Ensuring the strength and stability of the tank wall during repairs by installing rigid frames
Authors: Задумин Артем Николаевич , Ильин Евгений Григорьевич , Лиховцев Михаил Владимирович , Катанов Алексей Александрович 
Published: June 2021

Устранение дефектов металла и сварных швов стенок вертикальных цилиндрических резервуаров возможно методом вырезки и замены удаленных фрагментов ремонтными вставками с использованием рам жесткости. При этом в нормативных документах отсутствуют методики расчета таких усиливающих элементов и собственно конструкции стенки резервуара с данными элементами. С целью оценки прочности и устойчивости стенки резервуара и рамы жесткости во время проведения ремонтных работ выполнено компьютерное моделирование и проведены расчеты напряженно-деформированного состояния указанных металлоконструкций. В рамках исследования рассмотрены основные российские и зарубежные нормативные документы, регламентирующие нагрузки и методики расчета устойчивости стенки резервуара, проанализированы публикации, посвященные расчету устойчивости стенки резервуара с применением компьютерного моделирования. Приведены результаты компьютерного моделирования и расчетов на прочность и устойчивость в зависимости от снеговой и ветровой нагрузок. По итогам выполненных работ сделаны следующие выводы: 1) расчеты должны учитывать ветровую нагрузку, действующую под углом 40° к вырезаемому фрагменту; 2) допустимые размеры одной вставки не должны превышать габариты одного листа пояса резервуара; 3) не рекомендуется одновременная вырезка и замена более чем одного фрагмента; 4) при необходимости возможность одновременной вырезки проемов в двух и более местах должна определяться расчетом, учитывающим взаимное влияние количества, расположения и размеров проемов на напряженно-деформированное состояние стенки резервуара и рам жесткости.

Elimination of metal defects and welds in the walls of vertical cylindrical tanks is possible by cutting out and replacing the removed fragments with repair inserts using stiffening frames. At the same time, there are no methods for calculating such reinforcing elements and the actual structure of the tank wall with these elements in the regulatory documents. In order to assess the strength and stability of the tank wall and the stiffening frame during the repair work, computer modeling was performed and the stress-strain state of these metal structures was calculated. Within the framework of the research the main Russian and foreign normative documents regulating the loads and methods of tank wall stability calculation are considered; the publications devoted to the tank wall stability calculation by means of computer modeling are analyzed. The results of computer modeling and calculations for strength and stability depending on snow and wind loads are presented. Results of the research performed were used to make the following conclusions: 1) calculations should take into account the wind load, acting at an angle of 40° to the section to be cut out; 2) the allowable dimensions of one insert should not exceed the dimensions of one sheet of the tank ring; 3) simultaneous cutting out and replacement of more than one section is not recommended; 4) if necessary simultaneous cutting of openings in two or more places should be determined by calculation, taking into account the mutual influence of the number, location and sizes of openings on the stress-strain state of the tank wall and stiffening frames.