Требуется рассчитать коническую крышу вертикального стального резервуара диаметром 23 м и высотой 15 м. Расчетное значение снеговой нагрузки равно 1,8 кПа, вакуум – 250 Па. Крыша изготовлена из ВСт3сп6 с пределом текучести стали 235 МПа.
Решение.
Покрытие резервуара проектируем в виде щитов, состоящих из листов толщиной 4 мм, уложенных на каркас из двутавра, швеллеров и уголков. Щиты опираются на кольцо центральной стойки и корпус резервуара.
Сбор нагрузок.
Определим расчетные и нормативные нагрузки на щит покрытия:
кН/м2.
кН/м2.
Расчет настила.
Пусть настил приварен к радиальным ребрам щитов электродами типа Э42. Предельный относительный прогиб настила должен соответствовать условиям как в формуле (1.11). По формуле (1.12) определим. Для этого:
= кН/см2 по формуле (1.13);
кН/см2 определили по формуле (1.14). Тогда наибольший пролет настила:
см.
По конструктивным соображениям принимаем расстояние между поперечными ребрами щита равным 1,5 м.
Проверим настил на прочность.
Расчетная нагрузка на полосу настила за вычетом собственного веса балок:
кН/см2.
Шаг поперечных ребер жесткости щита а = 1,5 м.
Примем стрелку прогиба настила:
см
Тогда определим распор:
кН/см
Коэффициент:
.
Опорный момент:
.
Проверка настила на прочность:
Где:
– коэффициент условий работы настила, принимаем равным 1(для всех).
Прочность настила обеспечена.
Расчет поперечных ребер щита.
Предварительно назначим количество щитов в покрытии. Принимая ширину щита у стенки резервуара bo = 3 м, требуемое количество щитов определим по формуле:
шт
Количество щитов покрытия должно быть кратно 4. Принимаем шт.
Расчетный продет поперечного ребра будет равен величине , т.е. м. Равномерно распределенная нагрузка на поперечное ребро при шаге ребер а = 1,5 м составит:
кН/м – расчетная нагрузка
кН/м – нормативная нагрузка
Расчетный изгибающий момент определим по формуле (1.19):
кН·м
Требуемый момент сопротивления определим по формуле (1.20):
см3
Требуемый момент инерции при предельном относительно прогибе ребра определим согласно (1.21):
см4
Принимаем швеллер 8С по ГОСТ 8240-97 .
см4.
Расчет радиальных ребер щита.
Пролет радиального ребра, как балки при свободномопирании щита на стенку резервуара и на вернее центральное кольцо трубчатой стойки равен:
м.
Максимальная интенсивная нагрузка на радиальное ребро у стенки резервуара определим по формуле (1.22):
кН/м
Расчетная схема радиального ребра изображена на рисунке 6.
Максимальный расчетный момент определим по формуле (1.24):
кН·м.
Требуемый момент сопротивления определим по формуле (1.25):
см3.
Принимаем двутавр 23Б1 по ГОСТ 26020-83 .
см4.
Требуемый момент инерции сечения ребра из условия обеспечения жесткости при будет равен:
см4
Тогда для обеспечения жесткости необходимо выбрать двутавр, характеристики которого будут близки этому значению. Принимаем №27 по ГОСТ 8239-89 с см4.
Диаметр центральной стойки принимается по конструктивным соображениям с учетом условий опирания щитов покрытия и использования стойки для рулонирования элементов резервуара. Dст = 400 мм.