Обеспечение устойчивости стенок резервуаров на основе рационального расположения колец жёсткости
Автор: Цепляев Максим Николаевич, Мущанов Владимир Филиппович
Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статья в выпуске: 9 (72), 2018 года.
Бесплатный доступ
В данной статье рассмотрена проблема обеспечения устойчивости стенок вертикальных цилиндрических резервуаров посредством наиболее оптимального расположения горизонтальных промежуточных колец жёсткости. Задача определения положения решается на основе метода конечных элементов при помощи программного комплекса ЛИРА-САПР 2015 R4. Рассматривались резервуары объемом 10000 м3, 20000 м3 и 30000 м3. Последовательным моделированием резервуаров с различным количеством и шагом колец, определялись коэффициенты запаса устойчивости стенки резервуара. По полученным данным построены зависимости изменения коэффициента запаса устойчивости от количества и шага колец жесткости. Проведено технико-экономического обоснование границ применения колец жесткости. В результате, получены выражения для рационального размещения колец. Использование полученных выражений позволяет повысить коэффициент запаса устойчивости стенки на 2-5% по сравнению с размещением, согласно действующим нормативным документам. При этом расход стали не увеличивается.
Вертикальный цилиндрический резервуар, напряжения, метод конечных элементов, цилиндрическая оболочка, локальные напряжения, кольца жёсткости
Короткий адрес: https://sciup.org/143170688
IDR: 143170688 | DOI: 10.18720/CUBS.72.4
Список литературы Обеспечение устойчивости стенок резервуаров на основе рационального расположения колец жёсткости
- СТО-СА-03-002-2009 Правила проектирования, изготовления и монтажа вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов. М.: Ростехэкспертиза, 2009. 205 с.
- ГОСТ 31385-2016 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. М.: Стандартинформ, 2016. 91 с.
- СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.
- API Standard 650: Welded Tanks for Oil Storage. Eleventh edition. Washington, D. C.: API Publishing Services, 2011. 449 p.
- EN 1993-1-6. Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-6: Strength and stability of shell structures.
- EN 1993-4-2. Eurocode 3: Design of steel structures - Part 4-2: Tanks.
- EN 1991-1-4. Eurocode 1: Actions on structures -Part 1-4: General actions - Wind actions.
- Макаров А.А., Митрова Т.А., Кулагин В.А. Долгосрочный прогноз развития энергетики мира и России // Экономический журнал ВШЭ, №2, 2012. С. 172-204.
- Типовой проект 704-1-170.84. Резервуар стальной вертикальный цилиндрический для нефти и нефтепродуктов емкостью 10 000 куб. м. Альбом I. Рабочие чертежи КМ резервуара. М.: ЦНИИпроектстальконструкция Госстроя СССР, 1972. 46 с.
- Типовой проект 704-1-171.84. Резервуар стальной вертикальный цилиндрический для нефти и нефтепродуктов емкостью 20 000 куб. м. Альбом I. Рабочие чертежи КМ резервуара. М.: ЦНИИпроектстальконструкция Госстроя СССР, 1972. 46 с.
- Типовой проект 704-1-172.84. Резервуар стальной вертикальный цилиндрический для нефти и нефтепродуктов емкостью 30 000 куб. м. Альбом I. Рабочие чертежи КМ резервуара. М.: ЦНИИпроектстальконструкция Госстроя СССР, 1972. 46 с.
- Степанов Р.Н., Роменский Д.И., Мущанов В.Ф., Зубенко А.В., Цепляев М.Н. Ветровая нагрузка на вертикальный цилиндрический резервуар // Науковедение. 2017. №6(9). C. 10-23.
- Ивченко, Ю. В. Особенности поведения вертикальных цилиндрических резервуаров при ветровой нагрузке // Вiсник Приднiпровської державної академiї будiвництва та архiтектури. 2012. № 11. С. 27-30.
- Егоров Е. А., Федоряка Ю.В. Исследование вопросов устойчивости стальных вертикальных цилиндрических резервуаров // Металлические конструкции. 2006. №1(9). С. 89-97.
- Егоров Е. А., Дмитренко К.И. Устойчивость вертикальных стальных резервуаров с кольцевыми ребрами жесткости // Строительство, материаловедение, машиностроение. 2013. №69. С. 182-186.
- Цепляев М.Н. Моделирование реальной эпюры ветрового давления на цилиндрический резервуар в среде SCAD // Металлические конструкции. 2016. №4(22). С. 183-192.
- Мущанов В.Ф., Цепляев М.Н. Сравнительный анализ эффективности конструктивных и расчетных методов обеспечения устойчивости стенок вертикальных цилиндрических резервуаров // Металлические конструкции. 2017. №3(23). С. 123-137.
- Мущанов В.Ф., Цепляев М.Н. Анализ численных и аналитических значений коэффициента запаса устойчивости стенки резервуара. Вестник ДонНАСА. 2018. №3(131). С. 105-115.
- Городецкий Д. А., Барабаш М. С., Водопьянов Р. Ю. Программный комплекс ЛИРА-САПР 2013. М.: Электронное издание, 2013. 376 с.
- Mushchanov Volodymyr, Zubenko Ganna, Moskalenko Ivan. Numerical simulation of wind pressure on a vertical cylindrical tank surface // Metal Constructions. 2013. No. 3(19). Pp. 173-182.
- Lemak D., Studnicka J. Influence of Ring Stiffeners on a Steel Cylindrical Shell // Acta Polytechnica. 2005. No. 1(45). Рp. 56-63.
- Mehdi Jahangiri, M.H. Fakhrabadi, Milad Jahangiri. Computational Buckling Analysis of Wind Loaded Cylindrical Storage Tanks // Majlesi Journal of Energy Management. 2012. No. 4(1). Рp. 23-31.
- Chrysanthos Maraveas, Georgios A. Balokas, Konstantinos D. Tsavdaridis. Numerical evaluation on shell buckling of empty thin-walled steel tanks under wind load according to current American and European design codes // Thin-Walled Structures. 2015. No. 1(95). Pp. 152-160.
- Carlos A. Burgos, Rossana C. Jaca, Jorge L. Lassig, Luis A. Godoy. Wind buckling of tanks with conical roof considering shielding by another tank // Thin-Walled Structures. 2014. No.1 (84). Pp. 226-240.
- Luis A. Godoy. Imperfection sensitivity to elastic buckling of wind loaded open cylindrical tanks // Structural Engineering and Mechanics. 2012. No. 5(13). Pp. 1-9.
- Y. Zhu, J.H. Dong, B.J. Gao. Buckling Analysis of Thin Walled Cylinder with Combination of Large and Small Stiffening Rings under External Pressure // Procedia Engineering. 2015. No. 1(130). Pp. 364-373.
- Российский климат стал еще суровее [Электронный ресурс]. URL: http://andrometa.ru/ rossijskij-klimat-stal-esche-surovee.html (дата обращения: 08.09.2018).
- J.G. Teng, J.M. Rotter. Buckling of Thin Metal Shells. London: CRC Press, 2003. 520 p.
- L.A. Samuelson (Editor), S.F. Eggwertz. Shell Stability Handbook 1st Edition. London: CRC Press, 1992. 300 p.
- Fan Bu, Caifu Qian. A rational design approach of intermediate wind girders on large storage tanks // Thin-Walled Structures. 2015. No.1 (92). Pp. 76-81.
