Металлоконструкция вертикального цилиндрического резервуара

Сварные листовые конструкции типа резервуаров являются основным видом хранилища для нефти, нефтепродуктов, воды. Они занимают значительное место в общем объеме монтажно-сварочных работ, выполняемых при сооружении современных промышленных объектов. Основными особенностями этих металлоконструкций являются значительные геометрические размеры – порядка десятков метров, большая, исчисляемая километрами протяженность сварных швов, к плотности и прочности которых предъявляются высокие требования, использование для изготовления всех основных элементов листовой стали сравнительно небольших величин[9].
Для хранения нефти применяют обычно вертикальные цилиндрические резервуары со стационарной крышей. При наполнении в резервуаре образуется избыточное давление (до 2кПа), а при опорожнении – вакуум (до 0.4кПа).
Проектируемый резервуар имеет объем 5500м3, который заполняется нефтью.

2. Компоновочная часть проекта
2.1. Определение рациональных размеров резервуара.
Генеральными размерами резервуара являются его диаметр и высота вертикальной стенки. При заданном объеме эти величины связаны между собой отношением:
V=(πD^2)/4 H (1)
где V – объем резервуара, м3;
D – диаметр, м;
H – высота вертикальной стенки, м.
При объеме резервуара свыше 2000 м3 экономичнее переменная толщина стенки, в этом случае оптимальная высота стенки определяется[7]:
Hопт=√((γ_с1*R_ωy*∆)/(γ_f2*ρ*g))=15м (2)
где ∆=1,3 мм - приведенная толщина металла днища и кровли;
γ_с1=0,8 – коэффициент условий работы стенки при расчете на прочность;
Rwy – расчетное сопротивление для вертикального сварного шва стенки, МПа
Rwy=Ry при сварке с физическим контролем качества швов, в том числе монтажного замыкающего шва
Ry – расчетное сопротивление металла стенки, которое определяется по таблицам [4] в зависимости от марки стали, ГОСТа, толщины листов (∆).
Ρ=900кг/м3 – плотность нефти
γ_f2=1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для гидростатического давления продуктов;

Выбрана марка стали ВСт3пс, которая обладает хорошей свариваемостью при удовлетворительной прочности, остальные механические характеристики также соответствуют району строительства. Для данной марки Ry=215МПа.
Полученная высота стенки должна быть скорректирована с учетом кратности пояса высоте листовой стали 1490мм (1500-2*5 – строжка кромок) при сварке встык и с учетом ограничения по высоте станов для рулонирования Н ≤ 12м.
Принимаем Н = 1,49*8 = 11,92м
Радиус резервуара
r=√(V/πH)=12,08м (3)
Длина развертки стенки
Lст=2πr=75,86м (4)
Длина развертки кратна длине листа после строжки 5990 мм, с учетом этого принимаем Lст = 12,75*5,99 = 76,37м
Окончательно принимаем радиус
r=Lст/2π=12,12м (5)
Диаметр D = 24,24 м
Окончательный объем резервуара
V=πr^2 H=5498м^3 (6)
Объем будет превышать заданный меньше...

Спроектирован вертикальный цилиндрический резервуар с купольной кровлей объёмом 5500 м^3.