2. Расчет стенки корпуса на прочность

Расчетной схемой горизонтального цилиндрического резервуара яв­ляется двухконсольная балка (оболочка) кольцевого сечения. Несущая способность резервуаров при кПа определяется по первой группе предельных состояний в соответствии с рекомендациями СНиП II-23-81, а при кПа - по методике допускаемых напряжений (ГОСТ 14249-80).

Кольцевые напряжения имеют максимальное значение в нижней части корпуса, где давление на цилиндрическую оболочку складывается из гидростатического давления жидкости и избыточного давления в га­зовом пространстве. Используя выражение (1.5), получаем

, (22.34)

где =0,8.

Меридиональные напряжения определяются по формуле

, (22.35)

где - напряжение от изгиба резервуара как в простой балке:

, (22.36)

- напряжение от избыточного и гидростатического давления на днище:

; (22.37)

- момент сопротивления поперечного кольцевого сечения корпуса; - расстояние между опорами; - расчетная длина резервуара; с - вылет консоли; - вес корпуса и жидкости.

В формуле (22.37) меридиональные напряжения на днище от гидро­статического и избыточного давлений вычисляются со знаком прибли­женного равенства, так как равнодействующая гидростатического дав­ления приложена со смещением относительно продольной оси резер­вуара.

3. Расчет стенок корпуса и днищ на устойчивость

При вакууме, который возникает в резервуаре при его опорожнении или при понижении наружной температуры, стенки резервуара проверя­ются на устойчивость по формуле

. (21.16)

Кроме этого, принимается, что меридиональные напряжения опреде­ляются по формуле (22.35) с заменой на . Кольцевые напряжения вычисляются по формуле (1.5), где = 1 (запас устойчивости прини­мается меньше, чем запас прочности, так как при потере устойчивости разрушение резервуара, как правило, не происходит).

Внутреннее избыточное равномерное давление вызывает в плоском днище растягивающие напряжения, которые вычисляются по формуле

; , (22.38)

где - прогиб центра плоского днища, определенный по результатам экспериментальных исследований; - площадь обвязочного уголка кольца днища; - его момент инерции; x, y - координаты внешней поверхности уголка.

Сжимающие напряжения в цилиндрической оболочке у центра тя­жести опорного кольца определяются по формуле

, (22.39)

где (22.40)

Тогда на опорное кольцо передается сжимающее усилие

(22.41)

а напряжения в опорном кольце вычисляются по формуле

(22.42)

Условие обеспечения устойчивости опорного кольца проверяется по неравенству где .

Прочность сопряжения днища с цилиндрической оболочкой прове­ряется с учетом изгибающего момента , возникающего вследст­вие внецентренного приложения усилия от днища. При этом должно со­блюдаться условие

(22.43)

где =0,8; =1,6.

Конические днища, испытывающие воздействия внутреннего избы­точного давления , рассчитываются на прочность по формулам:

; ; ; , (22,44)

где - угол между образующей конуса и его осью.

При совместном действии вакуума и меридиональной нагрузки ус­тойчивость конического днища проверяется по формуле

, (21.18)

где ; ; ; - расчетное напряжение в оболочке; - критическое кольцевое напряжение в оболочке, определяемое по формуле ; - высота конической оболочки; - угол раскрытия конической оболочки.

Сферические днища с радиусом кривизны, равным диаметру цилинд­рической оболочки корпуса, рассчитываются на прочность при внутрен­нем избыточном давлении по формуле (1.4), а на устойчивость при - по формуле

, (21.17)

где - расчетное напряжение в оболочке; - критическое напряжение, принимаемое не более R.