5.3 Требования к расчету конструкций

5.3 Требования к расчету конструкций

5.3.1 Расчет конструкций резервуаров выполняют по предельным состояниям в соответствии с ГОСТ 27751.

5.3.2 Нагрузки и воздействия

5.3.2.1 К постоянным нагрузкам относят нагрузки от собственного веса элементов конструкций резервуаров.

5.3.2.2 К временным длительным нагрузкам относят:

  • нагрузку от веса стационарного оборудования;
  • гидростатическое давление хранимого продукта;
  • избыточное внутреннее давление или относительное разрежение в газовом пространстве резервуара;
  • снеговые нагрузки с пониженным нормативным значением;
  • нагрузку от веса теплоизоляции;
  • температурные воздействия;
  • воздействия от деформаций основания, не сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта.

5.3.2.3 К временным кратковременным нагрузкам относят:

  • ветровые нагрузки;
  • снеговые нагрузки с полным нормативным значением;
  • нагрузки от веса людей, инструментов, ремонтных материалов;
  • нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении, транспортировании, монтаже.

5.3.2.4 К особым нагрузкам относят:

  • сейсмические воздействия;
  • аварийные нагрузки, связанные с нарушением технологического процесса;
  • воздействия от деформаций основания, сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта.

5.3.2.5 При определении нагрузки от собственного веса элементов конструкций резервуара следует использовать значения номинальной толщины элементов. При проверке несущей способности указанных элементов конструкций резервуара используют значения расчетной толщины элементов.

5.3.2.6 Значения коэффициентов надежности по нагрузкам следует принимать в соответствии с [3] и [6].

5.3.3 Нормативные и расчетные характеристики материалов

5.3.3.1 Нормативные значения характеристик сталей принимают по соответствующим стандартам и ТУ на металлопрокат.

Для условий эксплуатации резервуаров при температуре свыше 100°С необходимо учитывать снижение нормативных значений прочностных характеристик стали по [7].

5.3.3.2 Методы определения расчетных сопротивлений металлопроката для различных видов напряженных состояний следует определять согласно [4] с использованием следующих значений коэффициентов надежности по материалу Ym:

  • для сталей ( < 390 МПа) - по ГОСТ 27772, ГОСТ 14637, ГОСТ 19281 - Ym = 1,05;
  • для сталей (> 390 МПа) - по ГОСТ 19281, ГОСТ 6713, техническим условиям (см. приложение Б) - Ym = 1,1.

5.3.3.3 Расчетные сопротивления сварных соединений следует определять по [4], таблица 3.

5.3.4 Учет условий работы

Опыт строительства и эксплуатации резервуарных конструкций должен учитываться коэффициентами условий работ Yс (см. 5.3.6, 5.3.7), обеспечивающих запас по наступлению предельных состояний 1 -й и 2-й групп согласно ГОСТ 27751.

5.3.5 Учет класса опасности

Класс опасности резервуаров при расчете основных несущих конструкций должен учитываться путем введения в условие прочности коэффициента надежности по ответственности Yn, который принимается по таблице 7.

Таблица 7 - Коэффициент надежности по ответственности сооружения

Класс опасности Yn
I 1,20
II 1,10
III 1,05
IV 1,00

5.3.6 Расчет стенки

5.3.6.1 Проверка несущей способности стенки резервуара должна включать в себя:

  • расчет прочности при статическом нагружении в условиях эксплуатации и гидроиспытаний;
  • проверка устойчивости при статическом нагружении;
  • проверка прочности и устойчивости при сейсмических воздействиях (в сейсмоопасных районах);
  • расчет малоцикловой прочности (при необходимости определения срока службы резервуара).

5.3.6.2 Прочность стенки при статическом нагружении в условиях эксплуатации проверяют при действии нагрузки от веса хранимого продукта и избыточногодавления. Коэффициент условий работы принимают равным: для 1-го пояса - 0,7; для остальных поясов - 0,8; для стенки в узле соединения стенки с днищем -1,2.

5.3.6.3 Прочность стенки при статическом нагружении в условиях гидроиспытаний проверяют при действии нагрузки от веса воды. Коэффициент условий работы принимают равным для всех поясов стенки - 0,9, для стенки в узле соединения 1-го пояса стенки с днищем - 1,2.

5.3.6.4 Прочность стенки при сейсмическом нагружении проверяют при действии нагрузок - сейсмической, от веса хранимого продукта, от веса конструкций итеплоизоляции, от избыточного давления, от веса снегового покрова.

5.3.6.5 Прочность стенки при циклическом нагружении проверяют для условий нагружения при эксплуатации. Коэффициент условий работы Yс для всех поясовстенки принимают равным 1.

5.3.6.6 Устойчивость стенки при статическом нагружении проверяется при действии нагрузок от веса конструкций и теплоизоляции, от веса снегового покрова, от ветровой нагрузки и относительного разрежения в газовом пространстве. Коэффициент условий работы для всех поясов стенки принимают равным 1.

5.3.6.7 Устойчивость стенки при сейсмическом нагружении проверяют при действии нагрузок - сейсмической, от веса хранимого продукта, от веса конструкцийи теплоизоляции, от веса снегового покрова.

5.3.6.8 Прочность и устойчивость стенки при статическом нагружении для каждого пояса стенки резервуара рассчитывают в соответствии с [4].

5.3.6.9 Расчет стенки резервуара на сейсмические воздействия

а) В расчете необходимо учитывать следующие составляющие нагрузок на корпус резервуара:

  • повышенное давление в продукте от низкочастотных гравитационных волн на свободной поверхности, возникающих при горизонтальном сейсмическомвоздействии;
  • высокочастотное динамическое воздействие, обусловленное совместным колебанием массы продукта и круговой цилиндрической оболочки;
  • инерционные нагрузки от элементов конструкции резервуара, участвующих в общих динамических процессах корпуса и продукта;
  • гидродинамические нагрузки на стенку, обусловленные вертикальными колебаниями грунта.

б) Интегральную характеристику в виде динамического опрокидывающего момента допускается определять по расчетной схеме с недеформируемым корпусом, а в расчете - принимать максимальное значение по спектру сейсмических коэффициентов динамичности для горизонтальной и вертикальной составляющих сейсмического воздействия.

в) Несущую способность стенки резервуара проверяют по условиям прочности и устойчивости 1- го пояса с учетом дополнительного сжатия в меридиональном направлении от сейсмического опрокидывающего момента.

г) Сейсмостойкость резервуара следует считать обеспеченной при одновременном выполнении следующих требований:

  • 1-й пояс стенки не должен терять прочности и устойчивости;
  • гравитационная волна на свободной поверхности не должна достигать конструкций стационарной крыши или приводить к потере работоспособности понтона и плавающей крыши.

д) При невыполнении первого требования по 5.3.6.9, перечисление г), выполняют уточненный динамический расчет и определяют истинный периодсобственных колебаний резервуара с продуктом с учетом данных микросейсморайонирования. По результатам расчета уточняют коэффициент динамичности и принимают решение о конструктивных мероприятиях по повышению несущей способности стенки резервуара.

5.3.6.10 Прочность стенки резервуара при локальных нагрузках на патрубки

а) Прочность стенки резервуара при локальных воздействиях следует проверять для неблагоприятного сочетания трех сосредоточенных усилий: осевой силы, изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях при максимальном уровне налива жидкости.

б) Определение комбинации сосредоточенных усилий со стороны трубопроводов, возникающих от гидростатического давления в резервуаре, осадок основания и температурных воздействий должны быть предоставлены заказчиком или установлена область предельных значений указанных выше нагрузок.

в) Проверку прочности проводят в наиболее нагруженных зонах стенки:

  • в точках стенки, примыкающих к усиливающему листу патрубка, для внутренней и наружной поверхностей, максимальная разность трех главных фибровых напряжений которых равна нулю, не должна превышать 1,8 Rуп (нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок);
  • в зоне крепления обечайки патрубка к стенке резервуара.

5.3.7 Расчет стационарных крыш

5.3.7.1 Основные положения по расчету

а) При расчете учитывают первое основное сочетание нагрузок, в котором участвуют максимальные значения расчетных нагрузок, действующих на крышу «сверху вниз» от:

  • собственного веса элементов крыши;
  • веса стационарного оборудования и площадок обслуживания на крыше;
  • собственного веса теплоизоляции на крыше;
  • веса снегового покрова при симметричном и несимметричном распределении снега на крыше;
  • внутреннего разрежения в газовоздушном пространстве резервуара.

б) В резервуарах, работающих с избыточным внутренним давлением, учитывают второе основное сочетание нагрузок, в котором участвуют следующие нагрузки:

1) нагрузки, действующие на крышу «сверху вниз» и принимаемые с минимальными расчетными значениями от:

  • собственного веса элементов крыши,
  • веса стационарного оборудования на крыше,
  • собственного веса теплоизоляции на крыше;

2) нагрузки, действующие на крышу «снизу вверх» и принимаемые с максимальными расчетными значениями от:

  • избыточного давления,
  • отрицательного давления ветра.

в) Для сейсмоопасных районов строительства в проверку несущей способности элементов крыши необходимо включать расчет на особое сочетание нагрузок сучастием сейсмического воздействия, выполняемый в соответствии с [1].

г) При проверке несущей способности элементов крыши следует учитывать коэффициент надежности по назначению Yn, учитывающий ответственность сооружения.

Коэффициент условий работы Yс при расчете элементов крыши принимается равным 0,9.

5.3.7.2 Расчет бескаркасных стационарных крыш

а) Расчетное значение толщины настила крыши определяют из условия устойчивости формы оболочки при первом основном сочетании нагрузок.

б) Узел сопряжения крыши со стенкой рассчитывают на прочность при действии кольцевого растягивающего усилия, возникающего от нагрузок первого основного сочетания.

в) В резервуарах, работающих с избыточным внутренним давлением, узел сопряжения крыши со стенкой необходимо также проверить на устойчивость в случае действия кольцевого сжимающего усилия, возникающего от нагрузок второго основного сочетания.

г) В расчетное сечение узла сопряжения крыши со стенкой следует включать кольцевой элемент жесткости, а также прилегающие участки крыши и стенки.

5.3.7.3 Расчет каркасных стационарных крыш

а) В каркасных крышах обычного исполнения элементы каркаса проверяют на прочность при действии нагрузок основного сочетания.

В расчетах следует учитывать совместную работу элементов каркаса и листового настила. Проверку несущей способности узла сопряжения крыши со стенкой вкаркасных крышах проводят в соответствии с 5.3.7.2.

б) В каркасных крышах взрывозащищенного исполнения элементы каркаса проверяют на прочность и устойчивость при действии нагрузок первого и второгоосновных сочетаний. При этом листовой настил не включают в расчетную схему, но учитывают в постоянной нагрузке от собственного веса элементов крыши. Проверку несущей способности узла сопряжения крыши со стенкой в каркасных крышах взрывозащищенного исполнения проводят в соответствии с 5.3.7.2.

5.3.8 Расчет плавающих крыш

5.3.8.1 Расчет плавающей крыши следует выполнять для двух положений крыши:

  • наплаву;
  • на опорных стойках.

5.3.8.2 При расчете плавающей крыши в положениях на плаву и на опорных стойках необходимо учитывать нагрузки от:

  • собственного веса элементов крыши;
  • веса оборудования на крыше;
  • веса снегового покрова при симметричном и несимметричном распределении снега на крыше;
  • давления ветра.

5.3.8.3 В положении плавающей крыши на плаву определяют запас плавучести крыши как превышение верха бортового листа над уровнем продукта и проверяют несущую способность элементов крыши.

Запас плавучести однодечных плавающих крыш определяют в условиях потери герметичности центральной части крыши и двух смежных секций понтона.

Запас плавучести двудечных плавающих крыш определяют в условиях потери герметичности двух смежных наружных секций понтона.

5.3.8.4 Комбинации нагрузок, включающие в себя собственный вес крыши и равномерную снеговую нагрузку, следует учитывать при расчете неповрежденной крыши и крыши с нарушенной герметичностью в положении на плаву.

Комбинации нагрузок, включающие в себя собственный вес и неравномерную снеговую нагрузку, следует учитывать при расчете неповрежденной крыши в положении на плаву.

5.3.8.5 Расчетное превышение верхней отметки бортового листа крыши над уровнем продукта при плотности продукта, равной 0,7 т/м3, должно быть не менее150 мм.

5.3.8.6 В положении плавающей крыши на опорных стойках проверяют несущую способность опорных стоек и элементов крыши.

5.3.8.7 Коэффициент условий работы при расчете элементов крыши принимают равным 0,9.

5.3.9 Нагрузки на основание и фундамент

5.3.9.1 Статические нагрузки на центральную часть днища резервуара определяют, исходя из максимального проектного уровня налива и плотности хранимогопродукта или воды при гидроиспытаниях.

5.3.9.2 Нагрузки на фундаментное кольцо под стенкой резервуара определяют гидростатическим давлением на уровне днища, непосредственно передающимся накольцо, и полным весом резервуара, включая оборудование и теплоизоляцию, снеговую нагрузку. Избыточное давление и разряжение в газовом пространстве резервуара приводят к перераспределению общей нагрузки на основание.

5.3.9.3 При сейсмическом воздействии погонное усилие на фундаментное кольцо увеличивается за счет периодической составляющей опрокидывающего момента на корпус. Амплитуду и частоту нагрузки от сейсмического воздействия определяют при выполнении прочностного сейсмического расчета корпуса резервуара.


Все параграфы: