Нормативные значения характеристик сталей Ryn принимаются по соответствующим ГОСТ и техническим условиям. Расчетные сопротивления сварных конструкций определяются по строительным нормам на стальные конструкции (СНиП ΙΙ -7-81). Расчетные сопротивления металлопроката для растяжения, сжатия, изгиба и сдвига определяются по СНиП ΙΙ -7-81 с учетом коэффициента надежности по материалу γm, принимаемого равным:
— для сталей по ГОСТ 27772, ГОСТ 19281 (Rγ<380 МПа) - γm = 1.05;
— для сталей по ГОСТ 19281 (Rγ>380 МПа) - γm = 1,1.
Расчетное сопротивление металлопроката для растяжения, сжатия, изгиба и сдвига Rγ определяют с округлением в меньшую сторону до 5 МПа по формуле 3.12:
Rγ=Rγnγсγt/γmγn, (3.12)
где Rγn – нормативный предел текучести; γс – коэффициент условий работы. [3]
3.2.7 Нормативные и расчетные значения нагрузок для резервуаров с купольной крышей и понтоном из алюминиевых сплавов
Алюминиевые конструкции рассчитываются как единые пространственные системы с учетом факторов, определяющих напряженное и деформированное состояние, геометрической и физической нелинейности, пластических свойств материалов в соответствии с требованиями, установленными стандартами для выбранных материалов. Алюминиевые конструкции и их расчет должен удовлетворять требованиям ГОСТ 27751-88 и СНиП 2.03.06-85.
|
|
Расчет алюминиевых конструкций следует выполнять по предельным состояниям первой группы (на прочность и устойчивость).
Нормативные значения нагрузок, коэффициенты надежности по нагрузке и коэффициенты сочетаний для определения расчетных значений нагрузок принимают по СНиП 2.01.07-85.
Расчетные значения нагрузки следует определять как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузки γt, соответствующий рассматриваемому состоянию.
Коэффициенты надежности по нагрузке при расчете на прочность и устойчивость конструкций принимают согласно СНиП 2.01.07-85:
— от собственного веса конструкции γt, равный 1,05;
— для ветровой нагрузки γt, равный 1,4.
Расчет элементов выполнять по предельным состояниям первой группы. Для несущих элементов каркаса купола (поясных балок, раскосов и узловых накладок) используют деформированные алюминиевые сплавы АД31, АД33, для обшивки купола – тонколистовой алюминий марок АМг или АМц.
В расчетах использовать следующие значения физических характеристик алюминиевых сплавов: [4]
— модуль упругости (Е) 0,70·105 МПа;
— модуль сдвига (G) 0,27·105 МПа;
— коэффициент поперечной деформации (v) 0,3;
— коэффициент линейного расширения (α) 0,24·10-4 ºС-1;
— плотность (ρ) для предварительного расчета 2700 кг\м3.
|
|
Механическая характеристика сплавов должна приниматься с учетом состояния поставок. [4, 26]
Для алюминиевых конструкций значение расчетного сопротивления R определяется по разделу 3 СНиП 2.03.06-85 и принимается равным, меньшему из значений расчетного сопротивления алюминия растяжению, сжатию, изгибу по условному пределу текучести Rу и расчетного сопротивления алюминия растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению Ru:
(3.13)
(3.14)
где Rуn и Run – нормативные сопротивления алюминия, равные наименьшим значениям предела текучести и временного сопротивления, установленным в стандартах и технических условиях на алюминий;
γm = 1,1 – коэффициент надежности по материалу;
γu = 1,45 – коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению.
Расчетные значения сопротивления алюминия на растяжение, сжатие и изгиб (R), сдвиг (Rs), смятие (R1p), в зависимости от марки принимаются по таблицам 5,6 СНиП 2.03.06-85.
Расчетное сопротивление сварных соединений, выполненных аргонодуговой сваркой, в зависимости от вида соединения и напряженного состояния принимают в соответствии п.п. 3.3-3.8 и по таблицам 9, 10 СНиП 2.03.06-85.
При расчете алюминиевых конструкций учитывается коэффициент влияния изменения температуры (γt) и условий работы (γc). Представленные в таблицах 14 и 15, а также коэффициент надежности по назначению (γn) по ПБ 03-605-03.
Для несущих элементов резервуара (опорное кольцо, стенка и т.д.) должны применяться стали согласно ПБ 03-605-03 (таблица 2.1).
В расчетах использовать следующие значения физических характеристик сталей:
— модуль упругости (Е) 2,06·105 МПа;
— модуль сдвига (G) 0,78·105 МПа;
— коэффициент поперечной деформации (γ) 0,3;
— коэффициент линейного расширения (α) 0,12·10-4ºС-1;
— плотность (ρ) 7850 кг\м3.
Механические характеристики сталей принимаются согласно
ПБ 03-605-03. Для стальных конструкций нормативные и расчетные сопротивления проката принимаются по таблице 51 СНиП ΙΙ-23-81. При расчете стальных конструкций следует учитывать коэффициент надежности по материалу (γm) и коэффициент условий работы (γc).
Расчетные сопротивления заклепочных и болтовых соединений принимаются в соответствии с п.п. 3.9-3.12 СНиП 2.03-06-85:
— для заклепочных соединений на срез (Rrs) по таблице 11 СНиП 2.03.06-85;
— для болтовых соединений на растяжение (Rbt) и срез (Rbs) по таблице 12 СНиП 2.03.06-85.
Расчетные сопротивления смятию элементов конструкций для соединений на заклепках (Rrр) и болтах (Rbp) принимаются по таблице 13 СНиП 2.03.06-85.
Расчет на прочность и устойчивость элементов конструкций в зависимости от действующих сил следует производить в соответствии с требованиями п.п. 4-8 СНиП 2.03.06-85 (для алюминиевых конструкций) и п.п. 5-12 СНиП ΙΙ-23-81 и ПБ 03.605-03 (для стальных конструкций).
Технические параметры для сборки и подъема купола в проектное положение являются исходными данными для расчета стенки резервуара и представлены в таблице 3.5.
Таблица 3.5 - Технические параметры сборки купола
Наименование показателей | РВС- | РВС- | РВС- | РВС- | РВС- | РВС- | РВС- | ЖБР-10000 |
Диаметр резервуара, м | 10,43 | 15,18 | 18,98 | 22,8 | 4,2 | 45,6 | 60,7 | 42,0 |
Количество мест опирания купола | ||||||||
Нагрузка на стенку резервуара в точке опирания купола, не более т.* | 0,15 | 0,21 | 0,33 | 0,48 | 0,54 | 0,8 | 0,8 | 0,6 |
Количество мест опирания подъемных устройств при монтаже купола | ||||||||
Нагрузки на стенку резервуара в точке установки подъемных устройств, не более 1 т | 0,3 | 0,62 | 0,66 | 0,95 | 1,6 | 1,63 | 1,57 | 1,7 |
* - Нагрузки уточняются при привязке алюминиевого купола к конкретным климатическим условиям. |
3.2.8. Определение снеговой нагрузки
Определение снеговой нагрузки производят в соответствии c требованиями раздела 5 СНиП 2.01.07-85 (дополнение 2). [7]
|
|
Полное нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия s определяется по формуле 3.15:
(3.15)
где Sg – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии п. 5.2 СНиП 2.01.07-85 (дополнение 2); μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пп.5.3-5.6 и схеме 2 приложения 3 СНиП 2.01.07-85.
Крыши резервуаров по своей форме ближе подходят к зданиям со сводчатыми или близкими к ним по очертанию покрытиям, коэффициент µ перехода от веса снегового покрытия определяется по формулам схемы 2 приложения 3 СНиП 2.01.07-85.
; (3.16)
где - угол наклона покрытия, град.
Расчетное значение снеговой нагрузки Sg следует принимать в зависимости от снегового района РФ по данным таблицы 4 СНиП 2.01.07-85 (дополнение 2).
Сочетания нагрузок и воздействий, которые используются при проверке несущей способности стационарных крыш в таблице 3.6.
Коэффициент неравномерности распределения снегового покрова μ следует определять по таблице 3.7. [3]
Таблица 3.6 - Сочетания нагрузок и воздействий при проверке несущей способности стационарных крыш
Вид нагрузки | Коэффициент надежности по нагрузки | Сочетания нагрузок для расчета стационарных крыш | |||
Вес конструкций и оборудования Вес теплоизоляции | 1.05 1,2 | + | + | + | + |
Вес снегового покрова равномерно, или неравномерно распределенного на поверхность крыши | Таблица 22 | + | ̵ | + | ̵ |
Избыточное давление, ри | 1,2 | ̵ | + | ̵ | + |
Вакуум, рвак | 1,2 | + | ̵ | + | ̵ |
Разряжение от действия ветровой нагрузки | 1,0 | ̵ | + | ̵ | + |
Сейсмическая нагрузка | ̵ | ̵ | + | + | |
«+» - учитывается «-» - не учитывается |
Таблица 3.7 - Значения коэффициента неравномерности распределения снегового покрова μ
Форма крыши | Распределение снега | ||
неравномерное | равномерное | ||
Купольная ( \D≤0/05) | - | ||
Коническая (α≤7º) | - | μ=0,85 при D≤80 | |
Купольная ( \D>0/05) | μ=Cr1(z\r)2sinβ | по рис. 1 | μ=0,85+0,0075(D-80), при D≤100 |
Коническая (α>7º) | μ=Cr2(z\r) sinβ | по рис. 1 | μ=1,0 при D>100 |
|
|
Рис. 1. Неравномерное распределение снеговой нагрузки на стационарной крыше резервуара
Коэффициенты Сr1 и Сr2 определяются по формулам:
(3.17)
(3.18)
Дополнительные сочетания нагрузок для расчета взрывозащищенных стационарных крыш принимаются в соответствии с таблицей 3.8.
Сочетания нагрузок и воздействий, используемых при проверке плавучести и несущей способности плавающих крыш и понтонов, принимаются в соответствии с таблицами 3.9 и 3.10.
Таблица 3.8 - Сочетания нагрузок для расчета взрывозащищенных стационарных крыш
Вид нагрузки | Коэффициент надежности по нагрузки | Дополнительные сочетания нагрузок для расчета взрывозащищенных стационарных крыш | ||
Гидро-пневмоиспытания | Аварийный режим | |||
Вес конструкции | 1,05 | + | + | |
Вес теплоизоляции | 1,2 | ̵ | + | |
Избыточное давление (Рi) | 1,25 | + | ̵ | |
Избыточное давление (Ри) | 1,6 | ̵ | + | |
При расчете плавающей крыши (понтона) необходимо учитывать следующе нагрузки и воздействия: [23, 24]
— собственный вес элементов крыши (понтона);
— вес оборудования на крыше (понтоне);
— вес снегового покрова при равномерном и неравномерном распределении снега на плавающей крыше;
— 250 мм дождевых осадков на плавающей крыше;
— вес обслуживающего персонала (2,2 кН на площади 0,1 м2);
— выталкивающая сила от продукта плотностью 0.7 т\м3 (при расчете на плавучесть);
— выталкивающая сила от продукта фактической плотности (при расчете на прочность).
Распределение неравномерной снеговой нагрузки по поверхности плавающей крыши принимается в соответствии с рисунком 2.
На данном рисунке μ1=0,52 – 0,7Нs\D; μ2=1,77 + 1,06Нs\D; μ3=0,9μ2; μ4=0,8; μ5=1,0.
Величину действующей на плавающую крышу снеговой нагрузки определяется по формуле:
(3.19)
где μn – коэффициент перехода от веса снегового покрова грунта к снеговой нагрузке на покрытие; Sg – расчетное значение веса снегового покрова на единицу площади горизонтальной поверхности грунта.
Таблица 3.9 - Сочетание нагрузок для расчета плавающих крыш
Расчетное сочетание | Сочетание нагрузок для расчета плавающих крыш | Коэффициент надежности по нагрузке | Положение | Примечание |
Собственный вес, оборудование + равномерный снег. | 1,05 Расчетное значение | плавающее | ||
Собственный вес, оборудование + неравномерный снег | 1,05 По Б.1 | плавающее | ||
Собственный вес, оборудование + 250 мм осадков | 1,05 - | плавающее | При отсутствии системы дренажа | |
Собственный вес, оборудование + 2 затопленных смежных отсека | 1,05 - | плавающее | ||
Собственный вес, оборудование + равномерный снег | 1,05 Расчетное значение | На стойках | ||
Собственный вес, оборудование + 1,2 кПа равномерно распределенной нагрузки | 1,05 - | На стойках |
Таблица 3.10 – Сочетание нагрузок при расчете понтона
Расчетное сочетание | Сочетание нагрузок для расчета понтонов | Коэффициент надежности по нагрузке | Положение | Примечание |
Двойной собственный вес | 1,05 | плавающее | ||
Собственный вес, оборудование + 2,2кН на 0,1 м2 в любом месте понтона | 1,05 | плавающее | ||
Собственный вес, оборудование + затопление центральной деки и 2-ух смежных отсеков | 1,05 - | плавающее | ||
Собственный вес, оборудование + 2,2 кн на 0,1 м2 в любом месте понтона | 1,05 - | На стойках | ||
Собственный вес, оборудование + 0,3 кПа распределенной нагрузки | 1,05 - | На стойках | При наличии система дренажа допускается интенсивность нагрузки 0,3 кПа снизить до 0.1 кПа |
Указанное распределение снегового покрова справедливо для резервуаров объемом от 5000 м3 при 0,15<Нs\D<0,72.
Комбинации нагрузок, включающие собственный вес и равномерную снеговую нагрузку (или дождевые осадки), необходимо учитывать при неповрежденной крыши и крыши с нарушенной герметичностью в положении на плаву. [3, 5]
Комбинации нагрузок, включающие собственный вес и неравномерную снеговую нагрузку учитывают при расчете неповрежденной плавающей крыши в положении на плаву.
Неповрежденный понтон в положении на плаву должен сохранять плавучесть при действии двойного собственного веса.
В положении плавающей крыши (понтона) на опорах проверяют несущую способность опор. В положении понтона на опорах проверяют их несущую способность на дополнительную нагрузку от обслуживающего персонала (2,2 кН) приложенную в любом месте конструкции.
Рис. 2. Неравномерное распределение снеговой нагрузки на плавающей крыше
3.2.9. Определение ветровой нагрузки
В соответствии с требованиями раздела 6 СНиП 23.01.07-85 при назначении ветровых нагрузок, действующих на внешние и внутренние поверхности покрытия резервуаров, учитываются действия средней wm и пульсационной составляющей ветрового давления wp. [7, 8]
Расчетную ветровую нагрузку следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих согласно СНиП 23.01.07-85:
— нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле:
, (3.20)
— нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на высоте z следует определять по формуле:
, (3.21)
где – нормативное значение ветрового давления, принимаемого по (п. 6.4); – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по (п. 6.5). Коэффициент ‑ учитывающий изменение ветрового давления по высоте , определяется по таблице 3.11 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:
А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, тундра.
В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
С – городские районы с застройкой зданиями высотой более 25м.
Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии
30 – при высоте сооружения до 60 м и 2 км – при большей высоте.
Таблица 3.11 - Значения коэффициента, учитывающего изменение ветра по высоте,
Высота , м | Коэффициент для типов местности | ||
А | В | С | |
5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
1,0 | 0,65 | 0,4 | |
1,25 | 0,85 | 0,55 | |
1,5 | 1,1 | 0,8 | |
1,7 | 1,3 | 1,0 | |
1,85 | 1,45 | 1,15 | |
2,0 | 1,6 | 1,25 | |
2,25 | 1,9 | 1,55 | |
2,45 | 2,1 | 1,8 | |
2,65 | 2,3 | 2,0 | |
2,75 | 2,5 | 2,2 | |
2,75 | 2,75 | 2,35 | |
480 | 2,75 | 2,75 | 2,75 |
ξ – коэффициент пульсации давления ветра на уровне , принимаемый по таблице 3.12.
Таблица 3.12 - Значения коэффициента пульсации ветра, ξ
Высота z, м | Коэффициент пульсации давления ветра ξ для типов местности | ||
А | В | С | |
5 | 0,85 0,76 0,69 0,62 0,58 0,56 0,54 | 1,22 1,06 0,92 0,80 0,74 0,70 0,67 | 1,78 1,78 1,50 1,26 1,14 1,06 1,00 |
480 | 0,51 0,49 0,47 0,46 0,46 0,46 | 0,62 0,58 0,56 0,54 0,52 0,50 | 0,90 0,84 0,80 0,76 0,73 0,68 |
с – аэродинамический коэффициент;
ζ – коэффициент динамичности;
ν – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.
Суммарное расчетное значение ветровой нагрузки определяют по формуле:
(3.22)
где γt = 1,4 – коэффициент надежности по нагрузке см. п. 3.2.3 СНиП 2.01.07-85.
Для малоизученных районов нормативное значение ветрового давления wо (Па) определяют по формуле:
(3.23)
где νо – численно равно скорости ветра в м\с на уровне 10 м над поверхностью земли.