Стационарная крыша резервуара для хранения агрессивных жидкостей

Полезная модель относится к области строительства, в частности к резервуаростроению, и может быть использована в конструкциях резервуаров, предназначенных для хранения углеводородов или других жидкостей, вызывающих коррозионные повреждения металла.
Традиционно конструктивные решения крыш резервуаров состоят из несущих конструкций и плоских листов настила толщиной 5-6 мм. При этом вес кровельного настила составляет 60-80% от веса всего покрытия (Металлические конструкции Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя, B.C. Игнатьева и др.).
Известно техническое решение (патент на полезную модель №118991 «Купольная крыша резервуара для хранения агрессивных жидкостей» зарегистрированный 10 августа 2012 г), в котором с целью повышения коррозионной стойкости настил выполнен из нержавеющей стали, а несущие конструкции в виде продольных и поперечных балок выполнены из углеродистой стали, причем настил прикреплен к несущим конструкциям снизу, что защищает их от контакта с агрессивной жидкостью. Недостатком этого решения является сложность изготовления и монтажа.
Известно также техническое решение (патент на полезную модель №118992 «Стационарная крыша резервуара для хранения агрессивных жидкостей», авторы Дидковский О.В и Еленицкий Э.Я.) содержащее несущие конструкции, включающие центральный щит, обвязочный уголок, радиальные щиты с радиальными балками жесткости и соединенными между собой кольцевыми элементами жесткости и настил, прикрепленный снизу к радиальным и кольцевым элементам жесткости при помощи вертикальных элементов.
Недостатком этого решения является то, что в приопорных зонах свободный пролет настила оказывается достаточно большим, что ведет к увеличению усилий от действия нагрузок от собственного веса и снега, а это, в свою очередь, приводит к увеличению толщины настила.
Это техническое решение выбрано в качестве прототипа, как наиболее близкое как по технической сущности, так и по составу элементов.
Технический результат заключается в снижении расхода нержавеющей стали за счет уменьшения толщины настила.
2
Технический результат достигается тем, что в стационарной крыше резервуара для хранения агрессивных жидкостей, состоящей из несущих конструкций, включающих радиальные балки жесткости и кольцевые балки жесткости, соединяющие между собой радиальные балки жесткости и образующие параллельные кольца, а также настила из стального листа, прикрепленного к несущим конструкциям с нижней стороны, особенность заключается в том, что крепление настила к несущим конструкциям произведено в опорных точках при помощи наклонно расположенных оттяжек, прикрепленных одним концом к верхним поясам несущих конструкций через крепежный элемент, выполненный из листа металла в виде полосы с отгибом концов и расположенный на несущей конструкции, а другим концом - к распределительному элементу, состоящему из плоских листов площадью не менее 100 см, установленных с верхней и нижней стороны настила, с отгибом верхнего листа, для присоединения к нему оттяжек, при этом количество опорных точек определяется свободной площадью настила с учетом условий, при которых возникающие напряжения не превышают расчетного сопротивления стального листа настила. Оттяжки выполнены из металлического листа или стержня с фасонками на концах и присоединены к крепежным и распределительным элементам сваркой или болтовым соединением.
В предложенной полезной модели, в отличие от прототипа, выполнено дополнительное крепление настила к несущим конструкциям в нескольких точках при помощи наклонно расположенных оттяжек. При этом свободная длина настила, работающего как мембрана, уменьшается, а это ведет к уменьшению возникающих в ней растягивающих усилий и, соответственно, к уменьшению толщины настила.
Полезная модель поясняется графическими изображениями.
На фиг. 1 представлен фрагмент схемы предлагаемой конструкции в плане и в разрезе - на фиг. 2, где приняты следующие обозначения: наружный опорный контур 1, внутренний опорный контур 2, радиальная балка жесткости 3, кольцевая балка жесткости 4, оттяжка 6, крепежный элемент 7, распределительный элемент 5, состоящий из верхнего листа 8 и нижнего листа 9, настил - 10.
2
Стационарная крыша резервуара для хранения агрессивных жидкостей, состоит из несущих конструкций, включающих радиальные балки жесткости 3 и кольцевые балки жесткости 4, которые соединяют между собой радиальные балки жесткости 3, а также настила 10 из металлического листа, прикрепленного к радиальным балкам жесткости 3 и кольцевым балкам жесткости 4 с нижней стороны. Крепление настила 10 к кольцевым балкам жесткости 4 и радиальным балкам жесткости 3 производится при помощи наклонно расположенных оттяжек 6. Оттяжки 6 одним концом прикреплены к верхним поясам радиальных балок жесткости 3 или кольцевых балок жесткости 4 через крепежный элемент 7, выполненный из листа металла в виде полосы с отгибами концов для крепления оттяжек 6, а другим концом - к распределительному элементу 5. Распределительный элемент 5 состоит из плоского верхнего листа 8 с отгибами, к которым присоединяются оттяжки 6, и плоского нижнего листа 9, который при помощи болтов, заклепок или иным способом присоединяется к верхнему листу 8 через настил 10. При этом площадь каждого из этих листов должна быть не менее 100 см. Все распределительные элементы 5 расположены в опорных точках, их количество определяется свободной площадью настила 10 с учетом условий, при которых возникающие напряжения не превышают расчетного сопротивления стального листа настила 10.
Конструкция стационарной крыши резервуара работает следующим образом. Снеговая нагрузка в тонком настиле вызывает растягивающие напряжения, которые зависят от длины пролета и прогиба под нагрузкой. (Изгибающий момент в тонком настиле не возникает). Усилие N, действующее на настил, находящийся между точками закрепления, и прогиб f могут быть вычислены по формулам:
Здесь:
N - растягивающее усилие, приходящееся на единицу ширины;
n - коэффициент;
ƒ - прогиб под нагрузкой;
- длина пролета;
q - распределенная нагрузка;
I - момент инерции;
t - толщина листа настила;
1
E - приведенный модуль упругости.
Из приведенных зависимостей видно, что в случае сокращении длины пролета, при прочих равных условиях, значительно сокращается внутреннее усилие. Это и позволяет уменьшить толщину настила.
Практическое выполнение описанного конструктивного решения производится следующим образом. Вначале, в зависимости от диаметра резервуара и расстояния между радиальными балками жесткости 3, выбирают схему расположения распределительных элементов 5 и выполняют их монтаж. При этом нижний лист 9 распределительного элемента 5 может быть выполнен и пластического материала, например, текстолита или подобного материала. Затем на верхних поясах радиальных балок жесткости 3 и кольцевых балок жесткости 4 устанавливают крепежные элементы 7, выполненные из листа, концы которого отгибаются на угол, определяемый геометрией соединения крепежного элемента 7 и верхнего листа 8 распределительного элемента 5 при помощи оттяжек 6. Размеры листа крепежного элемента 7 определяются условиями крепления к оттяжкам 6. В плане крепежные элементы 7 располагаются так, чтобы оттяжки 6 располагались перпендикулярно к оси радиальной балки жесткости 3 или кольцевой балки жесткости 4. После этого устанавливают оттяжки 6, которые могут быть выполнены из металлического листа или стержня с фасонками на концах. Величина поперечного сечения оттяжек 6 определяется усилиями, которые они воспринимают. Крепление оттяжек 6 может быть выполнено сваркой или болтовым соединением.
В предложенной полезной модели введение дополнительных опорных точек уменьшает пролет несущего настила, что в свою очередь ведет к уменьшению величины изгибающего момента и, соответственно, величины возникающих напряжений. Это позволяет уменьшить толщину листа настила без снижения его прочности и способствует снижению расхода нержавеющей стали.