4. Расчет сопряжения стенки резервуара с днищем

Дано:

– коэффициент постели для резервуара, установленного на хорошо уплотненном песчаном основании;

– толщина стенки нижнего пояса;

– радиус резервуара;

– высота стенки резервуара;

– толщина окрайки днища;

– ширина окрайки днища;

_ _{давление в нижней точке резервуара.}

Определение деформационных характеристик элементов конст­рукций

Коэффициент постели стенки резервуара

.

Цилиндрическая жесткость стенки

.

Коэффициент деформации стенки

.

Цилиндрическая жесткость днища

.

Коэффициент деформации днища

.

Функции Крылова

Система канонических уравнений метода сил

В узле сопряжения стенки и днища резервуара (рис. 4.12) неизвестными считаются изгибающий момент и сила – поперечная для стенки резервуара и продольная для днища. Для их определения составляется система уравнений, характеризующих условие совместности деформаций стенки резервуара и днища:

Определяем коэффициенты и перемещения, входящие в систему уравнений:

;

Решение системы канонических уравнений

Подставляем в систему уравнений полученные коэффициенты и перемещения

Второе уравнение системы умножим на дробь и вычтем из первого:

, откуда .

Из первого уравнения системы получаем

,

.

Проверка прочности стенки в точке сопряжения с днищем

Проверку прочности стенки выполняем от действия изгибающего момента и продольной сжимающей силы (та же величина, что и при расчете на устойчивость нижнего пояса стенки резервуара):

На рис. 4.13 дана расчетная схема для определения напряжений в стенке. Наибольшие значения возникают в точке сложения сжимающих напряжений от изгиба и вертикальной нагрузки.

Изгибающий момент

.

Момент сопротивления изгибаемой стенки

.

Второе слагаемое уравнения – это напряжение в нижней точке первого пояса (табл. 4.15)

.

Расчетное сопротивление для стали нижнего пояса резервуара

.

Выполняем проверку на прочность:

.

Таким образом, условие прочности

выполняется, т.к. .

Проверка прочности днища

Проверку прочности днища проводим по напряжениям, возникающим от изгибающего момента

.

В этом случае момент сопротивления сечения днища

.

Для стального листа окрайки расчетное сопротивление будет такое же, что и для нижнего пояса стенки:

.

Однако максимальные напряжения при изгибе окрайки оказались выше расчетного сопротивления:

.

Для увеличения прочности днища необходимо увеличить толщину окрайки или выбрать материал, у которого расчетное сопротивление будет выше максимальных напряжений.

При толщине окрайки

,

.

В этом случае условие прочности выполняется, однако следует сделать замечание о том, что для корректного выбора новой толщины днища или стенки необходимо весь расчет повторить.

Проверка сварного шва на прочность

Расчетная схема таврового соединения днища и нижнего пояса стенки резервуара изображена на рис. 4.14. При толщине стенки меньше 20 мм соединение выполняется без разделки нижней кромки стенки. Катет принимаем равным 12 мм. Коэффициент сварного шва принимается по таблице 34 СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» – (для ручной электродуговой сварки). Коэффициент условий работы сварного шва .

Условие прочности сварного шва:

,

где – сила, срезающая шов по металлу сварного шва;

– длина сварного шва для случая расчета оболочки, когда сила, отнесенная к единице длины;

– расчетное сопротивление по металлу сварного шва для электрода .

Выполняем проверку сварного шва:

,

.

Поскольку условие прочности сварного шва выполняется.