Коническая крыша с центральной стойкой

Покрытие состоит из плоских трапецеидальных щитов заводского изготовления, опирающихся по периметру стенки резервуара и на центральную стойку через центральное кольцо, как представлено на рисунке 1.5. Количество щитов определяется шириной щита у стенки резервуара b₀, которая принимается равной 3…3,5 м:

(1.10)

Где:

D – диаметр резервуара, м.

Щит представляет собой трапецеидальную раму с основными радиальными ребрами из прокатных двутавров. В кольцевом направлении располагают поперечные ребра из мелких номеров прокатного швеллера. Поверх ребер располагается стальной настил толщиной не менее 4,0 мм, который приваривается к ребрам.

Нагрузками на покрытие являются:

- собственный вес настила и ребер;

- вакуум;

- снеговая нагрузка.

Покрытие с центральной стойкой проектируют пологим с уклоном 1:12.

Расчету подлежат элементы щита:

- настил;

- поперечные ребра;

- радиальные ребра.

Расчетной схемой настила является тонкая оболочка, работающая только на растяжение и опирающаяся на поперечные ребра. Расчетным пролетом настила будет шаг поперечных ребер щита. Сечение настила проверяют по жесткости, принимая значение предельного относительного прогиба согласно формуле:

(1.11)

и по прочности.

Принимая толщину настила, равную минимальному значению 4 мм, по условию эксплуатации, определим наибольший пролет настила:

(1.12)

Где:

– толщина настила крыши, м

- значение относительного прогиба, принимаем равное 150;

- определяется по формуле:

(1.13)

- коэффициент Пуассона, принимаем для стали 0,3;

– модуль упругости стали, равен 2 ⁵ МПа;

- нормативная нагрузка на полосу настила единичной ширины, определяется по формуле:

, (1.14)

Где:

- коэффициент сочетания нагрузок, принимаем 0,9;

- вес 1 м² настила крыши, определяется по формуле:

(1.15)

Где:

– удельный вес стали, равен 7850 кг/м³;

g – ускорение свободного падения, принимаем равным 9,81 м/с²;

p_V - нормативное значение вакуума, определяется по таблице 1;

- нормативное значение снегового давления. Определяется согласно [11], кПа:

(1.16)

Где:

– коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра, принимается в зависимости от диаметра по п.10.5 [11];

– вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, определяется по таблице 8;

– термический коэффициент, согласно [11] равен 1;

- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. В зависимости от схемы крыши и распределения нагрузки на нее, принимаем (для всех конических).

По конструктивным соображениям принимаем шаг поперечных ребер настила равным 1,2…1,5 м.

Определив значение , необходимо проверить настил крыши на прочность.

Поперечные ребра рассчитываются по простой балочной схеме с равномерно распределенной нагрузкой и с наибольшим пролетом (для ребра, ближайшего к стенке резервуара).

Тогда нормативная погонная нагрузка будет определяться по формуле:

(1.17)

Расчетная нагрузка на полоску настила определим по формуле:

(1.18)

Расчетные изгибающие моменты в сечении поперечного ребра:

(1.19)

Требуемый момент сопротивления:

(1.20)

Где:

- коэффициент условий работы. Согласно [10] для кольцевых (поперечных) балок принимается 0,75.

По сортаменту подбирается номер швеллера. Принятое сечение ребра необходимо проверить по предельному прогибу f/l_п.р.=1/200 или определить требуемый момент инерции и по нему подобрать номер швеллера, сравнив с найденным выше. Относительный прогиб поперечного ребра определяется по формуле:

(1.21)

Радиальная балка (ребро) настила воспринимает нагрузку по треугольнику как на рисунке 1.6, в соответствии с грузовой площадью, и является основным несущим элементом покрытия. Расчетной схемой радиальной балки является обычная шарнирно опертая балка.