5.27.3 Расчет каркасных крыш

Каркас крыши представляет собой систему радиальных и кольцевых балок. Количество несущих радиальных балок n_r, шт., определяется по формуле

(5.61)

где r — радиус резервуара, м.

Полученный результат округляется в большую сторону до целого четного числа.

По внешнему контуру крыша должна иметь упругие связи. Коэффициенты жесткости опорного узла радиальной балки следует определять по формулам:

(5.62)

(5.63)

где —жесткость опорного узла балки в радиальном направлении, МН/м;

— жесткость опорного узла балки при ее повороте в вертикальной плоскости, МН∙м/рад;

— площадь поперечного сечения опорного кольца, м²;

— момент инерции поперечного сечения опорного кольца относительно оси поворота сечения, м⁴;

Е — модуль упругости стали, МПа.

Проверку прочности элементов каркасных крыш необходимо производить в соответствии со СНиП II-23. При этом следует использовать коэффициенты условий работы:

— для кольцевых балок = 0,75;

— для радиальных балок и опорного кольца крыши = 0,9.

Требуется производить проверку устойчивости связевых элементов каркаса.

Моделирование каркасных крыш производится методом конечных элементов. Расчетная схема при этом должна включать радиальные и кольцевые балки, внешнее и внутреннее кольца жесткости. Условия опирания должны учитывать наличие промежуточных опор, если они предусмотрены кон­структивным решением. Листы настила в расчетную схему каркасной крыши не включаются, но учитываются в весовых характеристиках крыши. При изготовлении каркасных крыш в щитовом варианте, учитывается совместная работа каркаса и настила.

5.27.4 Расчет самонесущих крыш

Узел крепления крыши к верху стенки может выполняться по одному из вариантов, представленных на рисунке 5.9.

Минимальная толщина настила бескаркасной крыши определяется из условия устойчивости оболочки по формулам:

— минимальная расчетная толщина

; (5.64)

— минимальная номинальная толщина

(5.65)

Расчетная нагрузка на крышу p_r, МПа, определяется по формуле

(5.66)

Формула (5.64) применима для углов  < 30 и при выполнении условия

(5.67)

которое следует проверять после вычисления первого приближения для Посколькуp_r, в свою очередь, зависит от предварительно неизвестной толщины (в формуле (5.66) вес крышиG_r зависит от предварительно неизвестной толщины настила крыши), для расчета требуется несколько последо­вательных приближений.

Если крыша не является легкосбрасываемой, то узел сопряжения крыши и стенки резервуара рассчитывается из условия

, (5.68)

где  А_r — площадь поперечного сечения узла сопряжения крыши и стенки, м².

Размеры включенных в расчет участков стенки и настила крыши определяются следующими соотношениями (см. рисунок 5.9):

(5.69)

. (5.70)

Если предусматривается устройство легкосбрасываемой крыши, то величина А_r должна удов­летворять условию

, (5.71)

где  W  — общий вес стенки и всех конструкций, опирающихся на нее, кроме настила крыши, кН.

Рисунок 5.9 — Узлы соединения самонесущей крыши со стенкой

5.27.5 Расчет плавающих крыш и понтонов

Расчет плавающих крыш и понтонов производится в следующей последовательности:

— этап 1 — выбор конструктивной схемы плавающей крыши и предварительное определение толщин элементов исходя из функциональных, конструктивных и технологических требований;

— этап 2 — определение расчетных комбинаций воздействий, учитывающих величину и характер действующих нагрузок, а также возможность потери герметичности (затопления) отдельных коробов крыши;

— этап 3 — моделирование конструкции крыши методом конечных элементов;

— этап 4 — расчет положений равновесия крыши, погруженной в продукт для всех расчетных комбинаций воздействий;

— этап 5 — проверка плавучести крыши, которая заключается в выполнении условия: для крыши, погруженной в продукт с относительной плотностью 0,7, верхняя точка любого бортового элемента должна превышать уровень продукта не менее чем на 150 мм. Если плавучесть крыши не обеспечена, производится изменение ее конструктивной схемы и расчет повторяется, начиная с этапа 1;

— этап 6 — проверка прочности конструктивных элементов крыши для полученных положений равновесия (этап 4). В случае изменения толщины элементов расчет повторяется, начиная с этапа 4.

Расчеты следует выполнять на основе конечно-элементных моделей для исходных данных, приведенных в таблице 5.18.

Расположение «снегового мешка» на поверхности плавающей крыши следует принимать в соответствии с рисунком 5.10. По согласованию с заказчиком параметры «снегового мешка» ( — коэффициент неравномерности распределения снегового покрова) могут быть определены индивидуально для площадки строительства с учетом реальных условий снегопереноса, включающих климатические факторы (данные о положении плавающей крыши при эксплуатации, скорости зимних ветров и температуры воздуха в зимний период), а также регламентные мероприятия по уборке снега с поверхности плавающей крыши.

Таблица 5.18

Наименование	Обозначение	Единица измерения
Собственный вес крыши или понтона	Gr	кН
Диаметр крыши или понтона	Dr	м
Радиус крыши или понтона	rr	м
Распределенная нагрузка от собственного веса	pк = Gr/rr2	кПа
Припуск на коррозию (нижней палубы и внешнего бортового элемента)	tc	мм
Предел текучести стали	Ryn	МПа
Коэффициент надежности по материалу	m	—
Коэффициент условий работы	c	—
Плотность продукта	 = 0,7	В долях от веса воды
Расчетная снеговая нагрузка на поверхности земли	ps	кПа
Коэффициент надежности по нагрузке	s = 1,6	—
Расчетная снеговая нагрузка для учета снегового покрова, равномерно распределенного по всей поверхности двудечной плавающей крыши	psr = ps	кПа
Коэффициент неравномерности распределения снегового покрова на поверхности крыши		—
Максимальная интенсивность нагрузки для учета «снегового мешка»	psrmax = psr	кПа

Рисунок 5.10 — Схема расположения «снегового мешка»