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 p_вак 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:

- g_c = 0.75 - для кольцевых балок;

- g_c = 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 , , s_i (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 L_p и крыши L_k, 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.