Основы расчета корпуса вертикального цилиндрического резервуара на прочность

Гальванизация дает хорошую защиту от ржавчины, если металлическая поверхность тщательно очищена и цинковое покрытие достаточно толстое. После сооружения силоса его необходимо покрывать краской, защищающей от ржавчины, в соответствии с условиями и методикой, рекомендуемой изготовителем. Если через несколько лет появятся пятна ржавчины, соответствующие меры защиты должны быть приняты немедленно.

Рис. 2.2. Металлический силос.

Конструктивные формы:

- силос с плоским днищем (рис.2.3);

Рис. 2.3. Силос с плоски днищем.

- силос с конусным днищем (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Силос с конусным днищем.

Прямоугольная форма силоса достаточно редко используется, в основном на асфальтобетоновых производствах и для хранения удобрений (рис. 2.5).

Рис 2.5 Прямоугольная форма силоса

Силосы могут быть также экспедиторскими (рис. 2.6): они имеют меньший объем и используются для выгрузки хранимого продукта авто- и железнодорожный транспорт.

 

 

Рис. 2.6. Экспедиторский силос 

В настоящее время применяют следующие типы силосов, отличающиеся главным образом конструкциями днища:

- с плоским днищем и  набетонкой;

- с плоским днищем, стальной  полуворонкой и набетонкой;

- со стальной воронкой;

- с железобетонной воронкой.

При расчете силосов учитывается трение сыпучего материала о поверхности стен, уменьшающее вертикальное давление верхних слоев на нижние, что приводит к уменьшению горизонтального давления. Отдельные силосы объединяют в силосные корпуса, которые используют как склады готовой продукции и как промежуточные емкости для сырья и полуфабрикатов. Для обеспыливания воздуха, выходящего из силосов при их загрузке, на надсилосном покрытии обычно устанавливают фильтры.

Силосы непригодны для хранения материалов, способных слеживаться, самовозгораться или имеющих структуру, разрушающуюся при значительном давлении. Размеры силосов, их формы, число в корпусе, а также расположение в плане назначают в соответствии с требованиями технологического процесса, условиями загрузки и разгрузки, технико-экономическими соображениями, а также существующими для силосных складов унифицированными строительными параметрами. В России применяют силосы преимущественно круглого и квадратного сечения. Предпочтение отдают круглым силосам, стены которых работают в основном на центральное растяжение. Когда требуется большое число мелких силосов для хранения различных материалов или одного и того же материла разных сортов, то применяют силосы квадратного сечения, которые рациональны при размерах сторон не более 3-4 м. За рубежом встречаются корпуса из шестиугольных, восьмиугольных и другого сечения силосов.

Силосы могут быть отдельно стоящими или сблокированными в силосные корпуса (рис. 2.7) и иметь однорядное или многорядное расположение(рис. 2.8, 2.9). Распространенным расположением круглых силосов является расположение в один или в два ряда; при этом достигается наиболее простая механизация подачи и отгрузки хранимого материала.

Рис. 2.7. Силосные корпуса

Рис. 2.8. Основные элементы типового зернокомплекса

1. Завальные ямы

2. Рабочая башня с бункерами отходов

3. Блок буферных силосов

4. Зерносушилки

5. Силосный корпус в составе силосов с плоским дном

6. Экспедиторский силос

Рис. 2.9 Зернохранилище.

При больших объемах, а также в целях лучшего использования территории участка применяется многорядное расположение силосов. При этом между силосами образуются полости – так называемые «звездочки» - которые могут быть использованы как добавочные емкости для хранения несвязного материала или для устройства в них лестниц, установки технологического оборудования и пропуска различных трубопроводов.

Особенности расчета силосов.

Силосы рассчитывают на воздействие нагрузок : от веса конструкций 1-1,2 кН/м2, снеговой, ветровой нагрузок СНиП 2.01.07-85*, временных нагрузок на перекрытие до 4 кН/м2, а также от давления сыпучего материала.

При расчете принимают следующие коэффициенты перегрузки: от веса конструкций n1=1,1; от давления сыпучего материала n2=1,3; от ветра n3=1,2. Расчет производится отдельно для коробки и воронки силоса.

В цементной промышленности применяют двухъярусные силосы. В целях единообразия объемно-планировочных и конструктивных решений силосных складов Госстроем России утверждены унифицированные строительные параметры, в соответствии с которыми рекомендуются следующие формы и размеры силосов: круглые – диаметром 3, 6 и 12 м; квадратные – с сеткой 3´3м. Допускается проектирование железобетонных силосов диаметром 18, 24 и более метров (кратным 6). Сетка разбивочных осей, проходящих через центры силосов в корпусах, должна быть кратной 3 м. Высота стен силосов от плиты днища до низа плиты надсилосного перекрытия принимается равной 10,8; 15,6; 18; 20,4; 26,4 и 30 м. Допускаются и другие высоты стен, отличающиеся на величину, кратную 0,6 м. Высота подсилосного этажа (от уровня пола до низа плиты днища или железобетонного опорного кольца воронки) принимается равной 3,6; 4,8; 6; 10,8; 14,4 м.

Колонны подсилосного этажа при диаметре силосов до 6 м и устройстве воронок на весь его диаметр устанавливают по периметру стен силосов. При диаметре силоса больше 6 м, если устраивается плоское днище, колонны устанавливают также и внутри контура силоса. Расстояние между колоннами назначают с учетом габаритов приближения транспортных средств. Колонны квадратных силосов устанавливают в углах пересечения стен. Ширину лестничных маршей, когда имеется лифт для подъема людей и оборудования наверх силосных корпусов, рекомендуется принимать в чистоте не менее 0,8 м, с наклоном не более 45°.

В соответствии с унифицированными строительными параметрами  
разработаны типовые «Конструкции железобетонных силосов диметром  
6 и 12 м для хранения сыпучих материалов».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. В чем особенность  метода рулонирования стальных  резервуаров? Его достоинства.

Метод рулонирования — один из двух индустриальных способов изготовления резервуарных металлоконструкций. При таком способе производства стенка, днище и крыша резервуара РВС поставляются на площадку строительства в виде свернутых в рулоны сварных полотнищ. Преимущества данного метода состоят в сокращении времени монтажа в 3-4 раза за счет минимизации сварочных работ на монтажной площадке в среднем на 80% и обеспечении высокого качества сварных швов за счет использования 2-сторонней автоматической сварки резервуаров в заводских условиях.

Для изготовления полотнищ применяются стальные листы модульных размеров 1500х6000 мм (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Хранение листового проката при производстве РВС

Сварные полотнища стенки, днища и, в некоторых случаях, кровли вертикальных резервуаров РВС изготавливаются на специальном стенде (рис.3.2) (установке) рулонирования посредством автоматической сварки. Установка рулонирования состоит из сборочно-сварочных площадок – верхнего и нижнего ярусов, кантовочного барабана, и сворачивающего устройства.

Рис. 3.2. Стенд рулонирования

Установки рулонирования резервуарных металлоконструкций действуют по двум основным схемам (нижнее и верхнее сворачивание). На установках с нижним сворачиванием могут изготавливаться полотнища стенок вертикальных резервуаров РВС толщиной до 18 мм, на установках с верхним сворачиванием – полотнища толщиной до 16 мм.

Длина рулонов достигает 18 м, а вес согласовывается с грузоподъемностью подвижного состава.

Этапы производства резервуарных металлоконструкций методом рулонирования:

производство технологического каркаса;

компоновка листов согласно чертежей КМД;

сварка и рулонирование;

подготовка рулонов к транспортировке.

1. Подготовка технологического каркаса.

Перед свариванием полотнищ готовится специальный каркас, на который полотнище будет наматываться. Диаметр каркаса должен быть не менее 2,6 м, а его длина соответствует высоте стенки резервуара.

2. Компоновка листов полотнища.

Компоновка полотнища стенки, днища или настила кровли производится на верхней сборочно-сварочной площадке стенда рулонирования (рис. 3.3). В процессе компоновки подготовленные листы металла раскладываются на площадке в соответствии с чертежами КМД и фиксируются монтажными приспособлениями.

Рулонируемые полотнища стенок должны иметь технологический припуск по длине, обеспечивающий сборку монтажных стыков.

Для рулонирования стенки вертикальных резервуаров РВС до 2000 м³ в качестве технологического каркаса часто применяют шахтную лестницу, что обеспечивает экономию металла.

Рис. 3.3. Компоновка листов РВС на стенде рулонирования.

3. Сварка и рулонирование полотнищ.

Сварка полотнищ является ключевым этапом в производстве резервуаров методом рулонирования. Применяется автоматическую двустороннюю сварку поперечных и продольных стыков. Сначала на верхней сборочно-сварочной площадке установки рулонирования проваривается первичный шов. Затем полотнище перематывают через кантовочный барабан и на нижнем ярусе сваривается вторичный шов.

Последовательность сворачивания в один рулон полотнищ различных резервуарных металлоконструкций планируется исходя из обратной последовательности разворачивания этих конструкций при монтаже (рис. 3.5). Полотнища стенок сворачиваются в рулон с учётом того, что разворачиваться они будут в направлении по часовой стрелке.

Соблюдение режимов сварки обеспечивает соответствие сварных соединений требованиям ГОСТов.

Рис. 3.4. Рулонирование полотнища стенки РВС.

Метод рулонирования был разработан в СССР, а затем в конце 50-х годов его освоили в Польше.

4. Монтаж резервуаров методом рулонирования (рис. 3.5).

Рулоны, масса которых часто доходит до 70 т, транспортируются на место монтажа по железной дороге или на многоосных автомобильных прицепах. После выгрузки с транспортных средств рулон, в который свернуто днище резервуара, вкатывают на песчаный фундамент и перерезают прихватные металлические полосы. Благодаря небольшой толщине листов днище разворачивается легко, без приложения внешних сил. Поскольку, как правило, обе половинки днища навернуты на один рулон, чтобы не повредить песчаный фундамент, вторая половинка надвигается в требуемое положение с помощью специального захватного приспособления, смонтированного на салазках.

Рулон, в который свернута стенка резервуара, устанавливается в вертикальное положение с помощью автомобильного крана. Чтобы во время развертывания уменьшить трение рулона о днище резервуара, рулон устанавливается на скользящем поддоне, под которым находится слой густой смазки. Прежде чем перерезать металлические полосы, стягивающие листы, в рулоне надо обязательно укрепить свободную кромку стенки; чаще всего это достигается путем приварки по всей высоте стенки двутавра, который закрепляется оттяжками.

Для развертывания рулона на требуемый диаметр резервуара применяют электролебедку или гусеничный трактор, соединенный с тросом, который прикреплен к рулону посредством специального захватного приспособления, приваренного к листам; по мере продвижения работ это захватное приспособление отрезают и приваривают в новых местах.

Правильное расположение стенки на размеченном контуре достигается в результате приварки по всему периметру днища ограничителей из планок и уголков.

Вследствие большой разницы в толщине нижних и верхних поясов стенки деформируемость верхней части резервуара значительно больше, чем нижней, и поэтому верхняя кромка стенки по мере развертывания должна укрепляться ребрами или щитовыми сегментами кровли.

Метод рулонирования был разработан в СССР, а затем в конце 50-х годов его освоили в Польше.

Завод "рулонных" резервуаров познанского предприятия "Мостосталь" имеет оборудование, позволяющее свертывать в рулоны стенки и днища резервуаров максимальной шириной 12 м. Это ограничивает применение данного метода, практически он пригоден только для монтажа резервуаров вместимостью 5000 мЗ, которые имеют высоту стенки 12 м и диаметр около 24 м (днище доставляется половинными частями). Технология изготовления рулонов описана в работах 

Для расширения области применения метода рулонирования в Польше при сооружении резервуаров стали применять комбинированный метод монтажа. Этот метод объединял метод рулонирования с методом укрупнительной сборки стенки из отдельных листов, которым сооружался первый пояс стенки. Рулон с остальной частью стенки, выполненный из листов, поддающихся рулонированию, устанавливается на удлинителе и разворачивается на высоте около 1,5 м над днищем резервуара.

Рис. 3.6. Монтаж РВС методом рулонирования.

Список используемой литературы.

1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/ Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др., Под общ. ред. Е.И. Беленя – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986, 560 с., ил.;
2. СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*;
3. ГОСТ 23118-2012 "Конструкции стальные строительные. Общие технические условия";
4. СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции";
5. СП 43.13330.2012 «Сооружения промышленных предприятий. Актуализированная редакция СНиП 2.09.03-85»;
6. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»;
7. http://bibliotekar.ru/ «Монтаж методом рулонирования»;
8. http://r-stroitel.ru/production/ « Производство РВС методом рулонирования»;
9. http://studopedia.ru/ «Расчет стенки на прочность вертикального цилиндрического резервуара»;
10. http://sarrz.ru/ «Силосы и бункеры стальные»;
11. http://www.activestudy.info/ «Материалы для сооружения силоса и методы строительства».