Ветровая нагрузка на фундамент горизонтального резервуара

Обновлено: 01.05.2024

РУКОВОДСТВО
ПО РАСЧЕТУ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА ДЕЙСТВИЕ ВЕТРА

Руководство содержит рекомендации по определению ветровой нагрузки на здания и сооружения и указания по динамическому расчету высоких сооружений на действие ветра. В приложениях приведено обоснование основных положений и метода динамического расчета и даны примеры расчета зданий и сооружений на действие ветра.

Руководство предназначено для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских институтов.

Руководство составлено к главе СНиП II-6-74* "Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования".

* На территории Российской Федерации действуют СНиП 2.01.07-85, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

В Руководстве приведены основные положения по определению ветровой нагрузки на здания и сооружения, а также указания по динамическому расчету высоких сооружений башенного типа (башни, дымовые трубы и т.п.), высоких зданий, антенно-мачтовых систем, градирен и др.

Рассмотрены вопросы аэродинамического возбуждения высоких сооружений и гибких призматических конструкций.

В прил.1 приведены аэродинамические коэффициенты для зданий, сооружений и конструкций.

Прил.2 содержит обоснование основных положений по определению статической составляющей ветровой нагрузки и метода динамического расчета высоких зданий и сооружений на действие турбулентного ветра.

В прил.3 даны примеры расчета высоких зданий и сооружений на действие ветра.

В Руководстве единицы физических величин приняты в системе СИ. Таблица соотношений между единицами этой системы и технической системы МКГСС дана в прил.4.

Руководство разработано в отделении динамики сооружений Центрального научно-исследовательского института строительных конструкций им. В.А.Кучеренко канд. техн. наук М.Ф.Барштейном.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Руководство составлено к главе СНиП II-6-74 "Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования" и распространяется на проектирование промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий и сооружений.

1.2. Здания и сооружения, проектируемые с учетом настоящего Руководства, должны удовлетворять требованиям главы СНиП II-6-74 "Нагрузки и воздействия", а также требованиям, предъявляемым действующими нормативными документами к аналогичным зданиям и сооружениям.

1.3. Ветровая нагрузка на здания и сооружения должна определяться как сумма статической и динамической составляющих.

Статическая составляющая, соответствующая установившемуся скоростному напору, должна учитываться во всех случаях. Динамическая составляющая, вызываемая пульсациями скоростного напора, должна учитываться при расчете: сооружений с периодом собственных колебаний более 0,25 с (мачт, башен, дымовых труб, опор линий электропередачи, аппаратов колонного типа, транспортерных галерей, открытых этажерок и т.п.); многоэтажных зданий высотой более 40 м; поперечных рам одноэтажных однопролетных производственных зданий высотой более 36 м при отношении высоты к пролету более 1,5.

1.4. Для высоких сооружений круговой цилиндрической формы (дымовых труб, мачт и т.п.) необходимо также производить поверочный расчет на резонанс, возникающий при таких скоростях ветра, когда частота срыва вихрей совпадает с собственной частотой колебаний сооружений поперек потока.

Примечание. В гибких призматических конструкциях при определенных скоростях ветра могут возникнуть колебания поперек потока, связанные с явлением аэродинамической неустойчивости таких тел. Указания по расчету и мероприятия по уменьшению колебаний таких конструкций устанавливаются на основании данных аэродинамических испытаний.

2. НОРМАТИВНОЕ ЗНАЧЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕГРУЗКИ

2.1. Нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки должно определяться по формуле

, Па, (1)

;

- нормативный скоростной напор ветра на высоте 10 м над поверхностью земли, принимаемый по п.3.1; - плотность воздуха, кг/м; - скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью земли, м/с; - коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте, принимаемый в соответствии с указаниями, изложенными в пп.4.1-4.4; - аэродинамический коэффициент, принимаемый по табл.1, прил.1.

2.2. Коэффициент перегрузки для ветровой нагрузки на здания должен приниматься равным 1,2; на высокие сооружения, где ветровая нагрузка имеет решающее значение, 1,3, если в нормах проектирования этих сооружений не приводится другое значение этого коэффициента. Коэффициент перегрузки для дымовых труб высотой от 150 до 300 м рекомендуется принимать равным 1,4, выше 300 м - 1,5.

3. НОРМАТИВНЫЕ СКОРОСТНЫЕ НАПОРЫ

3.1. Нормативный скоростной напор ветра () для данного географического района устанавливается на основе статистического анализа климатологических данных по скоростям ветра в этом районе (районы СССР принимаются по карте, приведенной в главе СНиП II-6-74 "Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования").

Скоростные напоры в зависимости от района СССР должны приниматься по табл.1.

Дано: Цилиндрический бак под горячую воду.. Необходимо определить нагрузки на фундаментную плиту от ветра.. Прошу высказать мнение как считать?
Спасибо..

Послушайте, если бы все так было просто, то наверно вопросов бы не задавали?!

Из СниПа мы узнаем нагрузку в кПА.. Дальше нам надо эту нагрузку привести к нагрузке на фундамент. И вот тут начинаются "неописуемые" чудеса.. С какой площади снимаем нагрузку? как передаем на фундамент и т.д.

О мой друг я вас понимаю. Вопрос действительно не так прост. Но я встречал типовик где я увидел следующее . Площадь приложения - пол длины дуги резервуара на высоту - наветренная - другая подветренная.
Потом для расчета плиты стержень жестко защемлен снизу. Строим эпюры. РСУ с N min M cooтв, N max M cоотв.
На мой взгляд грубо. Наверное будет запас в фундике. Листик я себе этот отснимал, если интересно попробую после праздников отснять и выложить.

Понимаете, если исходить из того, что ветер передается на плиту через стенки бака, то мы получаем здесь на фундаменте криволинейную эпюру распределенной нагрузки по дуге стенки. Причем половина дуги будет иметь направление вниз, а вторая половина вверх. Вообщем сложная какая то модель получается.

Направляю Вам расчет цилиндрического резервуара. Расчет выполнен для себя, зеленые ячейки надо заполнить, другие лучше не трогать.

Спасибо большое. Файл очень граммотный. Вот только непонятно как посчитать действие ветровой на фундамент. Из схемы СНиП "нагрузки и воздействия" мы получаем схему 12б. Определяем число Рейнольдса и находим коэффициент "с". Дальше мы получаем нагрузку от ветра к примеру в Мпа.. И вот вопрос: с какой площади снимать этот ветер? Половину дуги основания на высоту? Это мне кажется не совсем верно. Предположив, что от ветра на плиту нагрузка передается через стенку бака, какую мы получим эпюру отрыва и пригруза по дуге основания? Думаю нечто криволинейное.. Вопрос как посчитать эту нагрузку?

негодяй со стажем

Предположив, что от ветра на плиту нагрузка передается через стенку бака, какую мы получим эпюру отрыва и пригруза по дуге основания? Думаю нечто криволинейное.. Вопрос как посчитать эту нагрузку?

Еще вариант.
Нагрузка на основание от ветра на стенку:
Q1=qн*n*C*10*D
Q2=qн*mju*n*C*(H-10)*D
M=Q1*a+Q2*b , Нм
Pmax=M/(pi*r2), Н/м
где qн-нормативное значение ветровой нагрузки, Па
n-коэф.надежности; С-аэродинам.коэф.; H,D-геометрические параметры
Q1,Q2-сила ветра на стенку(Н,кг)
итого получается кососимметричная нагрузка от ветрового момента
a,b-расстояния от днища до средины распределенной нагрузки

Если я Вас правильно понял, то нагрузку от ветра (МПа) Вы предлагаете снимать с площади равной произведению высоты на диаметр? т.е. с площади вертикального сечения цилиндра, не используя площадь боковой поверхности.. Приводить все к сосредоточенным силам?
a и b - расстояния от земли до центра тяжести соответствующих эпюр (при распределении ветровой по высоте)?
Далее полученный момент Вы делите на площадь днища? Вот тут неясность. Поясните пожалуйста..

И еще. Нашел тут картинку.. На ней видно как получается эпюра отрыва и пригруза по стенкам днища.. Есть ли соображения как посчитать ее?

. не с площади равной произведению высоты на диаметр, а с фронтальной проекции сооружения, что в данном случае одно и тоже.
В идеале необходимо учитывать Q(M) от проекции на крыше, если сооружение большое
. Приводить все к сосредоточенным силам не обезательно, можно найти момент и через распределенную нагрузку, главное не запутаться. Мне так удобнее, особенно если показать схему на рисунке. . да, это расстояния до центра тяжести эпюр
. момент пытается поднять(опрокинуть) всю конструкцию, поэтому делим на площадь, а передается это по контуру (Н/м)
. по картинке:если Вас интересует контурное давление от ветрового момента, то это оно и есть. "+" с наветренной стороны и "-" с подветренной

.
. момент пытается поднять(опрокинуть) всю конструкцию, поэтому делим на площадь, а передается это по контуру (Н/м)
. по картинке:если Вас интересует контурное давление от ветрового момента, то это оно и есть. "+" с наветренной стороны и "-" с подветренной

На картинке мы видим непрямолинейность ветровой нагрузки q по контуру. Все, как я понимаю, зависит от расстояния от оси вращения до дуги контура.. Т.е. момент на плечо (где плечо есть переменная функция) и дает нам эту q? В случае деления на площадь мы получаем усредненную q? прямолинейную на всем участке окружности?

5.4. РЕКОМЕНДУЕМЫЙ РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ОСНОВАНИЕ И ФУНДАМЕНТ РЕЗЕРВУАРА

5.4. РЕКОМЕНДУЕМЫЙ РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ОСНОВАНИЕ
И ФУНДАМЕНТ РЕЗЕРВУАРА

5.4.1. Нагрузки, передаваемые с корпуса на основание и фундамент резервуара, определяются в зависимости от конструктивных, технологических, климатических, сейсмических нагрузок и их сочетаний, приведенных в таблице 19 настоящего Руководства по безопасности.

Таблица 19. Сочетания воздействий для расчета нагрузок на фундаменты

5.4.2. В состав нагрузок, передаваемых по контуру стенки резервуара на его фундамент, входят нагрузки двух типов.

Нагрузки первого типа, обеспечивающие осесимметричное распределение усилий по контуру стенки, включают:

вес резервуара с учетом оборудования и теплоизоляции, за вычетом центральной части днища;

избыточное давление и разрежение в газовом пространстве резервуара.

Нагрузка второго типа возникает от ветрового воздействия на корпус резервуара и создает кососимметричное распределение усилий по контуру стенки.

Ветровая нагрузка вызывает появление опрокидывающего момента, вычисляемого относительно точки, расположенной на оси симметрии опорного контура стенки с подветренной стороны резервуара. Нагрузки первого типа создают момент, препятствующий опрокидыванию резервуара.

5.4.3. Перечень рекомендуемых расчетов:

определение нагрузок на центральную часть днища в условиях эксплуатации, гидро- и пневмоиспытаний и при сейсмическом воздействии;

расчет максимальных и минимальных нагрузок по контуру стенки в условиях эксплуатации и при сейсмическом воздействии;

проверку на отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления на пустой резервуар;

проверку на опрокидывание пустого резервуара путем сравнения опрокидывающего момента и момента от удерживающих сил;

проверку резервуара с продуктом на опрокидывание в условиях землетрясения;

расчет анкеров, если происходит отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего давления на пустой резервуар;

расчет анкеров, если устойчивость пустого резервуара от опрокидывания не обеспечена;

расчет анкеров, если устойчивость резервуара с продуктом от опрокидывания при землетрясении не обеспечена.

5.4.4. Расчет нагрузок на основание и фундамент резервуара при землетрясении рекомендуется производить специализированными организациями.

5.4.5. Опрокидывающий момент

где опрокидывающий момент от действия ветра на стенку

Опрокидывающий момент от действия ветра на крышу определяется по формуле:

где - коэффициент надежности по опасности;

D - диаметр резервуара, м;

- нормативное значение ветрового давления, МПа.

5.4.6. Расчетная погонная нагрузка по контуру стенки характеризуется максимальным и минимальным значениями, соответствующими диаметрально противоположным участкам фундамента в соответствии с рисунком 28 настоящего Руководства по безопасности. Максимальная и минимальная нагрузки определяются соответственно как сумма и разность максимальных нагрузок первого и второго типа (с учетом знаков). Расчетную нагрузку по контуру стенки в основании резервуара рекомендуется определять по формулам:

Рисунок 28 (не приводится)

5.4.7. Расчетная вертикальная нагрузка , МН на фундамент резервуара, соответствующая расчетному сочетанию нагрузок 1 (см. таблицу 19), составляет:

где - коэффициент надежности по опасности;

= 1,0 при D > 100 м;

= 0,85 + 0,00375 x (D - 60) - в промежуточных случаях;

D - диаметр резервуара, м;

- коэффициенты сочетаний для длительных нагрузок, назначаемые в соответствии с СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденным приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787, (пп. 6.2, 6.3) для основной по степени влияния нагрузки 5.4.8. Нагрузки на центральную часть днища определяются исходя из величины внутреннего избыточного давления, максимального проектного уровня налива и плотности продукта (эксплуатация) или воды (гидро- и пневмоиспытания). Эту нагрузку рекомендуется определять по формулам:

где - коэффициент надежности по ответственности;

g - ускорение свободного падения, м/ - плотность продукта, т/ - плотность металла, т/H - высота налива продукта при эксплуатации, м;

p - нормативное избыточное давление в газовом пространстве, МПа;

- номинальная толщина центральной части днища резервуара, м.

5.4.9. Рекомендации по установке анкеров.

5.4.9.1. Анкеровка корпуса резервуара рекомендуется, если:

происходит отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления;

момент от сил, вызванных ветровым воздействием, превышает момент от вертикальных удерживающих сил, действующих на пустой резервуар.

5.4.9.2. В случаях, указанных в подпункте 5.4.9.1, стенка резервуара прикрепляется к фундаменту анкерными устройствами, шаг установки и размеры которых определяются расчетом.

5.4.9.3. Рекомендуется установка анкеров, если выполняются следующие неравенства, соответствующие условиям подпункта 5.4.9.1:

Левая часть второго неравенства представляет момент от удерживающих сил, а правая - опрокидывающий момент, определяемый по пункту 5.4.5.

5.4.9.4. Подъемную силу

где - коэффициент надежности по опасности;

r - радиус резервуара, м;

- нормативное значение ветрового давления, МПа, определяется по СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденному приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787, (таблица 11.1).

Для конических крыш с углом наклона = 0.

5.4.9.5. Расчетную минимальную вертикальную нагрузку на фундамент резервуара , МН, рекомендуется вычислять для расчетного сочетания нагрузок 3 (см. таблицу 19) составляет:

10.1.1. Проектирование основания и фундаментов под резервуар должно выполняться специализированной проектной организацией с учетом положений ГОСТ Р 52910-2008, СНиП 2.02.01-83*, СНиП 2.02.03-85; СНиП 2.02.04-88; СНиП II-7-87 и дополнительных требований настоящего Стандарта.

10.1.2. Материалы инженерно-геологических и гидрологических изысканий площадки строительства должны содержать следующие сведения о грунтах и грунтовых водах:

литологические колонки под пятно резервуара, количество, глубина и расположение которых должны обеспечить построение достоверных разрезов вдоль контурной окружности основания и по ее диаметрам;
физико-механические характеристики грунтов, представленных в литологических колонках (удельный вес γ, угол внутреннего трения φ, сцепление С, модуль деформации Е, коэффициент пористости ε);
расчетный уровень грунтовых вод с прогнозом гидрологического режима на ближайшие 20 лет для резервуаров объемом до 10000 м 3 и на 50 лет для резервуаров объемом более 10000 м 3 .

Кроме того, если сжимаемая толща представлена слабыми грунтами (модуль деформации менее 10 МПа), то для каждой грунтовой разности должны быть приведены значения коэффициента фильтрации.

Для величин физико-механических характеристик грунтов должны приводиться однозначные расчетные значения.

При проектировании фундаментов резервуаров в сложных инженерно-геологических условиях инженерные изыскания должны выполняться специализированными организациями и содержать данные для выбора типа оснований и фундаментов с учетом возможного изменения (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических и гидрологических условий площадки строительства.

10.1.3. Расчет основания по деформациям предусматривает определение расчетных значений величин, характеризующих абсолютные и относительные перемещения фундаментных конструкций и элементов стальной оболочки резервуара с целью их ограничения, обеспечивающего нормальную эксплуатацию резервуара и его долговечность.

10.1.4. Расчет осадок основания резервуара следует выполнять, как правило, с использованием расчетной схемы основания в виде линейно-деформируемой среды: полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи или слоя конечной толщины.

В случае, если расчетные значения деформаций основания превышают предельные значения, следует выполнить расчет осадок с учетом совместной работы оболочки резервуара и основания, рассматривая расчетную схему основания, характеризуемую коэффициентами жесткости, в качестве которых принимаются отношения давления на основание к его расчетным осадкам в различных точках поверхности согласно рекомендациям СНиП 2.01.09.

Расчет системы «резервуар-основание» может быть выполнен также с использованием существующих вычислительных комплексов по определению осадок фундаментов с учетом взаимодействия основания и оболочки резервуара.

10.1.5. Проектная высота расположения днища резервуара определяется технологическим заданием, однако, эта высота должна превышать максимальный уровень окружающей спланированной поверхности земли минимум на 0.5 м, а после достижения основанием расчетных осадок высота днища над уровнем окружающей земли должна быть не менее 0,15 м.

10.1.6. В проекте КМ должно быть представлено задание для проектирования основания и фундаментов под резервуар, включающее расчетные реактивные усилия (нагрузки), передаваемые от корпуса резервуара на его фундамент, а также величины допустимых деформаций основания.

10.2. Расчет нагрузок на основание и фундамент резервуара

10.2.1. Реактивные усилия, передаваемые с корпуса на основание и фундамент резервуара, определяются в зависимости от конструктивных, технологических, климатических, сейсмических нагрузок и их сочетаний, приведенных в таблице П.4.6 Приложения П.4.

10.2.2. В состав нагрузок, передаваемых по контуру стенки резервуара на его фундамент, входят нагрузки двух типов.

Нагрузки первого типа, обеспечивающие осесимметричное распределение усилий по контуру стенки, включают:

вес резервуара с учетом оборудования и теплоизоляции, за вычетом центральной части днища;
снеговую нагрузку;
избыточное давление и разрежение в газовом пространстве резервуара.

10.2.3. Перечень необходимых расчетов включает:

определение нагрузок на центральную часть днища в условиях эксплуатации, гидро- пневмоиспытаний и при сейсмическом воздействии;
расчет максимальных и минимальных нагрузок по контуру стенки в условиях эксплуатации и при сейсмическом воздействии;
проверку на отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления на пустой резервуар;
проверку на опрокидывание пустого резервуара путем сравнения опрокидывающего момента и момента от удерживающих сил;
проверку резервуара с продуктом на опрокидывание в условиях землетрясения;
расчет анкеров, если происходит отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего давления на пустой резервуар;
расчет анкеров, если устойчивость пустого резервуара от опрокидывания не обеспечена;
расчет анкеров, если устойчивость резервуара с продуктом от опрокидывания при землетрясении не обеспечена.

Расчет нагрузок на основание и фундамент резервуара при землетрясении приведен в п. 9.6.6.

10.2.4. Опрокидывающий момент, действующий на резервуар в результате ветрового воздействия, вычисляется по формуле:

10.2.5. Расчетная погонная нагрузка по контуру стенки характеризуется максимальным и минимальным значениями, соответствующими диаметрально противоположным участкам фундамента (рис. 10.1). Максимальная и минимальная нагрузки определяются соответственно, как сумма и разность максимальных нагрузок первого и второго типа (с учетом знаков). Расчетная нагрузка по контуру стенки в основании резервуара определяется по формулам:

Рис. 10.1. Нагрузки на фундамент, передаваемые по контуру стенки резервуара

10.2.6. Расчетная вертикальная нагрузка на фундамент резервуара, соответствующая 1-му расчетному сочетанию нагрузок (таблица П. 4.6 Приложения П.4), составляет:

10.2.7. Если теплоизоляция, или вакуум, или снеговая нагрузка отсутствуют, формула 10.2.6 должна быть приведена в соответствие с полученным сочетанием нагрузок.

10.2.8. Коэффициент fs назначается согласно указаниям п. 9.2.3.1.7.

10.2.9. Нагрузки на центральную часть днища определяются исходя из величины внутреннего избыточного давления, максимального проектного уровня налива и плотности продукта (эксплуатация) или воды (гидро- пневмоиспытания). Эту нагрузку следует определять по формулам:

pf = γn[0,001g(ρH + ρstbc) + 1,2p],

Pfg = γn[0,001g(ρgH0g + ρstbc) + 1,25p].

10.2.10. Требования по установке анкеров

10.2.10.1. Анкеровка корпуса резервуара требуется если:

происходит отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления;
момент от сил, вызванных ветровым воздействием, превышает момент от вертикальных удерживающих сил, действующих на пустой резервуар.

10.2.10.2. В случаях, указанных в п. 10.2.10.1, стенка резервуара прикрепляется к фундаменту анкерными устройствами, шаг установки и размеры которых определяются расчетом.

10.2.10.3. Требуется установка анкеров, если выполняются следующие неравенства, соответствующие условиям п. 10.2.10.1:

Левая часть второго неравенства представляет момент от удерживающих сил, а правая - опрокидывающий момент, определяемый по формуле п. 10.2.4.

10.2.10.4. Подъемная сила от действия ветра на крышу определяется по формуле:

Для конических крыш с углом наклона αr ≥ 5° и сферических крыш высотой fr ≥ 0,1D, а также для резервуаров с плавающими крышами следует принять Fwvr = 0.

10.2.10.5. Расчетная минимальная вертикальная нагрузка на фундамент резервуара вычисляется для 3-го расчетного сочетания нагрузок (таблица П. 4.6 Приложения П.4) и составляет:

Q_min = γn[(Gs + Gr) + 0,95(Gs0 + Gr0 + Gst + Grt) - 1,2·0,95р π r2].

10.2.10.6. Если теплоизоляция или избыточное давление отсутствуют, формула 10.2.10.5 должна быть приведена в соответствие с полученным сочетанием нагрузок.

10.2.10.7. Расчетное усилие в одном анкерном болте определяется по формуле:

10.3. Конструктивные решения фундаментов

10.3.1. Устройство фундаментов под резервуары рекомендуется выполнять с применением следующих конструктивных решений:

грунтовая подушка (рис. 10.2);
кольцевой железобетонный фундамент (рис. 10.3);
сплошная железобетонная плита (рис. 10.4).

10.3.2. Для устройства грунтовой подушки используются чистые и прочные сыпучие материалы - песок и щебень.

Рис. 10.2. Грунтовая подушка

Формирование подушки осуществляется слоями толщиной около 150 мм с утрамбовкой слоев катками массой от 5 до 10 тонн. Высота подушки должна составлять не менее 0,5 м.

По верху подушки устраивается гидрофобный слой из битумно-песчаной смеси толщиной не менее 50 мм, состоящей из формованной в горячем состоянии смеси следующих компонентов: 9 % битума, растворенного в чистом керосине, 10 % портландцемента и 81 % чистого песка.

Дренаж грунтовой подушки и контроль протечек через возможные повреждения днища обеспечивается путем установки по периметру фундамента на расстоянии не более 5 м друг от друга радиальных дренажных трубок диаметром 75 мм, закрытых с торцов пластиковой сеткой 10 × 10 мм.

Рис. 10.3. Кольцевой железобетонный фундамент

10.3.3. Кольцевой железобетонный фундамент используется при наличии значительных контурных нагрузок по периметру стенки или при необходимости установки анкеров.

Ширина кольцевого фундамента должна быть не менее 0,8 м для резервуаров объемом до 3000 м 3 и не менее 1,0 для резервуаров объемом свыше 3000 м 3 . Толщина железобетонного кольца принимается не менее 0,3 м. При строительстве резервуаров в сейсмических районах наличие кольцевого железобетонного фундамента является обязательным. Ширина кольца должна быть не менее 1.5 м, а толщина не менее 0,4 м.

Рис. 10.4. Сплошная железобетонная плита

10.3.4. Фундамент в виде сплошной железобетонной плиты рекомендуется для резервуаров диаметром не более 15 м на немерзлых грунтах, для всех резервуаров на мерзлых грунтах, а также для всех резервуаров при хранении в них этилированных бензинов, реактивного топлива или иных ядовитых продуктов. Для обнаружения возможных протечек продукта железобетонная плита должна иметь уклон не менее 1 % от центра к периметру, а также радиально расположенные дренажные канавки.

1.1 Минимальная толщина листов стенки резервуаров РВС и РВСП для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:

Минимальная толщина стенки резервуаров РВСПК для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:

где n₁ - коэффициент надежности по нагрузке гидростатического давления, n₁= 1,05;

r_н - плотность нефти, r_н =900 кг/м 3 ;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с 2 ;

H_{макс доп} - максимально допустимый уровень взлива нефти в резервуаре, м;

х - расстояние от днища до расчетного уровня, м;

n₂ - коэффициент надежности по нагрузке избыточного давления и вакуума, n₂

P_и - нормативная величина избыточного давления, Па, принимается по таблице 2.0;

R - радиус стенки резервуара, м;

j_с - коэффициент условий работы, j_с = 0,7 для нижнего пояса, j_с = 0,8 для остальных поясов;

R_y- расчетное сопротивление материала пояса стенки по пределу текучести, Па.

1.2 Расчетное сопротивление материала стенки резервуаров по пределу текучести, определяется по формуле:

где - нормативное сопротивления растяжению (сжатию) металла стенки, равное минимальному значению предела текучести, принимаемому по государственным стандартам и техническим условиям на листовой прокат;

γ_м - Коэффициенты надежности по материалу, γ_м = 1,025;

γ_н - коэффициент надежности по назначению, для резервуаров объемом по строительному номиналу 10000 м 3 и более - γ_н = 1,15, объемом по строительному номиналу менее 10000 м 3 - γ_н = 1,1.

1.3 Значение минимальной толщины стенки для условий эксплуатации увеличивается на величину минусового допуска на прокат и округляется до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката. Полученное значение сравнивается с минимальной конструктивной толщиной стенки δ_кс, определяемой по таблице Б.1.

Таблица Б.1 Конструктивная величина толщины стенки

Диаметр резервуара, м	Менее 25	От 25 до 35	35 и более
Минимальная конструктивная толщина стенки δ_кс	9	10	11

В качестве номинальной толщины δ_ном каждого пояса стенки выбирается значение большей из двух величин, округленное до ближайшего значения из сортаментного ряда листового проката.

где С_i - припуск на коррозию, мм;

D - фактическое значение минусового допуска на толщину листа, мм;

d_кс - минимальная конструктивная толщина стенки.

2. Расчет стенки резервуара на устойчивость

2.1 Расчет на устойчивость проводится дважды: для принятой номинальной толщины стенки d_ном (толщина пояса стенки, соответствующая началу эксплуатации резервуара) и для расчетной толщины стенки d_i (толщина пояса стенки, соответствующая моменту окончания нормативного срока эксплуатации резервуара).

Расчетная толщина d_i определяется как разность принятой номинальной толщины d_ном, припуска на коррозию С_i и минусового допуска на толщину листа ∆:

Проверка устойчивости стенки резервуара производится по формуле:

где s₁ - расчетные осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;

s₂ - расчетные кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа;

s₀₁ - критические осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;

s₀₂ - критические кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа.

Осевые напряжения определяются по минимальной толщине стенки пояса, кольцевые напряжения - по средней толщине стенки.

Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВС и РВСП определяются по формуле:

где y - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый по СНиП 2.01.07-85*;

n₃ - коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса, n₃ = 1,05;

Q_п - вес покрытия резервуара, Н;

Q_ст - вес вышележащих поясов стенки, Н;

Q_сн - Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия, Н;

Q_вак - нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, Н;

s_i- расчетная толщина стенки i-го пояса резервуара, м.

Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВСПК определяются по формуле:

Вес вышележащих поясов стенки резервуара определяется как:

где а - номер (значение номера) последнего пояса, начало отсчета снизу;

h_i - высота i-го пояса стенки резервуара, м;

γ_ст - удельный вес стали, Н/м 3 .

Осевые критические напряжения определяются по формуле:

где Е - модуль упругости стали, Е = 2×10 5 МПа;

С - коэффициент, принимаемый по таблице Б.2.

Таблица Б.2 Значение коэффициента С

Расчетные кольцевые напряжения в стенке при расчете на устойчивость резервуара РВС и РВСП определяются по формуле:

Расчетные кольцевые напряжения в стенке для резервуара РВСПК определяются по формуле:

где Р_в - нормативное значение ветровой нагрузки на резервуар, Па;

n_в - коэффициент надежности по ветровой нагрузке;

d_ср - средняя арифметическая толщина стенки резервуара, м.

Средняя арифметическая толщина стенки резервуара определяется по формуле:

где а - число поясов резервуара.

Нормативная нагрузка от вакуума на покрытие определяется как:

где P_вак- нормативное значение вакуума в газовом пространстве, Па.

Нормативное значение ветровой нагрузки определяется по формуле:

где W₀ - нормативное значение ветрового давления, для рассматриваемого района, Па;

k₂ - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

C₀ - аэродинамический коэффициент.

Критические кольцевые напряжения определяются по формуле:

где Н - геометрическая высота стенки резервуара, м.

Если по результатам расчета условие устойчивости не выполняется, то значения номинальной толщины стенки для соответствующих поясов стенки резервуара должны быть увеличены.

3. Расчет резервуара на опрокидывание

Резервуар, в целом должен быть рассчитан на устойчивость к опрокидыванию при действии ветровой нагрузки.

При выполнении условия анкеровка резервуара не требуется.

где М - опрокидывающий момент от действия ветровой нагрузки;

R - радиус стенки резервуара, м;

G - вес конструкций резервуара за вычетом припусков на коррозию, с учетом внутреннего давления в резервуаре;

При невыполнении данного условия необходимо выполнить анкеровку резервуара, причем нагрузка на один анкер определяется по формуле:

где d - диаметр установки анкеров;

n - количество анкеров.

4. Расчет днища резервуара

4.1 Толщина элементов днища принимается равной 9 мм.

4.2 Толщина окрайки днища определяется по таблице Б.3.

Таблица Б.3. Конструктивная величина окрайки днища

Расчетная толщина первого пояса стенки d_е, мм	Минимальная конструктивная толщина окрайки d_кс, мм
свыше 9 до 16 включительно	9,0
свыше 17 до 20 включительно	12,0
свыше 20 до 26 включительно	14,0
свыше 26	16,0

5. Расчет плавающей крыши резервуара

5.1 Толщина элементов плавающей крыши, контактирующих с продуктом, должна быть не менее 5 мм.

5.2 Плавающие крыши должны быть рассчитаны на плавучесть, остойчивость и непотопляемость при плотности нефти, равной 0,7 т/м 3 .

Проверка плавучести плавающей крыши производится из условия, что все действующие нагрузки приложены в центре тяжести крыши, а выталкивающая сила приложена вертикально вверх в центре тяжести объема крыши, погруженного в жидкость.

5.3 Запас плавучести плавающих крыш должен быть не менее 2,0, т.е.:

где b - высота наружного борта плавающей крыши;

Т - максимальная глубина погружения крыши.

5.3 Глубину погружения однодечной плавающей крыши определять из условия:

где g_f - коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;

G_пк - вес плавающей крыши вместе с катучей лестницей и оборудованием (водоспуск, затвор и др.);

F_тр - сила трения уплотняющего затвора о стенку;

Q_сн - полное расчетное значение снеговой нагрузки;

Q_в - ветровая нагрузка на плавающую крышу;

g_ж - удельный вес хранимого продукта, при расчете плавучести g_ж = 0,7 т/м 3 ;

V₁ - объем жидкости, вытесненный коробами плавающей крыши;

V₂ - объем жидкости, вытесненный центральной частью плавающей крыши.

5.4 Глубину погружения двухдечной плавающей крыши Т определять по формуле:

где R₁ - Радиус плавающей крыши.

5.5 Полное расчетное значение снеговой нагрузки на плавающую крышу при расчете ее плавучести должно быть определено по формуле

где S_g - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли, кПа;

R - радиус резервуара, м;

m - коэффициент перехода, определяемый по формуле:

m = 2,76H/D - 0,07, (26)

где H, D - соответственно высота стенки и диаметр резервуара.

5.6 Ветровая нагрузка на плавающую крышу при расчете ее плавучести определяется по формуле:

где ω₀ - нормативное значение ветрового давления;

S - площадь плавающей крыши;

C_p - аэродинамический коэффициент;

g_f - коэффициент надежности по ветровой нагрузке.

5.7 Кренящий момент от снеговой нагрузки, действующий на плавающую крышу, при расчете ее остойчивости должен быть определен по формуле:

где R - радиус резервуара, м;

K_с - коэффициент, определяемый по формуле:

6. Расчет понтона резервуара

6.1. Понтон должен быть рассчитан на плавучесть при нагрузке, равной его двойному весу, при плотности нефти, равной 0,7 т/м 3 . Запас плавучести понтонов должен быть не менее 2,0, т.е.:

где b - высота наружного борта понтона;

Т - максимальная глубина погружения понтона.

6.2. Глубину погружения понтона определять по формуле:

где g_f - коэффициент надежности по нагрузке собственного веса понтона;

G_п - вес понтона вместе с оборудованием;

F_тр - сила трения уплотняющего затвора о стенку;

Q_п - нагрузка от веса конденсата на понтоне;

r_ж - удельный вес хранимого продукта, при расчете r_ж = 0,7 т/м 3 ;

V_{выт.жид.} - объем вытесненного продукта.

6.3. Непотопляемость - это способность понтона сохранять плавучесть и необходимую остойчивость при затоплении отсеков вследствие их разгерметизации.

Непотопляемость понтона обеспечивается при условии:

где V_м - теоретический объем элементов плавучести понтона (поплавков, коробов и др.) м 3 ;

V_ф - объем элементов плавучести, который заполнен хранимым продуктом, м 3 .

7. Расчет конструкции кольцевой лестницы

Расчет производится в соответствии со СНиП 2.01.07-85*, СНиП II-23-81, СНиП II-7-81.

Конструкции кольцевой лестницы рассчитаны на временную нормативную нагрузку 450 кг. Ограждение рассчитано на горизонтальную нагрузку 90 кг.

Читайте также: