Расчет оболочки подземного резервуара

Для сокращения потерь от испарения нефтепродуктов в результате суточного колебания воздуха горизонтальные резервуары часто заглубляют ниже уровня земли. Кроме того, заглубление резервуаров позволяет значительно сократить площадь парка, а также уменьшает пожарную опасность. Особенно незаменимы такие резервуары на городских автозаправочных станциях, где по противопожарным соображениям установка наземных резервуаров недопустима. Однако подземные резервуары обладают и некоторыми существенными недостатками:

1) трудность обнаружения дефектов корпуса и утечек;

2) необходимость специальных мероприятий по защите от коррозии;

3) необходимость заглубления насосных станций.

Подземные резервуары подвержены внутреннему гидростатическому давлению нефтепродукта, наружному давлению грунта и действию вакуума.

Грунт сдавливает оболочку резервуара неравномерно. Вертикальное давление грунта

а горизонтальное

где ρ_гр — плотность грунта; h — расстояние от поверхности земли до рассматриваемой точки; α — угол внутреннего трения грунта.

Для практических расчетов эллиптическую эпюру давления грунта заменяют круговой с постоянной интенсивностью давления (см. рис. 3.9, б)

(3.57)

Величина изгибающего момента (на единицу длины оболочки) от давления грунта определяется по формуле

(3.58)

где h₀ — глубина заложения оси резервуара в грунт; R — радиус оболочки резервуара.

Максимальное значение изгибающего момента от давления грунта (М₃)_тах будет для грунтов, имеющих угол внутреннего трения α < 18° при φ= 0 и α > 18° при φ= π/2.

Толщину стенки корпуса подземного горизонтального цилиндрического резервуара следует определять по суммарному изгибающему моменту

Как указывалось выше, оболочка подземного резервуара под влиянием внешнего давления может потерять свою форму. Это может произойти еще задолго до того, как напряжения в ней достигнут расчетных значений. Поэтому оболочку подземного резервуара необходимо всегда проверять на устойчивость цилиндрической формы в радиальном направлении по формуле

(3.59)

где l — расстояние между ребрами жесткости.

Для устойчивости формы резервуара внешнее давление грунта р_ср должно быть меньше р_кр на величину коэффициента запаса устойчивости n, равную

В рассматриваемом случае работы резервуара наравне с оболочкой необходимо проверять устойчивость колец жесткости по формуле

(3.60)

где R_к — радиус кольца жесткости; ω — угол в радианах (при треугольной решетке жесткости ω= 2/3π, при четырехугольной ω= π/2).

Для устойчивости кольца необходимо соблюдать условие (р'_кр/Р)≥ 6, где Р — нагрузка на единицу длины кольца. Если гидрогеологические условия местности не позволяют устанавливать резервуары выше уровня грунтовых вод, необходимо произвести расчет на всплываемость.

Чтобы резервуар не всплывал, необходимо соблюдать неравенство

(3.61)

где G_р — вес порожнего резервуара в Н (Ньютон); G_гр — вес призмы грунта, расположенной над резервуаром, в Н (принимается, что грунт берут под углом внутреннего трения α); п — коэффициент запаса; ρ_в — плотность грунтовой воды в кг/м³; V_в — объем части резервуара, погруженной в воду, в м³.

Если неравенство (3.61) не соблюдается, то резервуар снабжают якорями. Общий вес якорей G_я при погружении их в грунтовую воду определяется из уравнения

откуда

(3.62)

Якори прикрепляют к хомутам из полосовой стали, обтягивающим корпус резервуара в местах расположения диафрагм, при помощи анкеров и стяжных муфт. Расчет резервуара на потопляемость следует производить исходя из наихудших условий, когда резервуар пуст, а грунтовая вода достигает наивысшего уровня.