Основные положения и принципы расчета

Расчет строительных металлоконструкций резер­вуаров необходимо вести по методу предельных состояний первой и второй группы, определенному по ГОСТ 27751.

Предельные состояния конструкций резервуаров определяются:

а) первое предельное состояние - по несущей способности (прочности, устойчивости или выносли­вости материала), при достижении которого конст­рукция теряет способность сопротивляться внешним воздействиям или получает недопустимые остаточ­ные изменения своей формы;

б) второе предельное состояние - по развитию чрезмерных деформаций от статических или цик­лических нагрузок, при достижении которого в конст­рукции, сохраняющей прочность и устойчивость, появляются недопустимые деформации.

Допускается применение альтернативных мето­дов расчета, обеспечивающих прочность и устойчи­вость строительных металлоконструкций резервуа­ров, не ниже установленных расчетными положения­ми настоящего раздела.

При расчете металлоконструкций резервуаров необходимо учитывать усилия, возникающие в конст­рукции при ее взаимодействии с основанием.

Расчетные сопротивления проката, гнутых про­филей и труб для растяжения, сжатия и изгиба сле­дует определять по формулам:

где - расчетные сопротивления по пределу текучести и временному сопротивлению при растя­жении, сжатии и изгибе, МПа;

- нормативные сопротивления по пре­делу текучести и временному сопротивлению при растяжении, сжатии и изгибе, МПа;

- коэффициент надежности по материалу, принимае­мый в соответствии с таблицей 2 СНиП РК 5.04-23-2002.

Нормативные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополочного универ­сального проката и гнутых профилей следует принимать для стали обыкновенного качества по ГОСТ 14637, для стали повышенной прочности по ГОСТ 19281. По согласованию с Заказчиком и поставщиком стали, допускается применение ГОСТ 27772, ГОСТ 535, ГОСТ4543 и других.

Расчетное сопротивление проката, гнутых профи­лей и труб в случае смятия следует определять по формуле:

где - расчетное сопротивление стали сдвига, МПа.

Изменение значений предела текучести стали разрыву при эксплуатации резервуара в условиях по­вышенных температур (выше 90°С) следует учиты­вать в соответствии с требованиями пункта 9.2.2.

Расчетное сопротивление растяжению фунда­ментных болтов R _ba следует определять по формуле:

где - расчетное сопротивление растяжению фундаментных болтов, МПа.

Расчетные сопротивления растяжению фун­даментных болтов приведены в таблице 60 СНиП РК 5.04-23-2002.

 

Расчетные сопротивления сварных соединений для различных типов этих соединений и напря­женных состояний следует определять по форму­лам, приведенным в таблице 9.1.

Значение нормативного сопротивления металла шва по временному сопротивлению R _wun следует принимать:

а) для швов, выполняемых ручной сваркой – равным значениям временного сопротивления ме­талла шва, указанным в ГОСТ 9467;

б) для швов, выполняемых автоматической свар­кой - по таблице 4 СНиП РК 5.04-23-2002.

Значения коэффициента надежности по материа­лу углового шва γ _wm следует принимать равным:

а) при значениях R _wun не более 490 МПа - 1.25;

б) при значениях R _wun равных 590 МПа и более - 1.35.

Расчетные сопротивления стыковых соединений элементов из сталей с разными нормативными соп­ротивлениями следует принимать как для стыковых соединений из стали с меньшим значением норма­тивного сопротивления.

При расчете элементов конструкций резервуаров следует учитывать коэффициенты условий работы γ _cпринимаемые по таблице 9.2.

В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.

К постоянным нагрузкам следует относить собст­венный вес элементов строительных металло­конструкций резервуаров.

 

 

Сохраняющиеся в конструкции усилия от пред­варительного напряжения следует учитывать в расчетах, как усилия от постоянных нагрузок.

К длительным нагрузкам следует относить:

- гидростатическое давление хранимого продукта или воды, заполняющей резервуар при испытаниях;

- избыточное внутреннее давление в газовом пространстве, возникающее при малых и больших «дыханиях»;

- разряжение воздуха (вакуум), возникающее при опорожнении резервуара;

- вес стационарного оборудования: приборов и ап­паратов, технологических устройств и приспособлений трубопроводов с арматурой и опорными частями, а так­же вес жидкостей, заполняющих оборудование;

- вес теплоизоляции;

- вес отложений производственной пыли;

- снеговые нагрузки с пониженным нормативным значением;

- воздействия, обусловленные деформациями ос­нования, не сопровождающимися коренным изме­нением структуры грунта.

К кратковременным нагрузкам следует относить:

- снеговые нагрузки с полным нормативным значением;

- ветровые нагрузки;

- вес людей, ремонтных материалов и инструмен­тов в зонах обслуживания и ремонта оборудования (лестницы, переходные площадки и площадки обс­луживания оборудования);

- нагрузки, возникающие при изготовлении, хра­нении и транспортировке элементов конструкций, а также при возведении резервуаров.

К особым нагрузкам следует относить:

- сейсмические воздействия;

- аварийные нагрузки, вызываемые резкими нару­шениями технологического процесса, временной не­исправностью или поломкой оборудования (аварий­ное избыточное внутреннее давление, разряжение воздуха - вакуум, температурные воздействия и пр.);

- воздействия, обусловленные деформациями ос­нования, сопровождающимися коренными измене­ниями структуры грунта (при замачивании просадоч­ных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых грунтах.

 

При расчете конструкций резервуаров по пер­вому и второму предельным состояниям следует учитывать наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок или соответствующие им усилия.

Эти сочетания устанавливаются на основе ана­лиза реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции резервуара, с учетом возможнос­ти появления различных схем приложения временных нагрузок или при отсутствии некоторых из нагрузок.

В зависимости от учитываемого состава нагрузок следует различать:

- основные сочетания нагрузок, состоящие из посто­янных, длительных, кратковременных;

- особые сочетания нагрузок, состоящие из посто­янных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Расчетные значения временных нагрузок следует умножать на коэффициенты сочетаний (ψ₁ и ψ₂), равные при постоянных и не менее двух временных нагрузок:

ψ₁ = 0.95 - в основных и особых сочетаниях для длительных нагрузок;

ψ₂ = 0.9 - в основных сочетаниях для крат­ковременных нагрузок;

ψ₂ = 0.8 - в особых сочетаниях для кратковре­менных нагрузок, при этом особую нагрузку следует принимать без снижения.

При постоянных и одной временной нагрузке (длительной или кратковременной), коэффициенты ψ₁ и ψ₂ вводить не следует.

Примечание - В основных сочетаниях при учете трех и более кратковременных нагрузок их расчетные значения допускается умножать на коэффициент ψ₂, принимаемый для первой (по степени влияния) кратковременной нагруз­ки 1.0, для второй ‑ 0.8, для остальных ‑ 0.6.

Нормативные значения нагрузок следует опреде­лять следующим образом:

- собственный вес элементов строительных ме­таллоконструкций - по проектным размерам и удель­ному весу материалов с учетом их влажности в ус­ловиях возведения и эксплуатации резервуаров;

- нормативные значения гидростатического дав­ления, внутреннего избыточного давления, разря­жения воздуха (вакуум), веса стационарного обо­рудования, веса отложений производственной пыли и аварийных нагрузок - устанавливаются на осно­вании технологических решений;

- нормативное значение равномерно распреде­ленной нагрузки на лестницы, переходные площадки и площадки обслуживания оборудования от веса лю­дей, ремонтных материалов и инструментов прини­мается не менее 1.5 кПа;

- несущие элементы лестниц и площадок должны быть проверены на сосредоточенную вертикальную нагрузку не менее 1.5 кН, приложенную к элементу в неблагоприятном положении на квадратной площад­ке со сторонами не более 10 см (при отсутствии дру­гих временных нагрузок);

- нормативное значение горизонтальной сосредо­точенной нагрузки на поручни лестниц и площадок следует принимать не менее 0.3 кН, в любом месте по длине поручня;

- нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, а также нормативного значения ветрового давления принима­ется в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85*.

Определение нагрузок от сейсмических воздейст­вий следует производить в соответствии с требова­ниями СНиП РК 2.03-04-2001 и п.9.25 настоящих норм.

В необходимых случаях, устанавливаемых в зависи­мости от условий возведения и эксплуатации резервуа­ров, следует учитывать прочие нагрузки не включенные в настоящие требования, но оговоренные в техническом за­дании. Например: специальные технологические нагрузки.