Вертикальные цилиндрические резервуары с пространственными днищами

Резервуары с пространственными днищами широко применяются как отстойники. Устанавливают их на высотных кольцевых фундаментах. Такое конструктивное решение создает днищам большие эксплуатационные преимущества, так как они по сравнению с плоскими днищами имеют меньший вес. Расчет этих резервуаров ведется раздельно: корпус по формуле (3.2), а днище в зависимости от его геометрической формы по нижеприведенной методике.

Расчет конических днищ

В настоящее время наибольшее распространение получили резервуары-отстойники с коническими днищами.

Рис. 3.4. Резервуар с коническим днищем.

Как видно из рис. 3.4, у конического днища R_м = ∞, следовательно, уравнение (3.1) примет вид:

Для определения толщины конического днища найдем значения усилий, возникающих от гидростатического давления Т' и отдельно от равномерного распределенного избыточного давления паров Т".

Для произвольного сечения тип

Подставляя значения R_к и р_г в основное уравнение, получаем

(3.14)

Значение Т'_к будет изменяться в зависимости от у. Наибольшее его значение определяется условия dT'/dy =0

откуда у = H/2.

Тогда

(3.15)

Из анализа полученной формулы видно, что для Н = f наибольшее значение T'_к будет в точке у =f / 2; при Н = 2f в точке у = f, т. е. в месте сопряжения конуса с цилиндрической частью. При Н > 2f точка, где Т'_к достигает максимального значения, выходит за пределы очертания конуса. В этом случае [T'_к]_max необходимо определять по формуле (3.14), принимая в ней у =f.

Меридиональные усилия от гидростатического давления Т'_м действуют по направлению образующей и пытаются оторвать коническое днище от корпуса. Значение этих усилий можно найти из условия равновесия сил веса нефтепродукта, резервуара и внутренних сил. Без учета веса металла в сечении тп будет действовать на коническое днище вес нефтепродукта, равный

Под действием этой силы в металле днища возникают внутренние усилия Т'_м, действующие по окружности радиусом х. Суммарные усилия Т'_к будут равны 2πхТ'_м .

По условию равновесия вертикальная слагающая силы 2лхТ'_м должна быть равна весу нефтепродукта в сечении mп

Заменив х = у ctg α, получим

(3.16)

Так же, как и для Т'_к, найдем значение у, при котором Т'_м будет иметь максимальное значение. Из условия dT'/dy = 0 следует, что у — ¾ H. Тогда

(3.17)

Полученная формула применима при Н < ⁴/₃ f.

При больших значениях Н максимальное значение Т'_м следует определять по уравнению (3.16), в котором следует принять у = f.

Строительная толщина листов днища определяется по наибольшему значению Т' = [Т_к]_mах:

(3.18)

где σ_р — расчетное напряжение на растяжение.

Если в резервуаре кроме гидростатического давления действует еще и избыточное р_и, то под действием этой равномерно распределенной нагрузки в днище возникают дополнительные усилия T"_м и Т"_к. Значение T"_м найдем из условия равновесия внешних сил πх²р_и и проекции внутренних сил на вертикальную ось 2πхТ"_м sin α:

Произведя сокращения и заменив х = R_к sin α, получим

(3.19)

Подставив значение Т"_м в (3.1) и принимая h_г =0, найдем

Так как R_м = ∞, то

(3.20)

При определении толщины стенки к максимальным значениям усилий от гидростатического давления (Т'_к) необходимо прибавить усилия от избыточного давления (Т"_к).