Курсовая работа: Конструирование вертикального резервуара

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

2. Определение габаритных размеров резервуара
3. Определение толщин листов стенки
5. Расчет и конструирование элементов сферического покрытия
5.1 Установление габаритных размеров сферического покрытия
5.3 Расчет радиального ребра купола
5.4 Расчет кольцевых элементов купола
Тип резервуара – вертикальный цилиндрический со стационарной крышей;
Район строительства: I – снеговой и I– ветровой;
Резервуар относится к I классу опасности (γ n
=1,1);
Материал конструкций – спокойная сталь класса прочности С255 по ГОСТ 27772-88 без учета требований по ударной вязкости (R y
=24кН/см 2
при t=10…20мм; R у
=23кН/см 2
при t=21…40мм).
2. Определение габаритных размеров резервуара
Принимая R wy
= R y
= 24кН/см 2
, Δ=2,0см, γ с
=0,8 и γ ж
=1,1 , находим
По табл. П1 [1] диаметр резервуара (при V=50000м 3
) больше 60м. Минимальная толщина стенки из конструктивных соображений по табл. 3.3 [1]t min
=10мм.
Найдем значения коэффициентов а 1
и а 2
уравнения;
Из уравнения получим H опт
=17,95м. Высоту корпуса (стенки) следует принять равной Н=18.0м.
Принимаем листы размером 2000×8000 мм (с учетом строжки 1990×7980 мм). Стенку компонуем из 9-ти поясов общей высотой Н=9×1,99=17,91 м.
Требуемая длина развертки стенки резервуара:
где Н 1
=Н-0,3=17,91-0,3-17,61 м – высота залива резервуара продуктом.
Монтаж стенки предполагается вести полистовым способом. Длину одного кольца стенки назначаем кратной длине листа. Количество листов в одном кольце
При этом фактическая длина развертки получится:
Расхождение с заданным объемом составляет
3. Определение толщин листов стенки
- крыши – по табл. П1 [1] g кр
=5,08 кг/м 3
на 1 м 2
днища
- ветра на стенку (в виде условного вакуума)
где w 0
- по табл. 2.3 [1]; с е1
= 0,5 для расчета стенки на устойчивость; k 0
= 0.81 – по табл. 2.4 [1] для типа местности В
где с е2
=-0,6 при Н/D=18.0/60.96⋲1/3 по табл. на стр. 24 [5]
- гидростатического давления жидкости
Устанавливаем минимальную необходимую толщину верхнего пояса стенки.
По табл. 3.3 [1] при D>35м (D=60,96м) t k
=10мм. Принимая минусовой допуск на прокат δ=0,5мм
для повышенной точности изготовления листового проката и припуск на коррозию с=0,1мм, получим
Принимаем t min
=11мм, t p
,
min
=11,0-0,5-0,1=10,4мм.
Удельные нагрузки вертикального направления (при отсутствии утеплителя и учета веса стационарного оборудования) Р 1
и кольцевого направления Р 2

(без учета собственного веса верхней части стенки),
где ψ=0,9 – коэффициент сочетания нагрузок;
При ν=r/t p
,
min
=(30,48×10 2
)/1.04=2,93×10 3
и
с=1,092×10 -8
×ν 2
-53,686×10 -6
×ν+12,59×10 -2
=
=1,092×10 -8
×2,93 2
×10 6
-53,686×10 -6
×2,93×10 3
+12,59×10 -2
=6,23×10 -2

Отсюда H r
/r=0,9048, а H r
=0,9048×30,48=27,6м.
По формуле (3.22) [1] определяем значение H *
.
Отсюда H *
=580см=5,8м. До верха стенки H 0
=H *
+30см=610см=6,1м, в пределах которой толщина стенки может быть постоянной и равной минимальной толщине.
Определяем минимальные расчетные толщины в низлежащей части стенки t c
для условий эксплуатации, принимая z ж,
i
=Н i
-30см.
При H 1
=18м, z ж,1
=18,0-0,3=17,7м.
При H 2
=16м, z ж,2
=16,0-0,3=15,7м.
При H 3
=14м, z ж,3
=14,0-0,3=13,7м.
При H 4
=12м, z ж,4
=12,0-0,3=11,7м.
При H 5
=10м, z ж,5
=10,0-0,3=9,7м.
Остальные толщины стенки должны быть не менее 11 мм.
Для определения фактической редуцированной высоты стенки следует толщины поясов стенки привести к расчетным, т.е. t ip
=t i
-0,6мм.
Получим t 1
p
=39,4мм; t 2
p
=31,4мм; t 3
p
=27,4мм; t 4
p
=24,4мм; t 5
p
=19,4мм; t 6
p
=15,4мм; t 7
p
=11,4мм; t 8
p
=t 9
p
=10,4мм.
Стенка состоит из 9-ти поясов (~2,0м – ширина пояса): 9×2,0=18,0м=H. Толщины 7-ми нижних поясов определены по прочности. Высота верхних 2-х поясов составляет 4м, что меньше H *
=5,8м. Следовательно, толщина верхних двух поясов может быть принята постоянной и равной минимальной.
Найдем фактическую величину редуцированной высоты стенки:
т.е. устойчивость верхней части стенки будет обеспечена.
Итак, имеем следующий набор номинальных толщин поясов стенки:
2×11+1×12+1×16+1×20+1×25+1×28+1×32+1×40 мм.
Следует заметить, что верхние 4 пояса могут быть изготовлены в виде рулонов, так как их толщина не превышает 16 мм.
Центральную часть днища конструируем из листов 1500×6000 мм толщиной 6мм в виде 4-х рулонируемых полотнищ. Для стенки при толщине нижнего пояса равной t 1
=40мм минимальная толщина листов окраек 16мм (табл 3.1 [1]). Примем толщину окраек 16мм и проверим их на изгибающий момент краевого эффекта. Вычислим значения параметров, входящих в уравнение для определения момента краевого эффекта М 0

Условный коэффициент постели стенки
Коэффициент канонического уравнения (2.23) [1]
Свободный член канонического уравнения (2.23) [1]
Цилиндрическая жесткость окрайки днища
Полученные значения подставим в уравнение (2.23) [1]
Требуемое расчетное сопротивление по пределу текучести для листов окраек по формуле:
Величина отрыва днища от фундамента определяется по формуле (2.24) [1]
Если применить кольцевой железобетонный фундамент, то ширина кольца по верху должна быть более l=55,1см.
Днище располагается на кольцевых фундаментах из сборных железобетонных плит шириной 1,5 м и толщиной 0,5 м. В центре кольцевого фундамента – песчаная подушка.
5. Расчет и конструирование элементов сферического покрытия
5.1 Установление габаритных размеров сферического покрытия
Назначаем стрелку подъема f и вычисляем радиус сферы купола (рис. 2)
Центральный угол сферы α определяется по формуле
Длина дуги купола в вертикальной плоскости:
Половину дуги следует разделить на целое число ярусов щитов покрытия и выделить радиус верхнего центрального кольца. Примем длину щита по дуге окружности l 0
щ
=10,0м, при этом радиус центрального кольца согласно рис. 2
которое уточняется после расчета радиальных ребер.
Рис.2 Схема ребристо-кольцевого купола
Определяем число щитов в одном ярусе, исходя из ширины щита по опорному кольцу b 0
=3,0…3,5м. Количество щитов в одном ярусе:
Купол собирается из трех типов трапециевидных щитов, изготовленных на заводе. Расчетными элементами купола являются:
Нагрузки вертикального направления определяются по формулам
где w т
от
- нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z (до середины стрелки подъема купола) от уровня земли
По табл. 2.4 [1] для местности типа В коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, имеет величину k 0
=0,85 при z=20м,
где w 0
=0,23 кН/м 2
– для Iветрового района;
знак «-» учтен направлением ветровой нагрузки на покрытие.
так как q 1
имеет отрицательное значение, то в дальнейшем расчете учитываются нагрузки, направленные только вниз.
Комбинация нагрузок горизонтального направления на верхнюю часть резервуара (0,4Н):
- нагрузки, вызывающие сжатие опорного кольца купола в виде активного давления ветра и вакуума, определенные по формуле (3.48) [1]:
где w т
=w 0
×k 0
×с=0,23×0,738×0,5=0.085кН/м 2
,
коэффициент k 0
находится на высоте z=0,8×H=0,8×18,0=14,4м;
- нагрузки, вызывающие растяжение опорного кольца: ветровой отсос и избыточное давление по формуле 3.49 [1]
где w т
=w 0
×k 0
×с=0,23×0,738×1,0=0,17кН/м 2
, с=1,0;
Вертикальная сосредоточенная нагрузка на узел пересечения радиального ребра с кольцом определяется по формуле 3.50 [1]:
5.3 Расчет радиального ребра купола
Наиболее напряженным будет радиальное ребро между опорным и вторым кольцами. Расчетная схема радиального ребра купола изображена на рис.3
Рис.3 Расчетные схемы радиального ребра купола на нагрузки:
а) горизонтальную; б) вертикальную; в) местную.
Найдем углы наклона касательной с осью x в уровнях опорного кольца (x 1
=0) и 2-го кольца (х 2
=9,615м) (см. рис.2) по формуле 3.54 [1]:
Вычислим α 1
в уровне 1-го кольца при х 1
=19,517м.
Для опорного радиального ребра средний угол наклона касательных
то же для ребра между 2-м и 1-м кольцами
Интенсивность нагрузки на опорное радиальное ребро:
Продольные сжимающие усилия в опорном ребре:
Суммарное продольное сжимающее усилие в опорном ребре определяется по формуле (3.51) [1]
Найдем наибольшее значение изгибающего момента в опорном ребре от распределенной нагрузки рис. 4
Рис.4 Схема загружения опорного ребра распределенной нагрузкой
Найдем положение сечения с наибольшим изгибающим моментом по формуле (3.52) [1]
где Δq=q p
,1
-q p
,2
=5,34-3,56=1,78 кН/м.
Максимальное значение изгибающего момента в этом сечении
Радиальные ребра конструируем из двух прокатных швеллеров (рис. 5) из стали марки ВСт3пс6-1 (R у
=24кН/см 2
).
Ребро работает на внецентренное сжатие.
Считаем, что настил приваривается к радиальным и поперечным ребрам щитов, тем самым обеспечивается устойчивость ребра. Поэтому радиальное ребро будем рассчитывать только на прочность.
Высоту сечения ребра принимаем из условия h p
=l 3
/40=961,5/40=24,0см.
Принимаем ребро в виде двух швеллеров №24У (А шв
=30,6см 2
; W x
=242,0см 3
).
Проверим принятое сечение радиального ребра на другую комбинацию нагрузок (q 1
и W 1
), вызывающих растяжение.
Продольные растягивающие напряжения в ребре:
Суммарное продольное растягивающее усилие в ребре определяется по формуле:
Поскольку интенсивность распределенной нагрузки направленной вверх, меньше интенсивности нагрузки, направленной вниз, то проверку на прочность ребра по растягивающим усилиям проводить на следует.
Уточним радиус центрального кольца r к,ц
из условия закрепления в нем радиальных ребер щитов из двух швеллеров №24У (b=90мм). Учитывая, что ширина двух полок швеллера 2×90=180мм; толщина промежуточного ребра t p
=10мм; зазор – 5мм, ширина опирания ребра составит b цк
=180+10+5=195мм. Тогда радиус центрального кольца
Длина щита верхнего яруса уменьшится и составит:
Радиальные ребра вышележащих ярусов щитов испытывают меньшие нагрузки: V i
и q p
. Поэтому можно оставить сечение радиальных ребер постоянным из двух швеллеров №24У.
5.4 Расчет кольцевых элементов купола
Распор, передаваемый на опорное кольцо со стороны радиального ребра, определяется по формуле (3.55) [1]
где ctgα 0
=1/tgα 0
; tgα 0
=0,3429
Изгибающие моменты и продольные усилия, вызываемые распорами, определяются при нагрузке сверху вниз q на купол:
- продольное усилие (растягивающее)
Дополнительные продольные усилия и изгибающие моменты в опорном кольце:
- от избыточного давления на 0,4Н стенки
- от ветровой нагрузки на 0,4H стенки по формуле (3.59) [1]
где γ f
,в
=1,4; c e
1
=0,6; w 0
=0,23кН/м 2
; sin36 °
=0,588.
Коэффициент k 0
следует определять для середины 0,4H стенки, т.е. на высоте
где c’ e
1
=1,0 (см. рис. 3.22 [1]); sin45 °
=0,707.
Усилие в кольце от ветрового отсоса на покрытие резервуара
где ψ=0,9 – коэффициент сочетания нагрузок;
Распор от ветрового отсоса, передаваемый через радиальные ребра
где ctgα 0
=1/tgα 0
=1/0,3429; α 0
=18,93°.
Изгибающие моменты в опорном кольце от ветровых распоров P от
:
Результаты определения усилий в опорном кольце от нагрузок приведены в табл.2
Номера загружения и расчетные усилия в сечениях опорного кольца
Размеры указанные на (рис. 6) получены способом последовательных приближений. Для опорного кольца принята сталь марки ВСт3пс6 (R y
=24 кН/cм 2
при t≤20 мм).
В сечение опорного кольца необходимо учесть часть стенки резервуара высотой:
При этом площадь сечения кольца составляет:
А = 90,0×0,8+2×2,0×30,0+19,5×1,1=213,5 см 2
.
Момент инерции сечения кольца относительно вертикальной оси y-y:
Проверка сечения на прочность осуществляется по формуле:
Положительное значение момента М у
принято потому, что для симметричного сечения противоположные волокна будут иметь равные по величине и обратные по знаку нормальные напряжения. При положительном моменте нормальные напряжения от продольной силы и момента будут одинакового знака:
прочность опорного кольца обеспечена.
Устойчивость кольца в своей плоскости будет обеспечена за счет опирающихся на него щитов и листов кровли (настила).
Рассмотрим расчет кольца, смежного с опорным (рис. 7).
Рис.7 К расчету промежуточного 2-го кольца
Продольное усилие в элементе 2-го кольца определяется по формуле 3.64 [1]:
Принимая условие, что настил приваривается к кольцам, определяем требуемое сечение кольца из условия прочности по формуле:
Если предположить, что настил приварен к кольцам, то сечение кольца определяется из условия устойчивости по формуле 3.65 [1]:
Законструируем кольцо по второму варианту, когда настил не приварен к кольцам (рис. 8). Ширину кольца можно определить по требуемому инерции J к,тр
задавшись толщиной.
Рис.8 Сечение промежуточного 2-го кольца
Момент инерции сечения кольца относительно вертикальной оси y-y:
сечение кольца достаточно для обеспечения его устойчивости.
Площадь сечения кольца А=3×70+2×20=250см 2
, что значительно больше требуемого сечения кольца из условия прочности, равного 33,1 см 2
. Поэтому целесообразно настил приваривать к кольцам, если это возможно по конструктивным соображениям.
Радиус центрального кольца определен в п. 6.3 и составляет r к,ц
=1,986 м.
Центральное кольцо воспринимает распоры со стороны радиальных ребер от вертикальных нагрузок (рис. 9).
Рис.9 К расчету центрального кольца
Поскольку радиальные ребра расположены часто по периметру центрального кольца, то приведем нагрузку на кольцо к равномерно распределенной по оси кольца:
Продольное сжимающее усилие в центральном кольце определяется по формуле:
Настил приваривается к центральному кольцу, что обеспечивает его устойчивость. Поэтому требуемое сечение кольца установим по прочности:
Сечение центрального кольца конструируем в виде сварного двутавра (рис. 10)
Высота сечения стенки двутавра (205 мм) принимается равной высоте прокатного швеллера № 20 (радиального ребра) и плюс 5 мм на зазор.
Фактическое сечение центрального кольца
А ц
= 1,0×20,5+2×2,0×20,0=100,5 см 2
> А тр,ц
=63,44 см 2
.
Принятое сечение центрального кольца завышено с учетом того, что при неравномерной нагрузке на купол кольцо дополнительно будет испытывать кручение.
1. Г.А. Нехаев. Проектирование и расчет стальных цилиндрических резервуаров и газгольдеров низкого давления: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2005.-216 с.
2. Металлические конструкции / под ред. Н.С. Стрелецкого, - 3-е изд. – М.: Госиздат., 1961.-776 с.
3. Металлические конструкции / под ред. Е.И. Беленя, - 6-е изд. – М.: Стройиздат., 1985.-560 с.
4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М: ЦИТП, 1991. 96 с.
5. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М: Министерство строительства Российской Федерации, 1996. 43 с.

Название: Конструирование вертикального резервуара
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа
Добавлен 21:35:50 29 января 2011 Похожие работы
Просмотров: 1157
Комментариев: 14
Оценило: 4 человек
Средний балл: 4.3
Оценка: неизвестно   Скачать

Вертикальные нагрузки на покрытие – вниз q
Вертикальные нагрузки на покрытие – вверх q 1

Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Конструирование вертикального резервуара
Плюсы Интернета Эссе
Сочинение На Тему Детство Базарова
Реферат по теме Лекции по педагогической психологии
Контрольная Работа На Тему Изучение Преступности
Реферат по теме Особенности общения и работы средних медицинских работников с пациентами психиатрического профиля
Сочинение Бедная Лиза 9 Класс Вывод
Реферат: Суб єкти засоби та методи регулювання зовнішньоекономічної діяльності
Реферат: Деятельностный подход в психологии
Коронавирус Сочинение На Английском
Иван Грозный Тиран Или Реформатор Реферат
Реферат по теме Политический портрет Лейбы Давыдовича Троцкого
Политическая Этика Реферат
Курсовая работа: Планирование обеспечения горючим воинской части в мирное время. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Mr Essay Research Paper PROSPECTUS OF HONOURS
Реферат: Лекции по истории экономических учений
Реферат по теме Обоснование эффективности предпринимательской идеи
Курсовая Работа На Тему Оценка Деятельности Предприятия В Строительной Сфере На Примере Ооо "Кусторикс"
Легко Ли Найти Свое Предназначение Итоговое Сочинение
Реферат по теме Г.Ц.Цыбиков
Реферат по теме Проблема повышения стоимости обучения в КГАСУ
Реферат: Учет и анализ основных средств и инвестиций (на примере закрытого акционерного общества «Перелешинский сахарный завод», Воронежская область)
Дипломная работа: Эколого-физиологические особенности микроскопических грибов представителей рода Aspergillus, выделенных из разных местообитаний
Реферат: Кодекс Каролины