Условие прочности в опасном сечении стойки имеет следующий вид

(11.108)

где F_C и W_C - соответственно площадь и момент сопротивления поперечного сечения стойки;

j_и = f(l_c) - коэффициент продольного изгиба;

l_с = 0,7l/r_min - гибкость стойки;

r_min - минимальный радиус инерции поперечного сечения стойки;

R_с – расчетное сопротивление материала стойки.

Значения меридиональных, кольцевых, касательных и эквива­лентных на­пряжений, действующих в меридиональных сечениях сфери­ческой оболочки резервуара, проходящих через опорные стойки опре­деляются из следующих зависимостей:

(11.109)

где: знак "плюс" соответствует наружной поверхности оболочки, а знак "ми­нус" - внутренней;

s_экв - эквивалентное напряжение;

R_Р - расчётное сопротивление материала оболочки.

В качестве примера по разработанной методике был проведен расчет конст­рукции сферического резер­вуара вместимостью 600 м³ при следующих исход­ных данных:

· радиус срединной поверхности резервуара R = 525 см;

· толщина стенки оболочки h = 2,5 см;

· избыточное давление газа p = 0;

· удельный вес хранимой жидкости g = 0,01H/см³;

· модуль упругости материала оболочки и опорной стойки E = E_c = 2×10⁵ МПа;

· число опорных стоек i = 8;

· длина опорной стойки l = 6 м;

· угол раствора оголовка стойки q₀ = 4° = 0,0698 рад.;

· размеры поперечного сечения стойки Æ 219×10 мм;

· геометрические параметры поперечного сечения стойки: площадь F_c =65,6 см²; момент сопротивления W_c = 328 см³; момент инерции I_c = 3594 см ⁴;

· расчётные сопротивления стали оболочки и опорной стойки соответ­ственно R_p = 340 МПа и =180 МПа.

Эпюры меридиональных и кольцевых напряжений, действующих на наруж­ной поверхности оболочки сферического резервуара, представлены на рис.11.20.

Из рассмотрения этих эпюр видно, что напряжённое состояние оболочек шаровых резервуаров носит резко переменный характер. Максимальных зна­чений меридиональные и кольцевые напряжения достигают в точках сопряже­ния оболочки с опорными стойками, где интенсивность изгибающих моментов наиболь­шая.

При удалении от этих точек в меридиональном направлении ве­личина изгибающего момента весьма быстро затухает и на расстоянии l₀ в обе стороны от экватора практически равна нулю. Длина зоны моментного НДС оболочки определяется из зависимости В данном частном случае l₀ = 88,5 см.

Таким образом, за пределами области длиной 2l₀ вдоль меридиана, оболочка резервуара находится в безмоментном НДС. Причём безмоментные напряже­ния достигают наибольшей интенсивности в нижней точке сферической обо­лочки. Но эти напряжения более чем на поря­док ниже изгибных, действующих по линии сопряжения оболочки с опорной конструкцией стойки.

Если толщину стенки оболочки выби­рать в зависимости от величины этих максимальных напряжений, то конструкция резервуара окажется экономиче­ски не эффективной из-за того, что наиболее обширная безмоментная область оболочки окажется не догруженной. В связи с этим возникает задача опти­мального проектирования конструкции шаровых резервуаров.

Рис.11.20. Эпюры меридиональных и кольцевых напряжений (МПа) в наруж­ных волокнах оболочки сферического резервуара вместимостью 600 м³ при действии гидростатической нагрузки

Дата добавления: 2014-01-04