![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Листовые конструкции
- •6.1. Оценка конструктивной надежности трубопровода
- •6.2. Нагрузки и воздействия на магистральном нефтепроводе
- •6.3. Расчет несущей способности трубопровода
- •С помощью анкеров
- •6.8. Надземные трубопроводы
- •6.10. Устойчивость подземных трубопроводов
- •6.10.1. Формы потери устойчивости
- •6.10.2. Проверка общей устойчивости подземных трубопроводов в продольном направлении
- •Коэффициент постели грунта при сжатии
- •6.10.3. Расчеты продольных перемещений подземных трубопроводов
- •6.11. Проверка общей устойчивости наземных трубопроводов в насыпи
- •Трубопровода в насыпи
- •1. Основные сведения из теории оболочек
- •2.Общие сведения, классификация и назначение резервуаров.
- •3.1. Основания и днища резервуаров
- •3.2. Стенки резервуаров.
- •3.3. Общие положения расчета элементов вертикальных цилиндрических резервуаров
- •3. Расчет стенки на прочность
- •4. Расчет стенки на устойчивость
- •5. Расчет сопряжения стенки с днищем
- •6. Конструирование и основные положения расчета крыши
- •§ 3. Вертикальные цилиндрические резервуары повышенного давления
- •§ 4. Горизонтальные цилиндрические резервуары
- •1. Особенности конструктивных форм
- •2. Расчет стенки корпуса на прочность
- •3. Расчет стенок корпуса и днищ на устойчивость
- •4. Расчет корпусов надземных резервуаров на изгиб
- •§ 5. Сферические резервуары
- •1. Особенности конструктивных форм
- •2. Расчет стенки резервуара на прочность
- •3. Расчет стенки резервуара на устойчивость
- •4. Расчет опорных стоек и диагональных связей
- •§ 6. Развитие конструктивных форм резервуаров
- •Глава 3 газгольдеры
5. Расчет сопряжения стенки с днищем
В зоне сопряжения стенки резервуара с днищем за счет стесненности радиальных деформаций стенки днищем возникают изгибающий момент и поперечная сила. Расчетная схема и основная система сопряжения показаны на рис. 22.7.
Рис. 22.7. Узел сопряжения стенки резервуара с днищем: а – расчетная схема; б - основная система
Предполагается, что полоски единичной ширины, вырезанные из стенки и днища, работают как балки на упругом основании (по гипотезе Винклера). Основную систему получили путем отрыва стенки от днища. Лишние неизвестные (Х1 - изгибающий момент, Х2 - поперечная сила) определяются методом сил из решения канонических уравнений:
(22.18)
где
;
=
;
- единичные перемещения от
и
;
и
- грузовые члены, зависящие
от внешних нагрузок, действующих на
сопряжение
Все перемещения состоят из двух слагаемых, выражающих соответственно перемещения стенки и днища:
;
и т. д. (22.19)
Принято,
что днище абсолютно жесткое на растяжение
и не деформируется в горизонтальной
плоскости от действия внешней нагрузки,
момента и поперечной силы
.
Тогда система уравнений (22.18) принимает вид
(22.20)
Все перемещения, входящие в канонические уравнения, получают из решения дифференциального уравнения оси изогнутой балки на упругом основании
(2.12)
Обозначив
коэффициент постели стенки
и
,
уравнение
(2.12) представляют в виде:
(2.13)
где
-
коэффициент деформации стенки;
- цилиндрическая жесткость стенки;
- коэффициент
Пуассона, Е -
модуль упругости стали.
Общее решение однородного уравнения (уравнения 2.13 без правой части) имеет вид
.
(2.14)
Дифференцируя
это уравнение, находим выражение для
.
(2.15)
Принимая
,
,
из уравнения (2.14) получают
(2.16)
Аналогично,
при
,
,
из уравнения (2.15) находят
(2.17)
и из любого из них
(2.18)
Из решения частного неоднородного уравнения определяют перемещения точек стенки резервуара от гидростатического давления
(2.19)
Принимая , получаем выражение для перемещения стенки
;
(2.20)
Значения единичных перемещений днища находят, используя теорию изгиба полубесконечной балки на упругом основании, находящейся под действием сосредоточенного момента, приложенного на расстоянии с от левого конца балки, вертикальной силы, включая собственный вес покрытия и корпуса T1, также действующего на расстоянии с от левого конца балки, и гидростатического давления жидкости на уровне днища p0, начало эпюры которой отстоит от левого конца балки на расстоянии с(х = с):
(2.21)
(2.22)
(2.23)
Здесь для сокращения записи использованы обозначения:
(2.24)
где по аналогии со стенкой
,
(2.25)
.
(2.26)
В
формулах (2.24 - 2.26)
-
коэффициент постели основания, принимаемый
равным от 0,05 до 0,2 кН/см3
в зависимости от степени уплотнения
песчаного основания и равным 0,31,5
кН/см3
при наличии железобетонного фундамента;
-
толщина окраек днища, принимаемая равной
0,350,5
толщины листа нижнего пояса стенки; с
- величина свеса днища
(назначается в пределах от 3 см для
резервуаров малого объема, до 8 см для
резервуаров большой вместимости).
После
вычисления перемещений и решения системы
канонических уравнений (2.11) определяют
неизвестные
и
.
Изгибающий момент в
кольцевом направлении
;
кольцевое усилие
где
(2.27)
- кольцевое усилие
моментного напряженного состояния;
- кольцевое усилие
безмоментного состояния.
Длина
полуволны затухания краевого эффекта
.
В пределах этого расстояния кольцевые усилия за счет стесненности кольцевых деформаций меньше, чем на вышележащих участках стенки. Изгибающий момент в днище
(2.28)
Проверка напряжений с учетом краевого эффекта.
Рис. 2.8. Напряженное состояние стенки в зоне краевого эффекта
Как видно на рис. 2.8, в общем случае условие прочности при действии меридиональных напряжений в стенке
(2.28)
Знак
перед
зависит от рассматриваемого расчетного
случая: минус -
при сочетании нагрузок: собственный
вес кровли и стенки, снеговая нагрузка,
вакуум; плюс -
при сочетании нагрузок: собственный
вес кровли и стенки, избыточное давление,
ветровой отсос.
Кольцевые напряжения в стенке
(2.29)
Условие
прочности
.
Изгибное напряжение в днище
(2.30)
Условие
прочности
Проверку
прочности углового шва, прикрепляющего
стенку к днищу, производят на
одновременное воздействие поперечной
силы и момента. Меридиональное усилие
ввиду малости не учитывают. Величину
катета шва предварительно задают
в пределах 0,3
.
Прочность проверяют
по металлу шва и по границе сплавления.
Рис. 2.9. Расчетная схема сварного шва, соединяющего стенку с днищем
Представляя
момент
как произведение силы на плечо
(рис.2.9) и распределяя поперечную силу
на два шва, получаем условие прочности
по металлу шва
(2.32)
и аналогично по границе сплавления.
При пустом резервуаре возможен отрыв корпуса резервуара от основания под действием внутреннего избыточного давления и ветрового воздействия. Для предупреждения отрыва по периметру резервуара предусматривают постановку анкерных устройств.