Пример расчета конической крыши с центральной стойкой

 

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 b_o = 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. D_ст = 400 мм.