Ижевский государственный

технический университет

Кафедра «Сварочное производство»

Металлоконструкция вертикального цилиндрического резервуара

Пояснительная записка

Проект разработал: __________студентка гр.682з

Мухаметханова Р.Р.

Руководитель:

доцент, канд. техн. наук_______Аникаев В.А.

Ижевск, 2013

Содержание

2.1 Определение рациональных размеров резервуара 4

2.2 Проектирование днища резервуара [1] 6

2.3 Проектирование кровли резервуара 6

3 Расчет конструкции резервуара 7

3.1 Расчет стенки резервуара на прочность 7

3.2 Расчёт стенки резервуара на устойчивость. 9

3.3 Расчёт сопряжения стенки с днищем. 13

4 Расчёт покрытия резервуара 17

4.1 Расчет сферической щитовой кровли 17

Список литературы 29

1 Краткое описание кон струкции

Сварные листовые конструкции типа резервуаров являются основным видом хранилища для нефти, нефтепродуктов и воды. Они занимают значительное место в общем объёме монтажно-сварочных работ, выполняемых при сооружении современных промышленных объектов.

Вертикальные цилиндрические резервуары, предназначенные для хранения невзрывоопасных и неядовитых жидкостей и газов при давлении р ≤ 0,05 МПа и температуре Т ≤ 100^оС, относятся к первой группе оболочковых конструкций [2]. Вертикальный цилиндрический резервуар представляет собой сосуд, днище которого покоится на песчаном или бетонном основании. Цилиндрическая часть выполнена из отдельных поясов, сваренных встык или внахлёстку [4].

Рис. 1. Цилиндрический сварной стальной резервуар со сферической крышей и винтовой лестницей без понтона.

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. Эти резервуары просты в изготовлении и монтаже, экономичны по расходу металла.

Проектируемый резервуар имеет объём 3500 м³ и предназначен для хранения воды. Он относится к резервуарам низкого давления: внутреннее давление не превышает 2000 Па (0,02 кгс/см² ), вакуум - 400 Па (0,004 кгс/см² ). Район строительства – г. Ижевск.

2 Компоновочная часть проекта

2.1 Определение рациональных размеров резервуара

Генеральными размерами резервуара является диаметр резервуара и высота вертикальной стенки.

Из условия минимального расхода стали находим оптимальную высоту стенки резервуара. При V>2000 м³ экономичнее переменная толщина стенки, в этом случае оптимальную высоту стенки резервуара, определяем следующим образом [1]:

(1)

где Δ=13 мм.- приведённая толщина металла днища и кровли, которая определяется по таблице 1 [1];

_с1=0,8–коэффициент условий работы стенки при расчете на прочность,[1];

Ry=240 мПа для С255, металл заменитель ВСт3сп - расчётное сопротивление основного металла определяется по таблицам [2] в зависимости от марки стали, ГОСТа, толщины листов. За толщину листов приближенно принимаем приведенную толщину Δ=1,3 см.[1]

Rωy - расчетное сопротивление для вертикального сварного шва стенки (Rωy=Ry=240 мПа при сварке с физическим контролем качества швов, в том числе монтажного замыкающего шва);

_f2=1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для гидростатического давления продуктов;

 – плотность воды =1000 кг/м³;

g – ускорение свободного падения g=9,8 м/с²

Высоту стенки Н, в случае если Нопт>14 м, то принимают Н≈Нопт, но с учетом кратности листов (h=1,49м), не более 18 м [1]

Таким образом, с учетом всех рекомендаций имеем:

Н=121,49=17,88 м

Определяем радиус резервуара [1]:

(2)

где r=D/2 – радиус резервуара

Определяем длину развёртки стенки:

L_ст= π·D (3)

где D – диаметр резервуара D=2r

L_ст= π·D=3,14·2·7,9=49,61м

Длину развёртки (рулона) принимают с учётом кратности длины листа (5990 мм).

L’_ст=9·5,99=53,91м

Монтажный стык резервуаров емкостью до 5000 м³ может выполняться в нахлест двумя сплошными швами. Вес рулона стенки не должен превышать 50-60 т., если нужно более одного рулона стенки, они должны быть одинаковыми. При этом нужно учитывать увеличение количества монтажных стыков.

D=2·r=2·7,9=15,8м

Определим окончательный объем резервуара, причем для его определения и последующего статического расчета принимается внутренний радиус резервуара r₂, высота налива условно принимается до самого верха, т.е. равной Н стенки.

V=r²H=3,14·7,9²·17,88=3503,9 (0,11% - допустимо)

Окончательно принятый объем и размеры резервуара заносим в таблицу 1

Таблица 1

Основные размеры резервуара

V, тыс.м3	Н,м	D,м	r,м	H/D	Lрул, м
3500	17,88	15,8	7,9	1,31	53,91