Конструкция и расчет покрытия резервуара
Стальная каркасная коническая крыша устанавливается на резервуары диаметром от 10 до 25 м. Угол наклона образующей крыши к горизонтальной поверхности выполняется с уклоном от 1:12 (4,76º) до 1:6 (9,46º). Крепление настила крыши по периметру осуществляется через обвязочный элемент жесткости. Покрытие состоит из плоских трапецеидальных щитов заводского изготовления, опирающихся по периметру стенки резервуара и на центральную стойку через центральное кольцо.
Покрытие резервуара проектируется в виде щитов, состоящих из листов толщиной t = 4 мм, уложенных на каркас из двутавра, швеллеров и уголков. Щиты опираются на верхнее кольцо центральной стойки и корпус резервуара. Щит представляет собой трапецеидальную раму с основными радиальными ребрами из прокатных двутавров. В кольцевом направлении располагают поперечные ребра из мелких номеров прокатного швеллера.
К нагрузкам на покрытие относят:
· собственный вес настила и ребер;
· вакуум;
· снег.
Расчету подлежат элементы щита:
· настил;
· поперечные ребра;
· радиальные ребра.
Расчетной схемой настила является тонкая оболочка, работающая только на растяжение и опирающаяся на поперечные ребра. Расчетным пролетом настила будет шаг поперечных ребер щита. Сечение настила проверяют по жесткости, принимая значение предельного относительного прогиба и по прочности.
Необходимо, для начала произвести сбор нагрузок. Определяем нормативные и расчетные нагрузки на щит покрытия.
Нормативные нагрузки на щит покрытия:
(1.34) |
где - собственный вес радиальных балок и опорных ребер жесткости, 0,33 кН/м2;
- собственный вес радиальных балок и поперечных ребер, 0,16 кН/м2;
- собственный вес от вакуума, 0,2 кН/м2;
- снеговая нагрузка, 1,2 кН/м2;
- коэффициент сочетания нагрузок, 0,9.
Отметим, что суммарная нормативная нагрузка на щит равна
Расчет настила
Настил принимается приваренным к радиальным ребрам щитов электродам типа Э42. Предельный относительный прогиб настила рассчитывается по формуле:
(1.35) |
где - наибольший пролет настила;
- поперечное сечение ребра.
Принимая толщину настила по условиям эксплуатации, по
формуле А. Л. Телояна определяют наибольший пролет настила :
(1.36) |
где - нормативная погонная нагрузка на полосу настила единичной ширины;
- толщина настила;
- коэффициент, учитывающий сопротивление материала упругой деформации, а также поперечной и продольной относительной деформации.
Коэффициент рассчитывается по формуле:
(1.37) |
где E – модуль упругости стали;
- коэффициент Пуассона.
Расчетная величина собственного веса настила определяется:
(1.38) |
Расчетный вес снегового покрова рассчитывают по формуле:
(1.39) |
где и - то же то и в формуле (4).
Нормативная погонная нагрузка на полосу настила единичной ширины по формуле:
(1.40) | |
Тогда по формуле (44):
По конструктивным соображениям принимаем расстояние между поперечными ребрами щита, что является пролетом настила a, равным 1,5 м.
Проверим настил покрытия на прочность по формуле:
(1.41) |
где - распор;
- опорный момент;
и - тоже, что и в формуле (3).
Нагрузка на расчетную полоску настила за вычетом собственного веса радиальных и поперечных ребер жесткости щитов:
(1.42) |
Примем стрелку прогиба настила:
(1.42) |
где a - шаг поперечных ребер жесткости щита.
Распор:
(1.43) |
Коэффициент K:
(1.44) |
Опорный момент определяется по формуле:
(1.45) |
Проверка настила на прочность по формуле (50):
(1.46) |
Прочность настила обеспечена [20].