∆t – расчетный температурный перепад;

μ – коэффициент Пуассона, μ=0,3.

Абсолютное значение максимального положительного ∆t₍₊₎ или отрицательного ∆t_(–) температурного перепада, при котором толщина стенки опреде­ляется только из условия восприятия внутреннего давления, определяются для рассматриваемого частного случая соответственно по формулам:

(10.21)

Рекомендуемый температурный перепад равен = ±40 °С.

ВОПРОС №16