Вертикальные цилиндрические резервуары низкого давления

В настоящее время широко применяются типовые резервуары низкого давления объемом 100 – 20 000 м³, строятся и более крупные резервуары объемом до 50 000 м³. Конструкция вертикального цилиндрического резервуара состоит из днища, корпуса и покрытия. В типовых проектах предусматривают также необходимое при эксплуатации оборудование (лестницы, люки, патрубки, краны и клапаны).

Днище резервуара устанавливается непосредственно на песчаную подушку высотой 200 – 350 мм над поверхностью земли с уклоном от центра к краям i= 1:100. Днище испытывает небольшие напряжения сжатия от давления жидкости, поэтому его толщина принимается конструктивно: при диаметре резервуара . Крайние листы, примыкающие к линии обреза днища (окрайка днища), принимаются на 1-2 мм толще. Корпус резервуара под воздействием гидростатического давления жидкости испытывает растяжение, и толщина его листов принимается по расчету, однако из условия сварки их толщина не должна быть менее 4 мм. Листы толщиной 6 мм и более свариваются встык, при меньшей толщине сварка производится внахлестку с телескопическим или ступенчатым расположением листов по вертикали. При сварке листов внахлестку наружные швы выполняются сплошными, а внутренние – прерывистыми длиной 100 мм и с просветами 300 мм. Для хранения сильно агрессивных продуктов (например, сернистой нефти) оба кольцевых шва следует выполнять сплошными. Крыша резервуара опирается на корпус и центральную стойку, толщина ее листов 2,5 – 3 мм. Стальные листы для резервуаров заказывают одного размера 1500 Х 6000 мм и высоту Н назначают с учетом кратности листа. Корпус резервуара рассчитывают как цилиндрическую оболочку, нагруженную внутренним гидростатическим и избыточным давлением:

, где n₁γx–гидростатическое давление по закону треугольника на глубине х от поверхности жидкости (n₁ = 1,1 – коэффициент перегрузки, γ – удельный вес жидкости); n₂p – заданное избыточное давление среды p с коэффициентом перегрузки n₂ = 1,2; r – радиус резервуара; δ – толщина стенки резервуара; m – коэффициент условий работы, принимаемый для корпуса резервуара равным 0,8. Растягивающие кольцевые напряжения в стенке рассчитываются по формуле: , гдеr– радиус кривизны, δ – толщина стенки, p–внутреннее давление.

Толщину листов каждого пояса корпуса резервуара определяют по формуле, приведенной выше, при условии его полного заполнения жидкостью, т.е. расстояние х принимается от верха корпуса до нижнего края пояса. Меридиональными напряжениями σ₁ обычно пренебрегают, так как они незначительны. Корпус соединен с днищем двусторонним сплошным угловым швом. Чтобы получить гладкую поверхность днища, на которую должен устанавливаться нижний пояс корпуса, листы днища у его краев соединяют встык, для чего угол одного из листов вырезают по линии abc и осаживают до совпадения кромок на участке ab. В месте сопряжения корпуса с днищем возникает изгибающий момент, который с учетом защемления можно определить по формуле: , где α = 0,3 при жестком защемлении и α = 0,1 при упругом защемлении цилиндрической оболочки в днище; p– внутреннее давление у места сопряжения; Н – высота резервуара.

Чтобы не увеличивать жесткость сопряжения стенки с днищем, выступ днища следует принимать равным 50 мм. Толщина шва принимается не менее 0,7 δ и не менее 4 мм; максимальная толщина шва – не более 1,2 δ (δ – меньшая из толщин корпуса или днища). Если обеспечена прочность соединения, то прочность корпуса на изгиб можно не проверять.

Кровлю резервуара рассчитывают на следующие нагрузки:

1. Собственный вес металлических конструкций 0,2 – 0,4 кН/м² с коэффициентом перегрузки n = 1,1;
2. Теплоизоляцию – 0,45 кН/м² (n = 1,1);
3. Снег – в соответствии с районом строительства по СНиП;
4. Вакуум – 0,25 кН/м² (n = 1,1);

Кроля должна быть также проверена на обратное направление нагрузки от избыточного давления 2 кН/м² и отсасывающее действие ветра, принимаемое равным 0,8 скоростного напора ветра соответствующего района (обе нагрузки принимаются с коэффициентом перегрузки 1,2). При этой проверке предполагается, что снег и теплоизоляция отсутствуют, а разгружающая нагрузка от веса металлических конструкций принимается с коэффициентом перегрузки 0,9. Прогоны и поперечные ребра кровельных щитов рассчитывают как однопролетные балки, а листовую обшивку – как тонкие пластинки.

В вертикальных цилиндрических резервуарах низкого давления находит применение висячая кровля бескаркасной конструкции из листов толщиной 2,5 – 3 мм, опирающихся на центральную стойку и корпус. Опора стойки устраивается из входящих одна в другую труб так, что при наличии внутреннего давления кровля вместе с центральной стойкой может приподниматься на 1000 – 1200 мм.

Для резервуаров объемом 10 000 – 20 000 м³ применяют сферическую кровлю, состоящую из отдельных сегментных щитов, опирающихся только на корпус.