Zbiornik stalowy poziomy ________________________________________________________________________
PRACA PROJEKTOWA z przedmiotu
STALOWE BUDOWNICTWO PRZEMYSŁOWE
Opracował: Konsultował: inż. Bartłomiej Durak dr inż. Wiesław Kubiszyn ________________________________________________________________________
strona 1
Zbiornik stalowy poziomy
Zbiornik stalowy poziomy ZH 12 1.Założenia projektowe
Pojemność obliczeniowa zbiornika V=60 m3 Typ zbiornika: walcowy podziemny Przeznaczenie: etylina Poziom wód gruntowych: wyskoki
2. Założenia do projektu
Górna powierzchnia płaszcza zbiornika - 1m od poziomu gruntu Dna zbiornika - eliptyczne Gatunek stali - S 235 JRG2
3. Obliczenia płaszcza zbiornika 3.1 Obliczenia optymalnej średnicy (dna na etyline, z nadciśnieniem w przestrzeni gazowej) Dopt 0.6 V do 0.7 V 3
3
V 60m
3
3
Dopt.06 0.6 3 V 0.6 60 m3 2.349 m 3
Dopt.07 0.8 3 V 0.8 60 m3 3.132 m Przyjęto Dz 3.0m
dν Dz 3 m
3.2 Obliczenia grubości pobocznicy zbiornika tp
γf γc dν γfn pn c fydt
zgodnie z tabelą 1-13 [1] przyjęto: 1
γf 1.1
γfn 1.3
pn 0.5
- ciężar objętościowy etyliny γc 7.8
kN m3
- ubytek stali na wskutek korozji - 0,04 mm/ rok - okres eksploatacji 50 lat mm c1 0.04 50yr 0.002 m yr - temperatura eksploatacji t < 70 `C - wytrzymałość stali Re 235MPa fydt
γs 1.55
Re 151.613 MPa γs
==> tp
γf γc dν γfn pn c fydt
1
1.1 7.8 3 1.3 0.5 2 2.174 151.613
mm
strona 2
Zbiornik stalowy poziomy Dla zbiornika o podanej konstrukcji z uwagi na sztywność przyjmowano grubość nominalną płaszcza zbiornika qn 8mm
3.3 Sprawdzenie stateczności zbiornika Warunek statecznośći pcr pcr - określono na podstawie wzoru 1-40 [1] 5 psr 3
2 2 n 2 1.3 qp pcr 0.7 E n 1 2 2 3 n l n l 2 r n2 1 1 π r 1 π r E qp
Przyjęto grubość nominalną płaszcza
qw 8mm
Naddatek na korozje
c1 2mm
Ujemne odchyłki blachy
t1 0.05mm
qp qn c1 t1 8 mm 2 mm 0.05 mm 0.006 m Objętość zbiornika V 2 VD VW
gdzie : VD - objętość części krzywoliniowej i walcowej dennicy VW - objętość części walcowej płaszcza zbiornika
VD1 2.195m3 Z danych producenta: Średnica wewnętrzna płaszcza i części walcowej dennicy Dw Dz 2 qn explicit ALL 3.0 m 2 8 mm 2.984 m h1 0.1m
Długość części walcowej dennicy VD2
π Dw
2
4
2
π 2.984 m h1 0.1 m 0.699 m3 4
VD VD1 VD2 2.195 m3 0.699 m3 2.894 m3 Obliczenie długośći walcowej płaszcza
V 60m3
Vw V 2 VD 60 m3 2 2.894 m3 54.212 m3 Vw H
π Dw
2
4 4 Vw π Dw
2
H
==> długość części walcowej 4 54.212 m3 π 2.984 m
2
7.752 m
Całkowita długość części walcowej płaszcza z uwzględnieniem części walcowej dennic Hc H 2 h1 7.752 m 2 0.1 m 7.952 m
strona 3
Zbiornik stalowy poziomy Przyjęto 2 usztywnienia w rozstawie Licza pótfel przy wyboczeniu n= 2 Dz r 1.5 m 2
l 2.650m
Ec 210 10 6
kN m2
Dla n 2 3
2 n 2 1.3 qp pcr.2 0.7 Ec n 2 1 2 2 3 nl nl 2 r 2 n 1 1 π r 1 π r Ec qp
2 2 2 2 1.3 0.006 3 pcr.2 0.7 210 10 2 185436.708 2 2 3 2 2.650 2 2.650 2 1.5 22 1 1 π 1.5 1 π 1.5 210 10 6 0.006
6
pcr.2 185436.708kPa
Dla n 6 3
2 2 n 2 1.3 qp pcr.6 0.7 Ec n 1 2 2 3 n l n l 2 r n2 1 1 π r 1 π r Ec qp
pcr.6
210 10 6 0.006
6 2.650 2 6 1 1 π 1.5 2
0.7 210 10 6 6 2
3 0.006 2942.494 6 2.650 2 2 1.5 3 1 π 1.5
2 6 2 1.3
pcr.6 2942.494kPa
Dla n 10 3
2 2 n 1.3 qp pcr.10 0.7 Ec n 2 1 2 2 3 nl nl 2 r 2 n 1 1 π r 1 π r
Ec qp
2 2 10 2 1.3 0.006 3 pcr.10 0.7 210 10 10 500.564 2 2 3 10 2.650 10 2.650 2 1.5 102 1 1 π 1.5 1 π 1.5 6 210 10 0.006
6
pcr.10 500.564kPa
Dla n 12 3
2 2 n 2 1.3 qp pcr.12 0.7 Ec n 1 2 2 3 n l n l 2 r n2 1 1 π r 1 π r Ec qp
strona 4
Zbiornik stalowy poziomy
2 2 12 2 1.3 0.006 3 pcr.12 0.7 210 10 12 351.433 2 2 3 12 2.650 12 2.650 2 1.5 122 1 1 π 1.5 1 π 1.5 210 10 6 0.006
6
pcr.12 351.433kPa
Dla n 14 3
2 2 n 2 1.3 qp pcr.14 0.7 Ec n 1 2 2 3 n l n l 2 r n2 1 1 π r 1 π r Ec qp
pcr.14
6 210 10 0.006
14 2.650 2 14 1 1 π 1.5
0.7 210 10 6 14 2
2
0.006 3 325.794 2 3 14 2.650 2 1.5 1 π 1.5 2 14 2 1.3
pcr.14 325.794kPa
Dla n 16 3
2 n 2 1.3 qp pcr.16 0.7 Ec n 2 1 2 2 3 nl nl 2 r 2 n 1 1 π r 1 π r Ec qp
2 2 16 2 1.3 0.006 3 pcr.16 0.7 210 10 16 354.018 2 2 3 16 2.650 16 2.650 2 1.5 16 2 1 1 π 1.5 1 π 1.5 210 10 6 0.006
6
pcr.14 354.018kPa pcr pcr.min
dla n 14
pcr 325.794kPa
Przyjęto zasypkę z piasku ρsr 21
kN
ϕn 19.8°
m3
3.3.1 Średnie parcie gruntu hsr 1m
psr
Dz 3.0 m m 2.5 m 2 2
hsr ρsr 2
2.5 m 21
2
kN m3
26.25 kPa
strona 5
Zbiornik stalowy poziomy Warunek stateczności pcr 325.794 kPa 12.411 psr 26.25 kPa
5
==> warunek jest spełniony
4. Obliczenia grubości ścianki dennicy 4.1 Przyjęcie ciśnienia obliczeniowego Od strony wewnętrznej na dno działa ciśnienie hydrostatyczne i nadciśnienie w przestrzeni gazowej zbiornika. Maksymalna wysokość cieczy w zbiorniku: kN h 3m ==> γc h 7.8 3 m 23.4 kPa 3 m
Maksymalne nadciśnienie w przestrzeni gazowej 2,5 kPa
γc h 2.5kPa 7.8
kN m3
3 m 2.5 kPa 25.9 kPa
Warunek próby wodnej γw h 10
kN m
3
3 m 30 kPa
gdzie ==>
γw 10
kN m
3
Maksymalne ciśnienie od strony wypukłej dna
Średnie parcie gruntu
psr 26.25 kPa
Podciśnienie w zbiorniku
pd 0.5kPa
pmax.z psr pd 26.25 kPa 0.5 kPa 26.75 kPa Do obliczeń przyjęto parcie z zapasem po 50kPa
4.2 Grubość ścianki dennicy Dz po yw 5k r1 Dz go
Obliczenia przeprowadzono w oparciu o wytyczne WUDT-VC-WD-0/08:10:2003 [2]
r2 0.1 Dz h1 100mm h2 0.1935 Dz 0.455 qn Przyjęto wstępnie qn 8mm h2 0.1935 Dz 0.455 qn 0.1935 3.0 m 0.455 8 mm 0.577 m Dla dna pełnego z tablicy 2 [2] w 0 dla H2 0.577 m 0.192 Dz 3.0 m
strona 6
Zbiornik stalowy poziomy yw dla
H2 0.18 Dz
yw dla
H2 0.20 Dz
dla
w 0
=>
yw 3.37
dla
w 0
=>
yw 2.90
H2 0.192 Dz
dla
yw 3.16
po interpolacji =>
Zastosowano stal S235 JRG2 o gwarantowanej udarności xr 1.4 k
naprężenia dopuszczalne
Re 235 MPa 167.857 MPa 1.4 xr
Dz po yw 3.0 m 50 kPa 3.16 0.706 mm 4k 4 167.857 MPa
go
Eksploatacyjny naddatek grubości c1 2.0mm c'1 12.5% c1' 0.125 qn 0.125 8 mm 1 mm
Pocienienie przy tłoczeniu dna Ujemna odchyłka dla blachy c1'' 0.05mm
c c1' c1'' 1.0 mm 0.05 mm 1.05 mm g go c1 0.706 mm 2.0 mm 2.706 mm go1 g 0.3g 2.706 mm 0.3 2.706 mm 3.518 mm Grubość obliczeniową zwiększono o 30% z uwagi na obciążenie od strony zewnętrznej g12 qn c 8 mm 1.05 mm 6.95 mm g12 go1 g12 6.95 mm
g01 3.518 mm
Warunek jest spełniony Obliczenie pierścieni wzmocnionych wg [2]. Zgodnie z punktem 2 pierścienie wzmacniające względem osi podłużnej zbiornika Io
0.175 Dz 3 l po Ec
3
0.175 3.0 m 2.650 m 50 kPa 6
210 10 MPa
2981.25 mm 4
Na wzmocnienie przyjęto C 80 Ix 19.4 10.4mm 4 A 1100mm 2
y 1430.5mm
strona 7
Zbiornik stalowy poziomy
2 I 2 Ix A y 2 2 19.4 10.4 mm 4 1100 mm 2 1430.5 mm 4.502 10 9 mm 4
I 4.502 10 9 mm 4
Io 2981.25 mm 4
5. Sprawdzenie warunku na wyparcie zbiornika przy wysokim poziomie wód gruntowych Gqr Gz Vzw ρw
warunek
1.25
Z załącznika 1 dla średnicy dna masa dana na 1 m grubości ścianki
Dz 3000mm ms 72.1kg
Gdna 8 ms 8 72.1 kg 576.8 kg Masa części walcowej zbiornika Gw π Dśr H qn ρs Dśr
Dz Dw 3000 mm 2.984 m 2.992 m 2 2
H 7.752 m qn 8mm ρs 7850
kg m
3
kg Gw π Dśr H qn ρs π 2.992 m 7.752 m 8 mm 7850 4575.988 kg 3 m Gz Gw 2 Gdna 4575.988 kg 2 576.8 kg 5729.588 kg W obliczeniach pominięto masę sprzętu i wzmocnień Obliczenia masy zasypki na zbiorniku Całkowita długośc zbiornika
Lz H 2 0.1m 2 h2 qn
Lz 7.752 m 2 0.1 m 2 0.57686 m 8 mm Lz 9.122 m P π
1.8m 2 4
2.545 m2
F 1.9m 1.8m P 0.5 2.147 m2 Ggr F Lz ρg 41136.677 kg
strona 8
Zbiornik stalowy poziomy Ggr Gz 41136.67677 kg 5729.588 kg Ggr Gz 1.25 0.781 V gw kg 3 V gw 60 m 1000 m3 Nie ma potrzeby dodatkowego obciążenia zbiornika
strona 9