Расчет стенки на устойчивость

Верхние пояса стенок корпуса резервуара в результате расчета на прочность имеют сравнительно небольшую толщину, поэтому необходимо проверять их на устойчивость при определенных сочетаниях нагрузок: вес покрытия и стенки с установленным технологическим оборудованием и теплоизоляцией, снеговая и ветровая нагрузки, избыточное давление и вакуум.

Устойчивость оболочек в значительно большей степени, чем у стержневых конструкций, зависит от их формы, условий закрепления, на­чальных несовершенств, характера нагрузок. Поэтому в практических расчетах рассматривают отдельно устойчивость цилиндрических, кони­ческих, сферических и других оболочек.

В частности, условие устойчивости замкнутых круговых цилиндри­ческих оболочек вращения равномерно сжатых параллельно образую­щим

, (1.9)

где - расчетное меридиональное напряжение в оболочке; - кри­тическое напряжение, равное меньшему из значений и (r - радиус срединной поверхности, t - толщина оболочки).

Значение коэффициентов при 0 << 300 определяют по формуле

. (1.10)

Значения коэффициентов с принимают по табл. 1.1.

Таблица 1.1. Коэффициенты с

С	0,22	0,18	0,16	0,14	0,11	0,09	0,08	0,07	0,06

Условие устойчивости замкнутых круговых оболочек вращения при действии равномерного внешнего давления p, нормального к боковой по­верхности

, (1.11)

где - расчетное кольцевое напряжение в оболочке; - критиче­ское напряжение, определяемое по формулам:

для оболочек коротких и средней длины при

; (1.12)

для длинных оболочек

; (1.13)

при напряжение определяют линейной интер­поляцией (l - длина цилиндрической оболочки).

Если оболочка укреплена достаточно жесткими кольцевыми ребра­ми, расположенными на расстоянии между их осями, то их под­держивающее влияние учитывается только тем, что длина оболочки при­нимается равной расстоянию s.

Замкнутую круговую цилиндрическую оболочку, подверженную од­новременному действию нагрузок, вызывающих осевое и поперечное сжатие, с небольшим запасом проверяют на устойчивость по формуле

. (1.14)

Расчет на устойчивость конической оболочки вращения (см. рис. 1.5) при действии внешнего равномерного давления p, нормального к боковой поверхности, выполняют по формуле (1.11), принимая:

; ; .

Расчет на устойчивость полной сферической оболочки (или ее сег­мента) при и действии внешнего равномерного давления p, нор­мального к ее поверхности, следует выполнять по формуле

, (1.15)

где ; .

Устойчивость стенки незаполненного резервуара проверяется на сов­местное действие равномерного сжатия вдоль образующих и поперечно­го сжатия внешним равномерным давлением по формуле

, (21.16)

где , а значения и определяются по формулам (1.9, 1.10, 1.12, 1.13).

Продольные сжимающие напряжения в стенке возникают от следу­ющих нагрузок:

1) веса крыши и установленного на ней оборудования

, (22.6)

где n₁ = 1,1; -принимают в зависимости от объема резервуара:

2) веса теплоизоляции на крыше

, (22.7)

где - вес теплоизоляции, кН/м², материал и толщина которой назначаются в техно­логическом задании; =1,2;

3) снега

(22.8)

где - вес снегового покрова, кН/м², принимается для рассматриваемого района строительства по СНиП II-6-74; = 1; =1,4;

4) вакуума

(22.9)

где =0,25 кПа; =1,2;

5) ветровой нагрузки на боковую поверхность корпуса резервуара, создающей отсос на крыше и вызывающей продольные растягивающие напряжения в стенке резервуара,

(22.10)

где - нормативный скоростной напор, кН/м², в зависимости от района строительства, принимаемый по СНиП II-6-74; = 0,8 - аэродинамический коэффициент для крыши; =0,8 - коэффициент перегрузки для ветрового отсоса;

6) веса стенки с учетом теплоизоляции на рассматриваемом уровне (низ самого нижнего из наиболее тонких листов стенки)

(22.11)

где i - число поясов выше рассматриваемого уровня; = 1,1; =1,2.

Таким образом, суммарные продольные напряжения в стенке от дей­ствующих нагрузок равны:

(22.12)

где = 0,9 - коэффициент сочетаний нагрузок.

Кольцевые сжимающие напряжения в стенке возникают от следую­щих нагрузок:

1) ветровой нагрузки, которая принимается равномерно распределен­ной по окружности резервуара. Действие ветровой нагрузки на стенку заменяется действием условного вакуума

, (22.13)

где =1,2 - коэффициент перегрузки для ветровой нагрузки; - коэффициент, учи­тывающий изменение скоростного напора по высоте, принимаемой по СНиП II-6-74;

2) вакуума

(22.14)

где =0,25 кПа; =1,2;

Тогда суммарные кольцевые напряжения в стенке от действующих нагрузок равны;

(22.15)

где =0,9.

Если в результате расчета по условию (21.16) требуется значительно увеличить толщину стенки , то оказывается целесообразным установить промежуточные кольца жесткости (от одного до трех), повышающие критические напряжения .

В этом случае зоны h' и h" (рис. 22.6) проверяют по формуле (21.16) отдельно при своих значениях t_min,вы­числяя при h = h' и h = h" ^/. Для зоны высотой h' к меридиональным напряжениям добавляют напряжения (в верхнем i- мпоясе зоны h') от массы стенки по формуле

(22.16)

где .

Рис. 22.6. Схема усиления стенки резервуара кольцами жесткости

Критическая сила в кольце должна быть больше действующего в нем усилия от нагрузки, определяемой по формуле (22.15):

(22.17)

где .

Из условия (22.17) определяют требуемое значение I_x и подбирают соответствующий профиль промежуточного кольца жесткости.