22.Листовые конструкции. Виды листовых конструкций. Особенности конструкций и расчета

Листовыми конструкциями называют пространственные конструк­ции типа оболочек, изготовленные из плоских или изогнутых металли­ческих листов. Классификация листовых конструкций может быть пред­ставлена в следующем виде.

Резервуары, предназначенные для хранения воды, нефтепродуктов, масел, сжиженных газов, кислот, спиртов и других жидкостей.

Газгольдеры, служащие для хранения, смешивания и выравнива­ния состава газов. Их включают в газовую сеть между источником и потребителями в качестве аккумуляторов, выравнивающих производство и потребление газа.

Бункера и силосы, предназначенные для хранения и транспортиро­вания сыпучих материалов: угля, руды, кокса, флюсов, цемента, песка, гравия, щебня и др. Группы бункеров объединяют в бункерные эстака­ды. Силосы отличаются от бункеров сравнительно большим отношени­ем высоты к размерам в плане.

Трубопроводы большого диаметра (£>>0,5 м) для транспортирова­ния воды, газов и нефтепродуктов.

Специальные листовые конструкции — сооружения металлургичес­кой, химической и нефтяной промышленности: кожухи доменных пе­чей, пылеуловителей, защитные оболочки АЭС и т.п.

Дымовые трубы.

Листовые конструкции обычно работают в более тяжелых условиях, чем другие виды металлических конструкций (постоянно действующие напряжения, близкие к предельным, влияние низких температур, сва­рочные напряжения и др.), поэтому для изготовления листовых конст­рукций необходимо применять преимущественно мартеновскую спокой-ную сталь. Для резервуаров с высоким внутренним давлением необхо­димо применять низколегированные стали. В условиях среды с высокой химической агрессивностью могут оказаться эффективными конструк­ции из алюминиевых сплавов.

Конструкции резервуаров

Вертикальные цилиндрические резервуары низкого давления исполь­зуют при избыточном давлении в паровоздушной среде до 2 кПа и ваку­уме до 0,25 кПа. Резервуары повышенного давления применяют для хра­нения бензина и сырой нефти с высоким потенциалом бензина; внутрен­не избыточное давление в них (до 70 кПа) заметно снижает потери лету­чих фракций в процессе эксплуатации резервуаров. Вакуум в них может достигать 0,5 кПа.

Резервуар низкого давления (рис. 30.1) состоит из плоского днища, корпуса и крыши. Основанием резервуара служит песчаная подушка тол­щиной 20—30 см. Плоское днище изготовляют из стальных листов тол­щиной 4—6 мм. Наружные листы днища (окрайки) принимают толщи­ной 8 мм.

Стенка корпуса представляет собой ряд поясов, толщина которых увеличивается пропорционально росту давления жидкости по мере при­ближения к днищу.

Тип крыши зависит как от вместимости резервуара (100—10000 м³), так и от величины внутреннего давления под крышей. На практике наи­более часто применяют конические, сферические и плавающие крыши. Реже используют висячие (шатровые), складчатые крыши. В резервуа­рах сравнительно большого объема (> 5000 м³), в основном, применяет­ся сферическая кровля. При малой снеговой нагрузке используется вися­чая, шатровая кровля с колонной в центре резервуара (рис. 30.1, д).

Покрытия резервуаров низкого давления имеют предохранительный дыхательный клапан, через который при давлении, превышающем 2 кПа, пары выходят из резервуара. Это приводит к потерям хранимых продуктов и ухудшению их качества вследствие выхода наиболее легких фракций.

Расчет резервуаров

Для крыши резервуаров расчетными являются две комбинации на­грузок: нагрузки, направленные внутрь резервуара (снег, собственный вес и вакуум, образующийся в результате быстрого охлаждения паров), и нагрузка, направленная наружу (давление паров испаряющейся жидко­сти и ветровой отсос).

На стенки резервуаров действуют гидростатическое и избыточное давление, а также вертикальная нагрузка, передаваемая крышей.

На расстоянии х от днища расчетное давление (рис. 30.3)

где Yi — удельный вес хранимой жидкости; h — расстояние до расчетно­го уровня жидкости (в расчетах обычно Л = Н);р₀ — нормативное значе­ние избыточного давления; )jj = 1,1 и ^_р = 1,2 — коэффициенты надеж­ности по нагрузке.

Кольцевое растягивающее напряжение на уровне х

в два раза больше меридионального напряжения и поэтому определяет прочность стенки

поскольку вертикальные швы резервуаров обычно стыковые.

Толщину нижнего пояса стенки определяют на отметке на 300 мм выше уровня днища (вследствие разгружающего влияния моментного напряженного состояния)