4.2. Расчет конической щитовой кровли без центральной стойки.

Коническое покрытие с радиальными щитами может рассчитываться на осесимметричную равномерно – распределенную нагрузку следующим упрощенным способом.

Покрытие расчленяется на отдельные плоские рамы, включающие две диаметрально противоположные радикальные балки (рис. 7). Эти балки воспринимают все вертикальные нагрузки. Схема нагружения в виде двух треугольников с максимальными ординатами по концам балок, определяемыми аналогично схеме (рис.6). Продольное усилие N создает вертикальную реакцию V и распор Н.

Распор воспринимается общим для всех рам верхним кольцом жесткости стенки резервуара. При частом расположении радиальных балок действие их распоров можно привести к равномерно распределенной нагрузке:

(31)

где n – количество радиальных рёбер;

Н – распор одной рамы.

Расчет опорного кольца ведется от нагрузок, определяемых по формуле (29). Усилие растяжения в кольце равно

(32)

Прочность его проверяется как у центрально – растянутого стержня

(33)

где F_к – площадь сечения опорного кольца (рис.8).

4.3. Расчет сферической щитовой кровли

Сферическое покрытие с радиальными ребрами рассчитывается аналогично коническому щитовому покрытию, рассмотренному в предыдущем разделе. Рассмотрим лишь некоторые отличительные черты.

Расчетная схема представляется в виде двухшарнирной арки (рис. 9). Арка очерчена по дуге со стрелкой подъема f. Изгибающий момент и продольная сила определяются по формулам (34). Прочность арки проверяется на опасном сечении х = 0,5r₂ как сжато – изогнутого стрежня по формуле (28) при нагрузке (29). Проверка устойчивости арки производится только с учетом продольной силы по формулам

N_max < N_cr1 = (π² – α² / α²)· (E·I /R²)·γ_c4 (39)

или

N_max < N_cr2 = (π²·E·I / μ²·l_g)·γ_c4 (40)

где R – радиус кривизны арки, м;

α – центральный угол, соответствующий половине дуги арки;

Е – модуль упругости материала арки, Па;

I – момент инерции поперечного сечения арки, м⁴

l_g – длина полуарки, м;

μ – коэффициент расчетной длины, зависящий от f/l (табл.11).

Таблица 11

Коэффициент расчетной длины

f/l	0,005	0,2	0,3	0,4
μ	1,0	1,1	1,2	1,3

Из двух значений N_cr следует принять наименьшее. Продольную сжимающую силу N необходимо вычислять в сечении арки на опоре, где она наибольшая.

Расчет опорного верхнего кольца производится так же, как для конической кровли.

После определения Н и V производится расчет радиальных балок щита. Рассчитываются изгибающий момент и сжимающие усилие в балке [7].

(34)

где и - изгибающий момент и перерезывающая сила, определяемые так же, как и для простой балки длиной r, нагруженной распределенной нагрузкой q по схеме треугольника (рис.7).

, (35)

где l = r - половина пролета;

x - расстояние от левой опоры до заданного сечения балки (начало координат на левой опоре).

При нагрузке извне, определяемой по формулам (28) или (29), элементы рамы будут сжато-изогнуты. Опасным будет сечение, где изгибающий момент максимален. Это сечение находится приблизительно на расстоянии x = 0,5 r. В этом же сечении находят продольное усилие N.

Проверка устойчивости балки как внецентренно – сжатого элемента проводится по следующим формулам [5]

σ = N/φ_m·F < R_yγ_c (36)

σ = N/φ·F·C < R_yγ_c (37)

Проверку прочности балки

(38),

где N, M - сжимающее усилие и изгибающий момент, определенные для опасного сечения балки;

F, W - площадь и момент сопротивления сечения балки.

Список литературы

1. Металлические конструкции /Под ред. Е.И. Беленя, 6-е изд.-М.:Стройиздат, 1986. 560с.

2. СНиП П-23-81. Нормы проектирования. Стальные конструкции. Госстрой. –М.: Стройиздат, 1982. 96с.

3. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций: Учеб.пособие. –М.:Высш. Школа, 1983. 344с.

4. СНиП П-6-74 Нагрузки и воздействия. Госсторй СССР.-М.: Стройиздат,1976. 54с.

5. Металлические конструкции: Справочник проектировщика. /Под ред. Н.П. Мельникова. –М.: Стройиздат, 1980. 776с.

6. Лихтарников Я.М., Ладыженский Д.В., Клыков В.М. Расчет стальных конструкций: Справочное пособие. – Киев: Будывельник,1984. 368с.

7. Пособие к решению задач по сопротивлению материалов. Учеб. Пособие / И.Н. Миролюбов и др. –М.: Высшая школа, 1985. 399с.

8. Методическое руководство по курсовому проектированию «Сварные конструкции», Часть 1. Общие методические указания. / В.А. Аникаев. – Ижевск: 197. 25с.

Содержание

1. Общие методические указания

   1. Характеристика сварных конструкций вертикальных цилиндрических резервуаров………………………………………………….….3

   2. Содержание курсовых проектов…………………………….…4

2. Компоновочная часть проекта………………………………….4

   1. Определение рациональных размеров резервуара……………4

   2. Проектирование днища резервуара…………………………….7

   3. Проектирование кровли резервуара…………………………….8

3. Расчет конструкции резервуара…………………………………9

   1. Нагрузки и расчетные коэффициенты…………………………9

   2. Расчет стенки резервуара на прочность……………………….11

   3. Расчет стенки резервуара на устойчивость……………………12

   4. Расчет сопряжения стенки с днищем…………………………16

4. Расчет покрытия резервуара……………………………….….17

   1. Расчет конической щитовой кровли с центральной стойкой……………………………………………………………………………..17

   2. Расчет конической щитовой кровли без центральной стойки………………………………………………………………………………18

   3. Расчет сферической щитовой кровли…………………………19

Список литературы..……………………………………………………..22

24