Законодательная база Российской Федерации

ПОСТАНОВЛЕНИЕ Госгортехнадзора РФ от 09.06.2003 N 76 "ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРАВИЛ УСТРОЙСТВА ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ"

3.5.1. Расчетные значения толщины листов стенки определяются исходя из проектного уровня налива продукта или воды при гидроиспытаниях. Номинальные толщины листов стенки резервуара назначаются с учетом минусового допуска на прокат и могут включать припуск на коррозию.

3.5.2. Номинальные толщины стенок резервуара определяются в три этапа:

предварительный выбор толщин поясов;

корректировка толщин при поверочном расчете на прочность, включая и расчет на сейсмическое воздействие для сейсмоопасных районов;

корректировка толщин при проведении расчета на устойчивость.

3.5.3. Предварительный выбор номинальных толщин поясов производится с помощью расчета на эксплуатационные нагрузки, на нагрузку гидроиспытаний и по конструктивным требованиям.

3.5.3.1. Минимальная расчетная толщина стенки tc в каждом поясе для условий эксплуатации рассчитывается по формуле:

te = [g x ро x (H - z) x r] / (Ry x Yc),

где g - ускорение свободного падения в районе строительства;

ро - плотность продукта;

Н - высота налива продукта;

z - расстояние от дна до нижней кромки пояса;

r - радиус срединной поверхности пояса стенки резервуара;

Ry - расчетное сопротивление материала,

Yс - коэффициент условий работы, равный 0,7 для нижнего пояса, равный 0,8 для всех остальных поясов.

3.5.3.2. Минимальная расчетная толщина стенки в каждом поясе для условий гидравлических испытаний рассчитывается по формуле:

tg = [g x pоВ x (Hg - z) x r] / (Ry x Yc),

где pоВ - плотность используемой при гидроиспытаниях воды;

Hg - высота налива воды при гидроиспытаниях;

Yc = 0,9 - коэффициент условий работы при гидроиспытаниях для всех поясов одинаков (в дополнение к обозначениям п. 3.5.3.1).

3.5.3.3. Номинальная толщина t каждого пояса стенки выбирается из сортаментного ряда таким образом, чтобы разность t и минусового допуска Дельта на прокат была не меньше максимума из трех величин:

t - Дельта >= max {te + c; tg; tk},

где с - припуск на коррозию;

tk - минимальная конструктивно необходимая толщина, определяется по табл. 3.3.

Таблица 3.3

3.5.4. Поверочный расчет на прочность и расчет на устойчивость проводятся для расчетной толщины tp поясов, которая определяется как разность номинальной толщины t, минусового допуска на прокат и припуска на коррозию:

tp = t - Дельта - с.

Поверочный расчет на прочность для каждого пояса стенки резервуара проводится по формуле:

или по формуле:

где сигма1 - меридиональное напряжение;

сигма2 - кольцевое напряжение;

Yс - коэффициент условий работы, принимается по п. 3.5.3.1;

Yk - коэффициент надежности по назначению, для резервуаров:

Yk = 1,1 - I класса,

Yk = 1,05 - II класса,

Yk = 1,0 - III класса.

Расчетные формулы приведены для резервуара со стационарной крышей. При расчете резервуара с плавающей крышей нагрузки в формулах пп. 3.5.4.1, 3.5.4.2, обязанные своим происхождением стационарной крыше, не учитываются.

3.5.4.1. Кольцевое напряжение сигма2 вычисляется для нижней точки каждого пояса:

где Ри - избыточное давление в резервуаре (в дополнение к обозначениям п. 3.5.3.1).

В формуле учтен коэффициент надежности по нагрузке для избыточного давления в резервуаре.

3.5.4.2. Меридиональное напряжение сигма1 с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов для основного сочетания нагрузок вычисляется для нижней точки пояса по формуле:

сигма1 = [1,05 х Gm + 0,95 х (1,05 х Go + 1,2 х Gy)] / (2 х p x r x tp) + (0,9 х 1,4 х s - 0,95 х 1,2 х Ри) х r / (2 х tp),

где Gm - масса металлоконструкций выше расчетной точки;

Go - масса стационарного оборудования выше расчетной точки;

Gy - масса утеплителя выше расчетной точки;

s - полное нормативное значение снеговой нагрузки.

3.5.4.3. Расчет на сейсмическое воздействие выполняется специализированной организацией.

3.5.4.4. При невыполнении условия п. 3.5.4 следует увеличить толщину соответствующего пояса.

3.5.5. В качестве альтернативного варианта по согласованию с заказчиком минимальные расчетные толщины tc каждого пояса стенки для условий эксплуатации и минимальные расчетные толщины tg для условий гидравлических испытаний могут назначаться на основе расчета наибольших мембранных кольцевых напряжений 2 в каждом поясе стенки, рассматриваемой как составная цилиндрическая оболочка переменной толщины. Граничные условия в месте сопряжения стенки с днищем задаются в виде нулевых радиальных перемещений и изгибающего момента, равного пластическому моменту в листе окрайки. Подбор толщин производится итерационным методом, уменьшая начальную толщину, определенную по п. 3.5.3.1, пока выполняется условие п. 3.5.4.

Назначение минимальной толщины по описанной методике в резервуарах большого объема может уменьшить расчетную толщину поясов.

3.5.6. Расчет стенки резервуара на устойчивость выполняется с помощью проверки соотношения:

3.5.6.1. Первое критическое напряжение вычисляется по формуле:

где t_pmin - расчетная толщина самого тонкого пояса стенки (обычно верхний пояс).

Коэффициент С может быть вычислен по формулам:

3.5.6.2. Второе критическое напряжение вычисляется по формуле:

где Нr - редуцированная высота резервуара, а при постоянной толщине стенки для резервуара со стационарной крышей Нr равно полной высоте стенки резервуара Но.

3.5.6.3. Редуцированная высота резервуара вычисляется по формуле:

где t_pi - расчетная толщина листа i-го пояса,

h_i - высота i-го пояса.

В резервуарах с плавающей крышей для верхнего пояса в качестве h_i берется расстояние от нижней кромки пояса до ветрового кольца.

3.5.6.4. Меридиональное напряжением вычисляется для нижней кромки участка стенки постоянной толщины по формуле:

сигма1 = [1,05 х Gm + 0,95 х (1,05 х Go + 1,3 x Gy)] / (2 x p x r x tp) + (0,9 - 1,4 x s - 0,95 x 1,2 x Peax) х r / (2

где Peax - величина относительного разрежения в резервуаре (вакуум).

Знак напряжения сжатия сигма1 условно заменен на положительный.

3.5.6.5. При расчете на устойчивость кольцевое напряжение сигма2 в резервуарах со стационарной крышей зависит от Peax и эквивалентного ветрового внешнего давления Peax:

сигма2 = (0,95 х 1,2 х Peax + 0,9 х 0,5 х Peet) х r / tpmin,

где Peet - значение ветрового давления на уровне верха резервуара Но (в соответствии со строительными нормами и правилами).

Для резервуаров с плавающей крышей вместо Peaк учитывается разрежение от ветра:

сигма2 = (0,9 х 1,4 х Peat + 0,9 х 0,5 х Peat) х r / tpmin,

где c_i - аэродинамический коэффициент, определяемый в зависимости от отношения высоты резервуара Н_o к его диаметру (в соответствии со строительными нормами и правилами).

Знак напряжения сжатия сигма2 условно заменен на положительный.

3.5.6.6. При невыполнении условия п. 3.5.6 для обеспечения устойчивости стенки можно увеличить толщину верхних поясов или установить промежуточные кольца жесткости, или то и другое вместе.

3.5.7. Расчет положения промежуточных колец жесткости производится следующим образом. Обеспечить устойчивость стенки с помощью промежуточных колец жесткости возможно только при выполнении условия сигма1/сигма_альфа1 < 1. В этом случае из соотношения п. 3.5.6 при известных сигма1, сигма_альфа1, сигма2 вычисляется величина второго критического напряжения сигма_альфа2, затем из соотношения п. 3.5.6.2 находится значение редуцированной высоты Hymax, при котором условие п. 3.5.6 будет выполнено.

3.5.7.1. Место установки первого промежуточного кольца жесткости определяется по следующему алгоритму. Последовательно суммируются приведенные высоты поясов по формуле п. 3.5.6.3 начиная с верхнего пояса вниз. Высота верхнего пояса для резервуара с плавающей крышей по-прежнему отсчитывается от уровня ветрового кольца. В процессе суммирования находится номер j-го пояса, в котором приведенная высота переходит через значение Hymax, а также приведенная высота H_j1, соответствующая нижней кромке этого пояса. Высота установки кольца над нижней кромкой j-го пояса h_j1 вычисляется по формуле:

Если расчетное место установки кольца попадает ближе 150 мм к горизонтальному сварному шву или есть конструктивные препятствия по установке кольца, место установки переносится выше.

Параметры кольца жесткости находятся по методике п. 3.6.4 в зависимости от диаметра резервуара.

3.5.7.2. После назначения места установки первого кольца жесткости продолжается расчет места установки второго (третьего, ...) кольца жесткости по алгоритму п. 3.5.7.1, полагая, что место стационарной крыши (ветрового кольца открытого резервуара) занимает предыдущее кольцо жесткости.

3.5.7.3. Если приведенная высота последнего участка между нижним кольцом жесткости и днищем окажется существенно меньше допустимой Hymax, следует распределить общее количество колец по стенке таким образом, чтобы приведенные высоты всех участков были по возможности одинаковыми.

3.5.7.4. В качестве альтернативного варианта по согласованию с заказчиком расчет на устойчивость и определение положения промежуточных колец жесткости могут быть проведены методом конечного элемента с учетом различных толщин поясов оболочки. С помощью такого расчета могут быть уточнены количество и расположение колец жесткости, а также расчетные толщины поясов оболочки. Граничные условия для расчета задаются как описано в п. 3.5.5.