Курсовая работа: Расчет элементов резервуара

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

Все расчеты выполнены по методу предельных состояний по нормам СССР СНиП 2-23-81* и СНиП 2.01.07-85 с использованием, изданных в 1994 г норм Украины по проектированию нефтяных резервуаров «ВБН В.2.2-58.2-94». Нормы позволяют выбрать класс сталей для элементов резервуаров, рекомендуют вид сварки и сварочных материалов, метод монтажа, конструктивные решения, типы фундаментов и оснований. Здесь же даются указания по защите резервуаров от коррозии, охране окружающей среды, противопожарным мероприятиям.
Расчет стенки цилиндрических вертикальных резервуаров.

Стенка испытывает различные виды воздействий. Гидростатическое и избыточное давление вызывают в ней двухосное растяжение. Снеговая, ветровая нагрузка масса стенки и крыши сжимают стенку.
В резервуарах также возможен вакуум, т.е. нагружение, при котором внешнее давление больше внутреннего. Эта нагрузка вызывает сжатие стенок в радиальном направлении.
Указанные выше нагружения провоцируют в стенке, за исключением особых зон, плоско - напряженное состояние.
Особые зоны называются зонами «краевого эффекта». В них появляются изгибные напряжения, которые быстро затухают. Причины, вызывающие изгибающие моменты вдоль образующих, различные конструктивные элементы, стесняющие деформации от внутреннего давления: сопряжения корпуса и днища, корпуса и кровли, кольцевые ребра, изменение толщины стенки, врезные патрубки и отверстия для люков и т.д.
Алгоритм расчета стенки следующий. Вначале из условия растяжения, вызванного внутренним давлением, определяют толщины обоих поясов. Далее выполняется проверка устойчивости стенки вдоль образующей и в поперечном направлении. В случае необходимости некоторые пояса утолщаются.
Окончательно производится определение усилий «краевого эффекта» и проверка прочности с учетом всех компонент напряженного состояния.
Как известно, напряженное состояние любой оболочки, загруженной внутренним давлением, выражается уравнением Лапласа:
N1 иN 2 (кн/см) – меридиональное (продольное) и кольцевое усилия в оболочке;
r1 и r2 (см) – главные радиусы кривизны оболочки.
Ру – нормальное давление в определяемом кольцевом сечении оболочки «у», считая снизу.
Р 2
=r(Н-(n-1)h-a)gf 1
(кн/см 2
) – гидростатическое давление, определяемое для каждого пояса, на расстоянии «а» от нижней кромки пояса.
n- номер пояса стенки, с высотой пояса «h»(см), h=149 см;
а=30 см – сечение пояса, отщитываемое от нижней кромки пояса, где растягивающие напряжения максимальны.
Ри=Ро*gf 2
;Ро=0,0002 кн/см 2
– избыточное давление.
gf1=1,0 и gf2=1,2 – коэффициенты надежности по нагрузке.
r=0,0000085 кн/см3 –плотность бензина.
Формула для определения толщины каждого пояса, начиная снизу, по условию прочности кольцевых сварных швов на растяжение:
С 1
– припуск на коррозию, определяемый по техническим условиям. Первоначально принимаем 1мм.
С 2
– минусовое предельное отклонение по толщине проката, принимаемое по соответствующим стандартам. Здесь =0.
gс – коэффициент условия работы. Для нижнего пояса 0,6, а для остальных 0,7.
Толщина стенки должна быть не менее 8 мм (для данного резервуара) и быть согласована с сортаментом толстолистовой стали.
Если резервуар будет рулонируемым, то толщина стенки должна быть не более 17 мм.
Сначала подберем толщину стенок резервуара из стали С 255, Ry=24 кн/см 2
(табл. 1), а затем из стали С 345, Ry=33,5 (t=2-10) или 31,5 (t=11-20) кн/см 2
(табл. 2).
Для обеспечения возможности рулонирования резервуара принимаем 3 Вариант – комбинированную однослойную стенку из сталей С255 и С345 со следующими толщинами стенок:
Проверка устойчивости каждого пояса от нагрузок направленных вдоль образующих.
-суммарное сжимающее усилие в нижнем сечении каждого пояса от воздействия массы крыши, веса снега, вакуума и массы корпуса расположенного выше рассматриваемого сечения (включая рассматриваемый пояс).
Масса крыши (с учетом оборудования на ней)
So=0,5 (кн/м 2
) нормативное значение веса снегового покрова ;
g f2
=0,7 – коэффициент надежности по нагрузке;
m=1 – коэффициент, учитывающий конфигурацию кровли;
Масса корпуса расположенного выше рассм. сечения Qc'= *(12-i+1) (кн);
Масса опорного кольца Qo.k.=210 (кн);
Масса стенки Q c
=V c
*r=257715*7.85*10 -3
=2023 кн;
Определение критического напряжения.
Критическое напряжение определяется по формуле:
С – коэффициент, определяемый в зависимости от отношения R/t ci
.
Результаты вычислений сведены в таблице № 4.
Устойчивость всех поясов обеспечена.
Проверка устойчивости стенки на нагрузки, направленные нормально к ее поверхности.

Стенка может потерять устойчивость от действия вакуума и давления ветра. Устойчивость теряет стенка, находящаяся между точками закрепления. Такими закреплениями являются кольцевые ребра. Если их нет, то стенка может потерять устойчивость между днищем и крышей, т.е. на всю высоту.
Проверка производится по следующей формуле:
Wo=0,30 кн/м 2
– скоростной напор ветра в районе г. Днепропетровска;
К 1
=1,045 – коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора ветра по высоте (принимаем для местности типа А);
С 2
=0,9 – аэродинамический коэффициент;
Приведенная толщина стенки определяется для участка стенки, расположенной между точками закрепления:
l i
– длина участка, расположенного между точками закрепления;
Критическое напряжение определяем по формуле:
Результаты вычислений приведены в таблице № 5.
Так как устойчивость верхней части стенки не обеспечена, необходимо увеличить ее толщину. Примем толщину верхней части стенки 1,0 см, тогда
Проверим каждый пояс в отдельности на устойчивость по формуле:
Так как все значения 7-го столбца меньше g с
, значит устойчивость каждого пояса в отдельности обеспечена.
Окончательно принимаем следующие толщины комбинированной стенки:
Двухслойную стенку применяют весьма редко в двух случаях:
для уменьшения толщины стенки с целью использования метода рулонирования;
в изотермических резервуарах, в которых продукт хранится при низких температурах.
Обычно для обеих стенок используют стали одного класса, хотя возможен вариант, когда внутренняя стенка делается из стали более высокого класса.
Величину зазора между стенками d2 принимаем 1 см.
Расчет выполняют в такой последовательности:
В начале выполняется расчет однослойной стенки, с тем, чтобы получить из условия прочности толщины t ci
всех поясов.
Затем задаемся толщиной дополнительной стенки t gi
=0,6 см и классом стали, принимаем сталь С 255.
Определим необходимую толщину основной стенки по формуле:
P 2
=r(Н-(i-1)h-30)g f
+Роg f
– часть нагрузки воспринимаемая основной стенкой;
Р 0
=0,0002 кн/см 2
– избыточное давление;
g f
– коэффициент надежности по нагрузке;
t g
=0,6 см – толщина дополнительной стенки;
Результаты вычислений приведены в таблице:
Так как толщина вышележащих поясов больше, чем определенная, принимаем толщину пятого и четвертого поясов равной 10 мм.
Принимаем следующие толщины поясов двухслойной стенки.
Задаемся типом проволоки, ее диаметром «d», шагом навивки «а».Определяем площадь сечения проволоки
Критическое напряжение стенки, при потере ее устойчивости, вызванное преднапряжением равно:
Е=21000 кн/см 2
; R=1995 см – радиус резервуара; m=0,3 – коэффициент Пуассона;
м=Е пр
/Е; Е – модуль упругости проволоки.
Толщину t ci
каждого пояса предварительно определяем исходя из расчета однослойной стенки так, чтобы она была меньше 17 мм, что обеспечивает возможность рулонирования.
Задаемся величиной преднапряжения в стенке
Величина преднапряжения в проволоке будет равна
Определяем толщины i – того пояса стенки «t ci
» и приведенную толщину проволоки «t пр
»
R np
-расчетное сопротивление проволоки.
Если t ci
сильно (более, чем на 20%) отличается от принятого предварительно, меняем параметры a, t ci
, d, R nр
и повторен расчет до сходимости (с разницей <=20%).
Окончательно производим проверку напряжений:
Так как стенку можно рулонировать, то оставляем данные параметры, но проволока будет сильно недонапряжена.
С целью экономии материала примем вместо высокопрочной проволоки В-2 проволоку В-1 и повторим расчет.
Так как проволока В-1 работает эффективнее проволоки В-2, то оставляем данные параметры.
Расчет узла сопряжения стенки и днища
Расчетная схема нижнего узла сопряжения и основная система метода сил указаны на рисунке №
Канонические уравнения метода сил для определения изгибающего момента «М 0
» и поперечной силы в оболочке Q 0
имеют вид:
(d 11
с
+d 11
д
)М 0
+d 12
с
Q 0
+ Δ 1p
с
+Δ 1p
д
+Δ 1p
д
(N 1
)=0;
d 21
c
М 0
+d 22
с
Q 0
+ Δ 2p
с
=0.
В качестве исходных данных возьмем данные из второго варианта расчета стенки.
t ci
=1,7 мм; Е=21000 кн/см 2
; R=1995 см; R y
=31,5 кн/см 2
.
Примем песчаное основание, с коэффициентом постели k g
=0,05 кн/см 3
;
Толщина окрайка днища t 0
=1,4 см. Тогда :
Цилиндрическая жесткость стенки определяется по формуле:
D c
= =21000*1,7^3/(12-(1-0,3^2))= 9448,08 (кн см);
Цилиндрическая жесткость днища определяется по формуле:
D д
= =21000*1,4^3/(12*(1-0,3^2)) = 5276,92 (кн см) ; где
Формулы для определения перемещений:
d 11
с
= =1/(9448*0,02206) = 0,0048;
d 12
c
=d 21
c
= - =-1/(2*9448*0,02206^2) = -0,10875;
d 22
c
= =1/(2*9448*0,02206^3) = 4,92962;
m c
= ( ) 1/4
=(0,00896/(4*9448))^(1/4) = 0,0220662 (1/см);
Знаки взяты для усилий, указанных на рисунке
d 11
д
= =(1+0,965^2+2*0,8024^2)/(4*5276,9*0,0392) = 0,00389032;
с=4 – 10 см – величина выступа окрайка за стенку; принимаем с=5 см;
m д
=( ) 1/4
=(0,05/(4*5276,92))^(1/4) =0,039231;
Значения функций j(x 0
)=e -xo
[cos(x 0
)+sin(x 0
)]; q(x 0
)=e -xo
cos(x 0
) принимаем по приложению № 4.
Грузовые члены Δ ip
взяты со знаками, соответствующими направлению усилий и нагрузок на рис.
Δ 1p
с
= =0,01544/(0,00896*1788) = 0,0009637664;
Δ 2
p
с
= - Δ 1p
с
Н с
=-0,000963*1788 = -1,721844;
Н с
=1788 см полная высота стенки резервуара.
Р у
0
=g f1
r H ж
+g f2
P и
=1*0,0000085*1788+1,2*0,0002 = 0,015438 (кн/см 2
) – полное расчетное давление на стенку g f1
=1, g f2
=1,2.
Объемная масса «r» и избыточное давление «Р и
» определены ранее при расчете стенки; Н ж
- высота столба жидкости в см, обычно Н ж
=Н с
.
Δ 1p
д
= [1-j(x 0
) y(x 0
)+2 q(x 0
) x(x 0
)] = 0,003872;
Значения функций : x(x 0
)=e -xo
sin(x 0
); y(x 0
)=e -xo
[cos(x 0
)-sin(x 0
)];
Δ 1p
(N 1
)= q 2
(x 0
) =0,2758/(2*0,0392*5276,92)*0,8024= 0,00053492
N 1
x
=N 1
k
+N 1
c
+N 1
p
=0,0612+0,0245+0,19015 =0,27585 кн/см;
Напряжения в зоне нижнего узла резервуара.
N 2
=P y
R=1995*0,01518 =30,2841 кн/см ;
s 1
= -(4,59*6/(1,7^2))-2,758/1,7-0,3*30,28/1,7 = -16,4953 < 1,2*31,5 ;
s 2
=30,28/1,7+0,3*6*4,59/(1,7^2)=20,671 < 1,2*31,5 ;
s пр
=√s 1
2
-s 1
s 2
+s 2
2
+3 τ 2
<=g c
R y
;
s пр
= √ s 1
2
-s 1
s 2
+s 2
<=g с
R y
;
Вычислим изгибающий момент в днище справа от сечения х 0
= m д
с (считая от края днища).
М д
=[1+j 2
(х 0
)] - x(x 0
)- [1-2q(x 0
) x(x 0
)-y(x 0
) j(x 0
)] = 1,473921 (кн см); тогда
Выполняем сферическую крышу в виде ребристого купола. Анализ различных конструктивных решений показал, что при симметричных нагрузках ребристый купол имеет меньшую массу и стоимость. При несимметричных нагрузках сетчатые и ребристо – кольцевые купола являются более надежными и жесткими конструкциями, чем ребристые, но не имеющими лучшие технико – экономические показатели.
Ребристый купол имеет основные конструктивные элементы: ребра – арки, наружное и внутреннее опорные кольца. Настил опирается на балочки и не является несущим элементом. Наружное кольцо мешает горизонтальным деформациям. Возникают горизонтальные реакции – распор. Стенка резервуара служит неподвижной опорой.
Ребро – арка может опираться на внутреннее кольцо двумя способами: шарнирное опирание и жесткое защемление. Если ребро приварить к внутреннему кольцу, то его можно считать как двухшарнирную арку с затяжкой. Роль затяжки играет внешнее кольцо, работающее на растяжение. Средний шарнир отсутствует.
Если ребра крепятся к внутреннему кольцу болтами, то ребро рассчитывается как трехшарнирная арка с упругой затяжкой.
Стрела подъема f 0
=(1/10 – 1/12)L=340 см;
Зная стрелу подъема, радиус кривизны определяется по формуле:
R к
= + =39,9^2/(8*3,4)+3,4/2 =60,23 м;
Определим количество ребер в куполе:
n = m/2 =42/2 =21; m= = 41,7831816 ≈ 42;
q=q 1
+q 2
=0,018269+0,0094=0,027696
q 1=
a =730*1,05/(3,1415*1995^2)*298 = 0,018269 кн/см;
q 2
= g f2
*S 0
*m*k 1
*a=0,7*0,5*1*0,315*298=0,0094 кн/см;
Прежде всего определяем площадь условной затяжки:
F З
= =2*3,1415926*100/42 = 14,9599648≈15 см 2
;
F и
– площадь сечения опорного кольца.В реальных резервуарах колеблется в пределах от 90 до 120 см 2
. Предварительно принимаем F и
=100 см 2
.
Н=0,0456k=730*1,05/(3,1415*19956^2)*298 =29,094699 кн;
Определим расчетные усилия в различных сечениях арки:
х=L/2=1995 см; y=f 0
=340 см; ά=0; сos ά=1; sin ά=0;
M б
=V*x - =27,62*1995-0,027696*3990^2/12 =18358,3092 кнсм;
М а
=М б
– Н*y=18358,3-29,09*340 =8467,7 кнсм;
N= - (Q б
sin ά +H сos ά) = - 29,09*1= - 29,09 кн;
х= L/4=3990/4=998 см; y=f – R и
(1-cos ά)=254 см;
tg ά 0
= =3990/(2*(6023-340))=0,3520 ; ά 0
=19,34 0
; ά= ά 0
/2=9,67 0
;
М б
= V*x - q x
- (q – q x
) =27,62*998-0,0138*998^2/2-(0,027696-0,0138)*998^2/3 =16078,841872 кнсм;
q x
=q - q = 0,027696-0,027696*2*998/3990 =0,013841 кн/см;
М а
=М б
– Н*y=16078,8-29,09*254 =8689,94 кнсм;
N= - (Q б
sin ά - H сos ά) =-(6,91*0,168+29,09*0,9858) =-29,8378 кн;
Q б
=V - x=27,62-998*((0,027696+0,0138)/2) =6,913496 кн.
Примем сечение ребра двутавр №27а; W x
=407 см 3
; А=43,2 см 2
; I x
=5500 cм 4
; х=L/4=998 см.
s= - - =-8689,94/407-29,83/43,2 = -22,042 кн/см 2
< 1*24=24 кн/см 2
;
N кр
= =3,14^2*21000*5500/(1,06*((4094/2)^2)) = 256,3892 кн;
m=1,06; S 1
=2 R и
ά 0
= 2*6030*0,34=4094 см;
N x
= 1,4*29,83=41,76 кн Курсовая работа: Расчет элементов резервуара
Реферат: Правовой статус Центрального Банка РФ. Скачать бесплатно и без регистрации
Книга: Защита от манипуляторов всех мастей Власова Н.М.
Курсовая работа: Рынок ценных бумаг 32
Курсовая работа по теме Печатные издания в годы комсомола
Реферат: Микроклимат животноводческих помещений для крупного рогатого скота
Кузовлев 5 Класс Тесты И Контрольные Работы
Ницше Эссе По Цитате
Реферат по теме Как не прогореть на рекламных расходах
Реферат На Тему Информационные Системы
Контрольная Работа На Тему Технология И Производственная Функция
Виды Физической Культуры Реферат
Реферат по теме Фазовые состояния вселенной
Загрязнение Окружающей Среды Эссе
Дипломная работа по теме Разработка стратегии прямых продаж образовательных услуг Московского государственного университета печати
Реферат На Тему Рынок Новых Технологий В Апк
Курсовая работа по теме Синтаксический распознаватель арифметического оператора условного перехода языка FORTRAN
Реферат На Тему Правотворчество В Государстве И Его Формы
Курсовая работа: Проектирование цифровой радиорелейной линии
Курсовая работа по теме Совершенствование системы маркетинга персонала в ООО 'Электрические сети'
Доклад: Animals
Реферат: Обстоятельства, исключающие преступность деяния
Доклад: Axxis
Сочинение: О Мартынове Н.С.