2015-07-14
1627
Резервуары вертикальные цилиндрические стальные, предназначенные для хранения нефти, нефтепродуктов и газов представляют собой тонкостенные оболочки вращения, которые образованы вращением меридиана вокруг неподвижной оси. Толщина этих оболочек (поверхность) всегда намного меньше ее радиуса (
), поэтому они называются тонкостенными сосудами. Рабочие нагрузки, действующие на резервуар симметричны относительно оси конструкции, их называют осесимметричными, исключение составляет ветровая и кососимметричная снеговая нагрузка.
Для расчета таких оболочек применяют две дополняющие одна другую теории расчета: [6, 11]
— безмоментную (мембранную);
— моментную.
По безмоментной теории предполагают, что изгибающие и крутящие моменты малы и ими можно пренебречь. При этом в теле оболочки действуют только напряжения растяжения – сжатия, распределенные по всей толщине сечения. Применение этой теории ограничено условиями, нарушение которых приводит к появлению в оболочке значительных изгибающих моментов:
|
|
|
— оболочка должна иметь плавно изменяющую форму поверхности;
— оболочка должна иметь плавно изменяющую толщину;
— нагрузка на оболочку должна быть плавной и непрерывной, иначе возникает разность деформаций;
— закрепление краев оболочки должно быть таким, чтобы края имели возможность свободно деформироваться в направлении нормали к поверхности.
На практике последнее условие не соблюдается, это приводит к рассмотрению изгиба оболочки по краям. Изгибающие моменты и напряжения от изгиба распространяются на небольшое расстояние от края оболочки, это явление носит название «краевой эффект». При рассмотрении «краевого эффекта применяют дифференциальное уравнение изгиба цилиндрической оболочки, которое, при определенных поправках, применимо и для сферических оболочек.
Стенка РВС представляет собой цилиндрическую оболочку, воспринимающую нагрузку от гидростатического давления жидкости. Давление, действующее на стенку на высоте «х» от днища:
(3.4)
где γ – удельный вес нефтепродукта; Н – высота резервуара; Ризб - избыточное давление в газовом пространстве.
Предположим, что стенка отделена от днища. В стенке резервуара возникают усилия безмоментной группы (N1 и N2).
Меридиональное усилие N1, возникающее от массы покрытия Gr, собственной массы стенки Gs, снеговой нагрузки S и избыточного давления газа (вакуума) Ризб определяется:
(3.5)
где 
– коэффициенты надежности соответственно от собственной массы конструктивных элементов резервуара, снеговой нагрузки, избыточного давления или вакуума.
Кольцевое усилие N2:
|
|
|
, (3.6)
где 
- плотность нефтепродукта.
Радиальные перемещения:
, (3.7)
где 
радиус цилиндра, т.е. резервуара;
относительное удлинение;
модуль упругости;
толщина стенки резервуара.
Прочность стенки резервуара будет обеспечиваться в том случае, если соблюдается условие:
(3.8)
Толщина отдельных поясов стенки РВС:
(3.9)
где 
расчетное сопротивление сварного шва (предел текучести) сварного шва; γс – коэффициент условий работы стенки резервуара.
