vkr_rudkovskaya (1232818), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Суммарное продольное напряжение в стенке от расчетных нагрузок равно

(2.45)

где:

нагрузка от кровли и установленного оборудования,

нагрузка от собственного веса вышележащей части стенки,

нагрузка от снегового покрова,

нагрузка от вакуума,

ветровая нагрузка, создающая отсос на крыше,

нормативное значение веса снегового покрова;

коэффици­ент перехода к снеговой нагрузке на покрытие;

— нормативное значе­ние ветрового давления;

k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

с — аэродинамический коэффициент;

— толщина самого нижнего из наиболее тонких листов стенки;

= 0,9 — коэффициент сочетания нагрузок.

Суммарное кольцевое сжимающее напряжение

_(2.46)

где:

условный вакуум, которым заменяют ветровое давление на стенку резервуара,

— среднее значение толщины стен­ки, ;

n — число поясов стенки.

Условие устойчивости цилиндрических оболочек вращения, равно­мерно сжатых параллельно образующим, определяют по формуле

при этом критическое напряжение находят по формуле

_(2.47)

где:

с – коэффициент зависящий от отношения с=0,0626;

Выражение не реализуется, так как ;

Средняя толщина стенки резервуара

_(2.48)

Условие устойчивости:

, (2.49)

здесь

стенка устойчива, так как удовлетворяет условиям стандарта.

2.4 Четыре пояса стенки резервуара с предварительным напряжением

2.4.1Расчет на прочность стенки

Полотнище стенки изготовлено из С 245 с Ry=230 МПа;

Рисунок 2.6 Стенка вертикального резервуара с предварительно-напряженной обмоткой

Один из возможных способов уменьшения толщины стенки резервуара — предвари­тельное напряжение корпуса резервуара обмоткой высокопрочным материалом (рисунок 2.6). Это, как указывалось, создает, с одной сто­роны, учитываемые расчетом начальные напряжения в стенке, об­ратные по знаку рабочим напряжениям, а с другой — позволяет навить необходимое по расчету количество материала на корпус с толщиной стенки, равной 12—14 мм или меньше. Применение пред­варительного напряжения является рациональным благодаря сни­жению расхода металла за счет применения обмотки из высокопрочной стали.

Предварительное напряжение (или усилие натяжения проволоки) назначалось исходя из двух условий:

1. одновременного достижения напряжениями в стенке и обмотке расчетных сопротивлений при полном заливе резервуара, причем расчетное сопротивление проволоки понижалось введением коэф­фициента условий работы, равного 0,8. Для стенки корпуса коэф­фициент был принят равным 1. При этом условии полностью используется прочность высокопрочной обмотки, но достигается она достаточно большими предварительными напряжениями. Указанное условие предполагает минимальный расход высокопрочной проволоки;

2. создания минимального предварительного напряжения с точ­ки зрения обеспечения устойчивости корпуса без дополнительных средств, имея в виду, что максимальная приведенная толщина од­нослойной обмотки проволокой диаметром 5 мм равна 0,327 см. При повышении рабочего давления обмотка не исчерпывала своей несущей способности и, естественно, в этом случае требовалось большее количество высокопрочной проволоки.

Основная расчетная формула для расчета резервуара по обоим вариантам — уравнение равновесия оболочки в кольцевом направ­лении при гидростатическом давлении

_(2.50)

В стенке корпуса с заданной толщиной напряжения при рабочем давлении равны расчетному сопротивлению в зависи­мости от класса стали. В первом варианте расчета предполагается, что напряжения в обмотке при полном заливе будут

Таким образом уравнение имеет одно неизвестное — при­веденную толщину обмотки

(2.51)

Далее можно найти предварительное напряжение в стенке ре­зервуара:

(2.52)

где:

— соотношение модулей упругости материалов обмотки и корпуса, и в обмотке.

Мпа (2.53)

а также сипу натяжения проволоки

_(2.54)

где :

— площадь сечения одного витка проволоки, и шаг навивки t

_(2.55)

Результаты расчета сведены в таблицу.2.2

Таблица .2.2

Расчет поясов стенки резервуара

Вышеописанный принцип относится к расчету нижнего, наиболее напряженного пояса корпуса резервуаре. В верхних поясах гидро­статическое давление уменьшается, поэтому суммарную толщину корпуса (стенку и обмотку) можно уменьшить. В данной конструк­ции сделать это наиболее удобно уменьшением толщины обмотки.

Толщина корпуса принята постоянной в пределах высоты обма­тываемой зоны. Усилие натяжения проволоки также постоянно. Расчетная толщина обмотки меняется только в результате измене­ния шага навивки — с увеличением расстояния от днища он увели­чивается.

При этом резко сокращается рас­ход металла на сооружение корпусов резервуаров. Показаны ре­зультаты расчета преднапряженных корпусов при условии, что в их стенке при полной рабочей нагрузке могут быть допущены на­пряжения, равные пределу текучести. Эта предпосылка принята на основании того, что стенка имеет второй слой — обмотку из высо­копрочного материала, которая будет препятствовать развитию больших пластических деформаций. Оказалось, что из стали клас­са С 245 можно выполнить стенку толщиной 6 мм при сравнительно высоких пред­варительных напряжениях.

2.4.2 Расчет стенки c преднапряженной обмоткой резервуара на устойчивость.

Предварительно-напряженная оболочка подвергается равномерно распределенному по боковой поверхности внешнему давлению, обусловленному воздействием напряженной обмотки. Радиальное давление такого вида отличается от обычного внешнего давления создаваемого давлением жидкости или газа. Если такая нагрузка в процессе изгиба оболочки будет постоянной, то потеря устойчивости ее произойдет при значении, равном:

(2.56)

По данным первого варианта видно, что этот вариант стенки с толщиной поясов 6 мм по устойчивости не проходит. Следовательно устанавливаем ребро жесткости на расстоянии 496,8 мм от днища

Принимаем S =496,8см S =1690,4-496,8=1193.6 см

Для верхней зоны (не обмотанной):

(2.57)

где:

нагрузка от кровли и установленного оборудования,

нагрузка от собственного веса вышележащей части стенки,

нагрузка от снегового покрова,

нагрузка от вакуума,

ветровой нагрузки, создающей отсос на крыше ,

нормативное значение веса снегового покрова;

коэффици­ент перехода к снеговой нагрузке на покрытие;

— нормативное значе­ние ветрового давления;

k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

с — аэродинамический коэффициент.

Проведя расчеты можно проследить что резервуар с предварительно напряженной обмоткой более устойчив к давлениям. Что упрощает возведение резервуара, следовательно не следует соблюдать какая толщина листа стали в различных поясах резервуара, можно взять одну толщину для всех поясов из которых состоит резервуар.

Характеристики

Список файлов ВКР