Определение сейсмических нагрузок
Сейсмические нагрузки на стенку резервуара следует определять в зависимости от периода основного тона свободных колебаний системы T в соответствии со спектром сейсмического ускорения β(T), представленного на Рис.9.4 и в табл. 9.2.13.
Рис.9.4 - Кривая сейсмического ускорения
Расчет стационарных крыш
Все элементы и узлы крыши должны быть запроектированы таким образом, чтобы максимальные напряжения в них не превышали расчетные и обеспечивали устойчивость конструкции для всех расчетных сочетаний нагрузок.
Номинальные толщины конструктивных элементов крыши назначаются с учетом припуска на коррозию и минусового допуска на прокат.
Расчет каркасных крыш производится из условия прочности, самонесущих (бескаркасных) крыш - из условия устойчивости.
Нагрузки
Расчет каркасной крыши выполняется с учетом нагрузок и их сочетаний, приведенных в табл. 9.3.1.
Каркасные крыши с углом наклона a0 < 10°(Рис.9.5) рассчитываются только на расчетные сочетания нагрузок 1,3.
Самонесущие крыши рассчитываются из условия устойчивости для одного расчетного сочетания нагрузок 3.
Расчетные значения нагрузок действующих на каркасные крыши следует принимать для сочетаний нагрузок 1, 2 по табл.9.3.2, для сочетания нагрузок 3 по табл. 9.3.3.
Нагрузки от теплоизоляции G2, вакуума pвак и сейсмического воздействия выдаются Заказчиком.
Нормативное значение снеговой нагрузки s следует определять в соответствии со СНиП 2.01.07-85* в зависимости от климатического района строительства.
Суммарная нагрузка на крышу не должна быть меньше 1.2 кПа.
Схемы приложения снеговой нагрузки в случае ее симметричного (при отсутствии ветра) и несимметричного (при наличии ветра) распределения по поверхности крыши приведены на Рис.9.5.
Расчет каркасных крыш
Каркас крыши представляет собой систему радиальных и кольцевых балок. Количество несущих радиальных балок n определяется по формуле:
, (9.53)
где - радиус резервуара (м).
Полученный по формуле (9.53) результат округляется в большую сторону до целого четного числа.
По внешнему контуру расчетная схема крыши должна иметь упругие связи. Коэффициенты жесткости опорного узла радиальных балок следует определять по формулам:
, (9.54)
где - жесткость опорного узла балки в радиальном направлении (кН/м);
- жесткость опорного узла балки при ее повороте в вертикальной плоскости (кН∙м/рад);
- площадь поперечного сечения опорного кольца (мм2);
- момент инерции поперечного сечения опорного кольца относительно главной горизонтальной оси (мм4);
- модуль упругости стали (МПа).
Проверку прочности элементов каркасных крыш необходимо производить в соответствии со СНиП РК 5.04-23-2002. При этом следует использовать коэффициенты условий работы:
- gc = 0.75 - для кольцевых балок;
- gc = 0.9 - для радиальных балок и опорного кольца крыши.
Требуется производить проверку устойчивости связевых элементов каркаса.
Моделирование каркасных крыш производится методом конечных элементов. Расчетная схема при этом должна включать радиальные и кольцевые балки, внешнее и внутреннее кольца жесткости. Условия опирания должны учитывать наличие промежуточных опор, если они предусмотрены конструктивным решением. Листы настила в расчетную схему каркасной крыши не включаются, но учитываются в весовых характеристиках крыши.
Расчет крыши на действие инерционных сейсмических нагрузок следует производить в соответствии со СНиП РК 2.03-04-2001. При этом нагрузки ,
, si (табл. 9.3.3) должны быть получены методом разложения по собственным формам колебаний крыши.
Расчет самонесущих крыш
Узел крепления крыши к верху стенки может выполняться по одному из вариантов представленных на Рис.9.6.
Минимальная расчетная толщина полотна (мм) бескаркасной крыши по условию устойчивости без учета припуска на коррозию определяется по формуле:
(9.55)
где - радиус кривизны купольной крыши (м), для конической крыши
(Рис.9.6);
- модуль упругости стали (МПа);
- расчетная нагрузка (кПа), определяемая соотношением:zvv vbg98t
(9.56)
где - нормативный вес 1 м2 теплоизоляции (кПа);
- нормативное значение снеговой нагрузки (кПа);
- нормативная величина относительного разряжения в резе fh,2 vbuhgрвуаре под крышей.
Формула применима для углов a0 < 30˚ и при выполнении условия , которое следует проверить после вычисления первого приближения для
. Поскольку p в свою очередь зависит от предварительно неизвестной толщины
, для расчета требуется несколько последовательных приближений.
Если крыша не является легко сбрасываемой, то узел сопряжения крыши и стенки резервуара должен быть рассчитан из условия:
, (9.57)
где - площадь поперечного сечения узла сопряжения крыши и стенки (мм2), включая площадь верхнего кольцевого элемента и деформируемых участков стенки Lp и крыши Lk, но не включая припуск на коррозию и минусовой допуск на прокат (Рис.9.6);
- нормативное избыточное давление (кПа).
Если предусматривается устройство легко сбрасываемой крыши, то величина должна удовлетворять условию:
, (9.58)
где - общий вес стенки и всех конструкций, опирающихся на нее, кроме настила крыши (кН).
9.4 Расчет плавающих крыш и понтонов.
Расчет плавающих крыш и понтонов производится в следующей последовательности:
- Этап 1 - выбор конструктивной схемы плавающей крыши и предварительное определение толщин элементов исходя из функциональных, конструктивных и технологических требований.
- Этап 2 - определение расчетных комбинаций воздействий, учитывающих величину и характер действующих нагрузок, а также возможность потери герметичности (затопления) отдельных коробов крыши.
- Этап 3 - моделирование конструкции крыши методом конечных элементов.
- Этап 4 - расчет положений равновесия крыши, погруженной в жидкость для всех расчетных комбинаций воздействий.
- Этап 5 - проверка плавучести крыши, которая заключается в выполнении условия:
- для крыши, погруженной в продукт с относительной плотностью 0.7, верхняя точка любого бортового элемента должна превышать уровень жидкости не менее чем на 150 мм. Если плавучесть крыши не обеспечена, производится изменение ее конструктивной схемы и расчет повторяется, начиная с этапа 1.
- Этап 6 - проверка прочности конструктивных элементов крыши для полученных в пункте 4 положений равновесия. В случае изменения толщин элементов, расчет повторяется, начиная с этапа 4.
Расчеты следует выполнять на основе конечно-элементных моделей для исходных данных, приведенных в табл.9.4.1.
Расположение «снегового мешка» на поверхности двудечной плавающей крыши следует принимать в соответствии с Рис.9.7. По согласованию с Заказчиком, параметры «снегового мешка» m могут быть определены индивидуально для площадки строительства с учетом реальных условий снегопереноса, включающих климатические факторы (данные о положении плавающей крыши при эксплуатации, скорости зимних ветров и температуры воздуха в зимний период), а также регламентные мероприятия по уборке снега с поверхности плавающей крыши.