Строительство резервуара для нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Климатические данные района строительства

1.2 Краткая характеристика района строительства

2. Генплан

3. Основные сведения о технологическом оборудовании и технологии производства

3.1 Основные сведения о технологическом оборудовании

3.2 Основные сведения о технологии производства

4. Технико-экономическое сравнение вариантов конструкций и выбор основного варианта

4.1 Выбор варианта конструктивного решения

4.2 Технико-экономическое сравнение вариантов конструкций

4.3 Выбор основного варианта

5. Архитектурно-строительная часть

5.1 Объемно-планировочные решения

5.1.1 Характеристика резервуара

5.1.2 Конструкция резервуара

5.1.3 Резервуар с плавающей крышей

5.1.4 Конструктивные требования к крупным емкостям для повышения их сейсмической стойкости

6. Расчётно-конструктивная часть

6.1 Исходные данные для расчета и конструирования

6.2 Сбор нагрузок

6.3 Определение усилий в элементах конструкций

6.3.1 Расчет стенки вертикального резервуара

6.3.2 Расчет нижнего узла резервуара объемом 50000 м3

6.3.3 Расчет узла сопряжения стенки резервуара с днищем

6.3.3.1 Определение перемещений днища, лежащего на песчаной подушке

6.3.3.2 Расчет узла сопряжения при оперании резервуара на бетонное кольцо

6.3.4 Расчет плавающей крыши

7. Технология строительного производства

7.1 Технология строительных и монтажных работ

7.1.1 Определение номенклатуры и объемов внутриплощадочных

подготовительных и основных строительно-монтажных работ

7.1.2 Ведомость трудовых затрат и машино смен на подготовительные и основные строительно-монтажные работы

7.1.3 Выбор основных строительно-монтажных машин,

оснастки и приспособлений по техническим параметрам

7.1.3.1 Выбор монтажного крана. Определение исходных данных

7.1.3.2 Выбор транспортных средств

7.1.4 Краткое описание методов производства работ

7.1.4.1 Подготовка монтажной площадки

7.1.4.2 Транспортирование, разгрузка и складирование металлоконструкций

7.1.4.3 Монтаж днища

7.1.4.4 Монтаж стенки

7.1.4.5 Сварка стенки

7.1.4.6 Монтаж плавающей крыши

7.1.4.7 Монтаж противоповоротной стойки

7.1.4.8 Монтаж ветрового кольца жесткости

7.1.4.9 Монтаж катучей лестницы

7.1.4.10 Монтаж внутренних устройств

7.1.4.11 Контроль качества

7.1.4.12 Испытания и приемка резервуаров

7.1.4.13 Особенности производства работ при отрицательных температурах

7.1.5 Описание разработанных технологических карт на два вида строительно-монтажных работ с анализом ее технико-экономических показателей

8. Организация, планирование и управление в строительстве

8.1 Расчет и построение сетевого графика

8.1.1 Карточка-определитель, разработанная с использованием ведомости трудовых затрат

8.1.2 Расчет сетевого графика

8.1.3 Краткое описание разработанного сетевого графика с анализом его технико-экономических показателей

8.2 Строительный генеральный план

8.2.1 Расчет потребности во временных зданиях и сооружениях

8.2.2 Расчет потребности в складских помещениях и площадях

8.2.3 Расчет потребности в строительных машинах и механизированном инструменте

8.2.4 Расчет потребности в воде для нужд хозяйственно-бытовых, производственных (технологических) и для пожаротушения

8.2.5 Расчет потребности в электроэнергии и выбор трансформаторов

8.2.6 Расчет потребности в сжатом воздухе

8.2.7 Краткое описание разработанного стройгенплана с анализом его технико-экономических показателей

9. Экономическая часть

9.1 Составление сметной документации

9.1.1 Сводный сметный расчет

9.1.2 Объектная смета

9.1.3 Локальные сметы

10. Стандартизация и контроль качества

11. Мероприятия по охране труда и технике безопасности

12. Противопожарные мероприятия

13. Охрана окружающей среды

14. Безопасность жизнедеятельности на производстве

15. Защита населения и территории в чрезвычайных ситуациях

Заключение

Список литературы

Реферат

Пояснительная записка содержит 197 листов, 14 рисунков, 60 таблиц, 5 приложений.

Графическая часть - 11 листов.

Резервуар, плавающая крыша, ветровое кольцо, кольцевая лестница, катучая лестница, направляющая, опорная стойка, система дренажа плавающей крыши, подпорные стены, сейсмика, технология и организация монтажа, сметная стоимость, безопасность жизнедеятельности, охрана труда, противопожарные мероприятия, охрана окружающей среды.

Разработана документация на строительство резервуара объемом 50000 м³ для нефти в г. Новороссийске.

Цель работы - показать умение самостоятельно принимать правильные и эффективные решения автором дипломного проекта, разработать проект строительства резервуара с обоснованием принятых решений необходимыми расчетами.

Дипломный проект содержит архитектурно-строительные решения сооружения, генплан застройки участка; выполнен расчет и проектирование стенки резервуара, узла сопряжения стенки с днищем, проверена плавучесть плавающей крыши; разработаны технологические карты монтажа днища и стенки резервуара, стройгенплан на период монтажа стенки и сетевой график возведения резервуара; составлена сметная документация и др.документы.

Предложенная в проекте технология монтажа стенки резервуара уменьшает сроки возведения по сравнению с традиционной технологией.

Введение

резервуар генплан днище монтаж

В связи с увеличением добычи и переработки нефти в России с каждым годом требуется значительное расширение резервуарного парка. Резервуарный парк расширяется как путем создания новых, более экономичных резервуаров, так и путем увеличения их вместимости.

Применение плавающих крыш в стальных резервуарах резко сократило потери нефти и нефтепродуктов от испарения.

Плавающие крыши закрывают газовое пространство в резервуаре на 95-98%.

Резервуар с плавающей крышей состоит из днища, корпуса и плавающей крыши с уплотнением. Днище резервуара укладывается на песчаную подушку, покрытую сверху слоем гидрофобного грунта.

С увеличением емкости резервуаров особое значение при строительстве приобретает вопрос выбора типа основания, так как нагрузка на основание достигает в больших резервуарах 2,0-2,5 кГс/смІ.

Большое внимание уделяется также обеспечению защиты грунтовых вод от загрязнения нефтью.

Одним из основных конструктивных узлов резервуаров с плавающей крышей является дренажная система, предназначенная для отвода в канализацию дождевых вод с поверхности крыши. Для обеспечения стока воды с поверхности крыши ей придается постоянный уклон к центру, где устанавливается водоприемник. Дренажная система подсоединена к патрубку, приваренному к нижней части первого пояса стенки резервуара.

Применяются дренажные системы двух типов:

гибкой конструкции - из прочного толстостенного рукава, изготовленного на основе синтетического каучука;

жесткой конструкции - из стальных труб, соединенных между собой шарнирными устройствами.

Широкое применение новых методов монтажа позволило значительно увеличить темпы строительства емкостей. Полотнища стенки резервуара и днища в заводских условиях собирают и сваривают, а затем сворачивают в рулоны и доставляют в таком виде к месту установки, где рулоны разворачивают.

Заводская автоматическая сварка под слоем флюса позволила обеспечить высокую прочность и плотность соединений. В условиях монтажной площадки на стенке резервуара и на днище выполнялось минимальное количество швов.

В связи с увеличением емкости резервуаров росла и толщина стенки резервуара, превысив 18мм - предельную толщину стенки при сворачивании рулонов.

Возникла необходимость выполнения сборки и сварки стенки резервуара из отдельных листов. Это возможно только при применении индустриальных методов производства монтажа и контроля непосредственно на строительной площадке. А именно: выполнение монтажа и подгонки стыков с высокой точностью, применение автоматической и полуавтоматической сварки стыков, тщательное соблюдение технологических режимов, пооперационный тщательный контроль качества работ.

В настоящем проекте рассматривается сооружение резервуара большой емкости с полистовой сборкой стенки резервуара.

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Климатические данные района строительства

Нормативная снеговая нагрузка 50 кгс/м²

Нормативная ветровая нагрузка 60 кгс/м²

Абсолютная максимальная температура наружного воздуха + 39^єС

Абсолютная минимальная температура наружного воздуха - 24^єС

Средняя температура наиболее холодной пятидневки - 13^єС

Глубина промерзания 0,8 м

Сейсмичность 8 баллов

1.2 Краткая характеристика района строительства

Район строительства расположен на юго-западе Краснодарского края вблизи г. Новороссийска на нефтебазе "Грушовая".

На нефтебазе имеется железнодорожная ветка.

В геоморфологическом отношении площадка строительства приурочена к горному рельефу. Площадка расположена в техногенно-измененной части склона горы. Рельеф площадки относительно ровный с уклоном в сторону долины.

В геолого-литологическом строении площадки выделен один инженерно-геологический элемент (ИГЭ)-21.

ИГЭ-21: Аргиллиты глинистые и алевритистые с частыми прослоями песчаников и алевролитов. Породы крепкие, разбиты тектонической трещиноватостью на глыбовую отдельность.

2. Генплан

Площадка строительства находится на территории нефтебазы "Грушовая". Рельеф площадки имеет уклон в сторону долины. Площадка расположена на возвышенности.

К территории расширения резервуарного парка предусмотрена подъездная автодорога.

Организация рельефа решена в соответствии с разработанным генпланом и обеспечивает отвод ливневых вод с территории участка открытыми и закрытыми водостоками, с последующим сбросом их в существующий ливневой коллектор.

Рельеф участка спокойный, подрезка и подсыпка грунта с образованием откосов отсутствует.

На площадке планируется расположить группу из 4-х резервуаров по 50 000 м³. Каждые 2 резервуара по периметру ограждены для предохранения от разлива нефти стенкой каре из монолитного железобетона высотой 3,3 м. Соседние резервуары изолированы друг от друга монолитной железобетонной перемычной высотой около 2 м.

Объем внутри обвалования рассчитан на 100% емкости одного резервуара.

Резервуары на площадке располагаются с соблюдением требований норм противопожарных разрывов между резервуарами и объектами вблизи резервуарных парков.

Резервуары оборудуются системой пожаротушения в виде пеногенераторов установленных по периметру верхнего кольца резервуара.

Для защиты от воздействия пожара на соседних резервуарах предусмотрено водяное орошение стенок резервуара.

Территория вокруг резервуара выровнена и спланирована согласно генплану.

Надземно на опорах проложены технологические нефтепроводы к резервуару.

Технико-экономические показатели по генплану:

площадь застройки - 2980 м²;

строительный объём - 50 000 м³, в том числе:

надземной части - 50 000 м³.

3. Основные сведения о технологическом оборудовании и технологии производства

3.1 Основные сведения о технологическом оборудовании

Строительство резервуара емкостью 50 000 мі намечено на нефтебазе “Грушовая”. Нефтебаза представляет собой сложный комплекс связанных между собой зданий, сооружений, трубопроводов, резервуаров и специального оборудования.

Назначение нефтебазы - обеспечивать прием, хранение и отпуск нефти.

Размещают нефтебазы на специально отведенной территории в соответствии с генеральным планом застройки вблизи транспортных путей.

Резервуарные парки - основные сооружения нефтебаз.

Объекты нефтебазы соединяются между собой трубопроводами для перекачки нефти при их приеме, хранении и отпуске.

3.2 Основные сведения о технологии производства

Нефтебаза “Грушовая” является перевалочной нефтебазой. Она предназначена для перегрузки большого количества нефти с одного вида транспорта на другой. Здесь нефть перегружают с трубопроводного транспорта на морские нефтеналивные суда.

Мощное насосное оборудование и современные приемно-отпускные устройства перевалочных нефтебаз обеспечивают перегрузку в короткие сроки без простоя транспорта.

К резервуарам, предназначенным для хранения нефти, предъявляются следующие требования: 1) герметичность; 2) несгораемость; 3) долговечность.

Элементы резервуаров должны изготовляться в заводских условиях и легко монтироваться на строительной площадке.

Таблица 3.1 - Основные эксплуатационные характеристики резервуара

Расчетные параметры	Ед. изм.	Величина параметра
1	2	3
1 Номинальный объем резервуара	м3	50 000
2 Полезный объем резервуара	м3	48 543
3 Расчетный уровень налива продукта	мм	17 000
4 Геометрический объем резервуара	м3	52 378
5 Плотность хранимого продукта	т/ м3	0,9
6 Максимальная температура продукта	°С	+ 60
7 Внутреннее избыточное давление	мм в.ст.	нет
8 Вакуум	мм в.ст.	нет
9 Снеговая нагрузка	кПа	0,5
10 Ветровая нагрузка	кПа	0,6
11 Расчетная температура района строительства	°С	- 13
12 Сейсмичность района строительства	баллов	До 9
13 Толщина теплоизоляции: на стенке на крыше	мм мм	нет нет
14 Припуск на коррозию: стенка днище крыша	мм мм мм	1 2 1
15 Нормативный срок службы	лет	40

4. Технико-экономическое сравнение вариантов конструкций и выбор основного варианта

4.1 Выбор варианта конструктивного решения

Сравнение и выбор варианта конструктивного решения резервуара на 50000 м³.

Проектное задание на резервуар емкостью 50000 м³ может быть решено в трех вариантах:

- резервуар из металлоконструкций полистовой сборки;

- резервуар из железобетонных элементов;

- резервуар из стальных рулонных заготовок.

Определяем объемы работ, расходы строительных материалов, трудоемкость и сметную стоимость конструктивных решений предложенных вариантов.

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.1.

Определяем продолжительность возведения резервуара по вариантам:

t_дн = ,

где t_дн - продолжительность возведения резервуара по вариантам в днях;

m_i - трудоемкость возведения i-го варианта, чел-дн.;

n - количество бригад, принимающих участие в возведении резервуара;

R - количество рабочих в бригаде, чел.;

S - принятая сменность работы в сутки.

t₁ = ,

где t_дн - продолжительность возведения резервуара по вариантам в днях;

260 - среднее число рабочих дней в году при 5-ти дневной рабочей недели.

Принимаем сопоставимые условия проведения работ:

- одинаковое количество бригад - 2,

- число рабочих в бригаде - 10,

- односменную работу.

Тогда, продолжительность осуществления конструктивных решений по вариантам составят:

tдн =	t1 =
tдн2 =	t2 =
tдн3 =	t3 =

Определение основных производственных фондов.

Для проведения монтажных работ приняты 2 крана:

- МКГ-25 БР, инвентарно-расчетная стоимость которого 36,6 тыс. руб. и

- МКГС-100 , инвентарно-расчетная стоимость которого 123,9 тыс. руб.

4.2 Технико-экономическое сравнение вариантов конструкций. Определение величины оборотных средств

Фоб₁ = М Ц Н_3m +

где 1,08 - коэффициент перехода от сметной себестоимости к сметной стоимости;

С_ki - сметная себестоимость конструктивного решения, руб.;

М - однодневных расход основных материалов, деталей и конструкций, шт., м³, м², и т.д.;

Ц - сметная цена материалов, деталей и конструкций, руб.;

Н_3m - норма запаса основных материалов, деталей и конструкций в днях, принимается в размере 7-10 дней.

Фоб₁ =

Фоб₂ =

Фоб₃ =

Определение величины годовых эксплуатационных затрат

U_i = 1,08 C_ki

где H₁ - норматив амортизационных отчислений на восстановление, %;

H₂ - норматив амортизационных отчислений на капитальный ремонт, %

H₃ - норматив отчислений на текущий ремонт и содержание конструкций, %;

C_ki - сметная себестоимость конструктивного решения, руб.

Суммарная величина норматива отчислений для каждого варианта составит

H₁ + H₂ + H₃ = 0,80 + 0,27 + 0,25 = 1,32%

U₁ = 1,08 433397

U₂= 1,08 1272811

U₃ = 1,08 442767

Поскольку сопутствующие капитальные вложения по вариантам отсутствуют, то они приняты равными нулю.

Определение величины капитальных вложений по базовому варианту

где С_ед - удельный усредненный показатель сметной стоимости строительно-монтажных работ 1м³ резервуара, руб/м³;

V_{резерв.} - объем резервуара, м³;

K_пер. - приближенный переводной коэффициент от сметной стоимости СМР к капитальным вложениям, принимаемый равным 1,1;

_{1 2} - коэффициенты учета территориального пояса и вида строительства.

К_б = 20 50000 1,1 1,0 1,0 = 1100000 руб.

Капитальные вложения по сравниваемым вариантам

где С_кб - сметная себестоимость варианта конструктивного решения резервуара с наибольшей стоимостью строительства, руб.;

С_i - сметная себестоимость конструктивного решения сравниваемого варианта, руб.

К₁ = 1100000 - (1272811-433397) 1,08 = 193433 руб.

К₂ = 1100000 - (1272811-1272811) 1,08 = 1100000 руб.

К₃ = 1100000 - (1272811-442767) 1,08 = 203552 руб.

Продолжительность строительства базового варианта принята равной Т_б = 5,26 мес_. = 0,438 год.

Для сравниваемых вариантов продолжительность строительства

Т_с = Т_б - (t_б - t_i),

где t_б - продолжительность осуществления конструктивного решения для варианта с наибольшей трудоемкостью, год;

t_i - продолжительность осуществления конструктивного решения сравниваемого варианта, год;

Тс₂ = 0,438 - (0,438 - 0,338) = 0,338 год.

Экономический эффект от сокращения продолжительности строительства

где K_б, К_с - капитальные вложения по базовому и сравниваемому вариантам, руб.;

Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений.

Для 1-го варианта по отношению к базовому

Эф₁ =

Эф₃ =

Величина приведенных затрат по вариантам

З_i = С_i + Е_н Ф_{осн i} + Е_н Ф_{об i}, ,

где С_i - сметная себестоимость конструкций, руб.;

Ф_{осн i} - стоимость основных производственных фондов, участвующих в процессе возведения резервуара, руб.;

Ф_{об i} - величина оборотных средств, связанных с возведением резервуара, руб.

З₁ = 433397 + 0,15 160500 0,438 + 0,15 258541 = 482723 руб.

З₂ = 1272811 + 0,15 160500 0,338 + 0,15 802619 = 1401342 руб.

З₃ = 442767 + 0,15 160500 0,438 + 0,15 264294 = 492956 руб.

4.3 Выбор основного варианта

Экономический эффект за счет разности приведенных затрат и экономии в сфере эксплуатации зданий

где P_i - доли сметной стоимости строительных конструкций в расчете на 1 год их службы по сравниваемым вариантам

Эффект для 1-го варианта по отношению к 2 базовому

Эпз₁ =

Эффект для 3-го варианта по отношению к 2 базовому

Эпз₃ =

Эффект для 2-го варианта по отношению к 2 базовому

Эпз₂ =

Величина суммарного годового экономического эффекта

Э₁ = 922664 + 18029 = 940693 руб.

Э₃ = 912386 + 17721 = 930107 руб.

Э₂ = 0 + 0 = 0

Результаты расчетов заносим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Основные технико-экономические показатели по вариантам конструктивных решений

Наименование показателей	Ед. изм.	Вариант
		1	2	3
1. Сметная себестоимость конструктивного решения	тыс. руб.	433,40	1272,81	442,77
2. Трудоемкость осуществления конструктивного решения	чел.-дн.	2281	1757	2281
3. Продолжительность осуществления конструктивного решения	годы	0,438	0,338	0,438
4. Расход материалов на 1м3 объема резервуара а) сталь б) бетон	т м3	0,0207	0,022 0,203	0,0207
5. Приведенные затраты	тыс. руб.	482,72	1401,34	492,96
6. Суммарный годовой экономический эффект	тыс. руб.	940,69	0	930,11

Для дальнейшей разработки принимаем 1-й вариант, который имеет минимальные приведенные затраты и максимальный суммарный годовой экономический эффект.

5. Архитектурно-строительная часть

5.1 Объемно-планировочные решения

Проектом предусмотрено строительство резервуара объемом 50 000 м³ для нефти с плавающей крышей. Резервуар состоит из днища, корпуса и плавающей крыши с уплотнением. Днище резервуара укладывается на песчаное основание, покрытое сверху слоем гидрофобного грунта.

Одним из основных конструктивных узлов резервуаров с плавающей крышей является дренажная система, предназначенная для отвода в канализацию дождевых вод с поверхности крыши. Для обеспечения стока воды с поверхности крыши ей придается постоянный уклон к центру, где устанавливается водоприемник. Дренажная система подсоединена к патрубку, приваренному к нижней части первого пояса стенки резервуара.

Стенка резервуара состоит их 8 поясов общей высотой 18,1м со ступенчато уменьшающейся толщиной стенки по поясам от 28мм на I поясе и до 12мм на VIII поясе.

5.1.1 Характеристика резервуара

Таблица 5.1 - Характеристика резервуара

Наименование	Ед. изм.	Количество
1 Номинальный объем,	м3	50000
2 Полезный объем резервуара	м3	44492
3 Диаметр резервуара,	м	60,70
4 Высота резервуара,	м	18,10
5 Количество поясов	шт	8
6 Общий вес резервуара	т	1031,61

5.1.2 Конструкция резервуара

Таблица 5.2 - Весовые характеристики резервуара

Конструктивные элементы	Масса, кг
1 Стенка	506 421
2 Днище	154 233
3 Ветровое кольцо с настилом и ограждением	34 337
4 Кольцевая лестница	1 388
5 Переход на катучую лестницу	1 049
6 Плавающая крыша	317 839
7 Направляющая	3 133
8 Катучая лестница	3 117
9 Путь катучей лестницы	1 077
Конструктивные элементы	Масса, кг
10 Площадки люков во II поясе	360
11 Зумпф	639
12 Люки, патрубки, элементы оборудования	13 095
ИТОГО:	1 036 688

Вертикальные цилиндрические резервуары для хранения нефтепродуктов являются одним из видов пространственных листовых конструкций. Они изготавливаются сварными. Основные элементы резервуара - днище, корпус и крыша. На резервуаре устанавливаются также лестницы, перила и оборудование для его эксплуатации.

Листы в корпусе, днище и кровле по коротким и длинным кромкам соединяются в стык. Вертикальные стыки листов в поясах резервуаров размещаются в разбежку.

5.1.3 Резервуар с плавающей крышей

Применение резервуара с плавающей крышей сокращает потери нефтепродуктов, защищает хранимые нефтепродукты от загрязнения и снижает пожароопасность.

Плавающая крыша закрывает поверхность испарения в резервуаре на 95-98%. Диаметр плавающей крыши на 550 мм менее диаметра резервуара. Это делается для обеспечения нормальной работы крыши, т.е. во избежание ее заклинивания в случае неравномерной осадки и искривления стенки резервуара.

В резервуарах с плавающей крышей потери от испарения возможны только через кольцевой зазор (ширина 275 мм) между крышей и стенкой резервуара. Для герметизации кольцевого зазора применяются уплотняющие затворы.

Большое внимание уделяется обеспечению защиты грунтовых вод от загрязнения нефтью.

Для изоляции подземных вод от загрязнения нефтью вся площадь внутри обвалования в виде стенки из монолитного железобетона покрыта пластмассовой пленкой.

Основания и фундаменты

По инженерно-геологическим изысканиям грунты в основании фундамента выделены в один инженерно-геологический элемент (ИГЭ):

- ИГЭ-21 Аргиллиты глинистые и алевритистые с частыми прослоями песчаников и алевролитов. Породы крепкие, разбиты тектонической трещиноватостью на глыбовую отдельность.

Основанием служат полускальные грунты.

Фундаменты под резервуар передают нагрузку от веса нефтепродукта и конструкции резервуара на основание.

Фундаменты под резервуар выполнены нормальные, состоящие из послойно утрамбованного щебня по ГОСТ 8267-93 толщиной около 4 м, песчаной подушки из среднезернистого песка. Поверхность подушки делают с уклоном от центра.

По периметру резервуара для восприятия сосредоточенной нагрузки от стенки резервуара выполняется кольцевой монолитный железобетонный фундамент.

Поверх фундамента устраивается гидрофобная изоляция из слоя асфальтобетонной смеси по ГОСТ 9128-84.

Для защиты подземных вод от случайных утечек и разлива нефти под резервуаром и каре в толще песчаной подушки предусмотрено устройство противофильтрационного покрытия из высокопрочного полиэтилена HDRE, толщиной 1 мм, который соответствует ГОСТ 10354-82 с дренажем из верхней части.

Грунтовые виды, агрессивные к бетонам, обнаружены на глубине 13,8-15,2 м.

Днище

Днище изготавливается из 4-х рулонных заготовок из листов размером 6х1500х6000мм сталь Ст3сп5-св по ГОСТ 14637. Листы окраек днища имеют размер 16х2260х8000мм из стали 09Г2С по ГОСТ 19281.

При монтаже днищ из рулонных заготовок вначале укладывают крайние полотнища, затем внахлестку средние и сваривают. Окрайки частично сваривают между собой независимо от центральной части, но обязательно до монтажа первого пояса. Сварку листов производят в стык на подкладках. Приварку днища к окрайкам производят только после монтажа и сварки 3-его пояса корпуса резервуара.

Корпус резервуара

Горизонтальное кольцевое соединение корпуса с окрайками выполняется в стык. Корпус приваривается к окрайкам днища двумя сплошными кольцевыми швами.

В цилиндрическом корпусе резервуара расположение листов поясов предусмотрено таким образом, чтобы выравнивание происходило по внутренней плоскости стенки резервуара.

Более толстые листы корпуса резервуара располагаются внизу, более тонкие - наверху. Наименьшая толщина листов корпуса 12 мм, наибольшая толщина листов корпуса 28 мм. Стенки резервуара выполнены из листов размером 2260х8000 сталь 09Г2С по ГОСТ 19281.

Таблица 5.3 - Толщины поясов стенки резервуара

№ поясов	Толщина, мм	№ поясов	Толщина, мм
I	28	V	18
II	24	VI	16
№ поясов	Толщина, мм	№ поясов	Толщина, мм
III	20	VII	12
IV	18	VIII	12

Вертикальные стыки свариваются полуавтоматической сваркой. Горизонтальные стыки свариваются автоматической сваркой в среде СО₂.

Плавающая двухслойная (двухдечная) крыша

Плавающая двухслойная крыша обладает наилучшими эксплуатационными показателями. Она состоит из верхнего и нижнего настила, пространство между которыми разделено на ряд герметичных отсеков. Для настила плавающей крыши применяются листы размером 5х1500х6000мм сталь Ст3сп5-св по ГОСТ 14637. Между верхним и нижним настилом образуется воздушная прослойка, которая является тепловой изоляцией, предохраняющей нефтепродукт от нагревания и интенсивного испарения. Отсеки поступают готовыми в виде отдельных кассет. При монтаже кассеты собираются в один диск и свариваются между собой непрерывным сплошным швом. Верхний настил крыши имеет уклон к центру для обеспечения стока дождевых вод в дренажную систему и отвода за пределы резервуара.

В нижнем положении плавающая крыша опирается на стойки. Крыша оборудуется дренажным устройством из стальных труб диаметром 100 мм, которое одновременно используется для отвода статического электричества с плавающей крыши на корпус резервуара.

Зазор между плавающей крышей и корпусом резервуара герметизируется уплотнением.

Дренажное устройство

Одним из основных конструктивных узлов резервуаров с плавающей крышей является дренажная система, предназначенная для отвода в канализацию дождевых вод с поверхности крыши. Для обеспечения стока воды с поверхности крыши ей придается постоянный уклон к центру, где устанавливается водоприемник. Применяется дренажное устройство жесткой конструкции - из стальных труб, соединенных между собой шарнирными устройствами. Дренажное устройство присоединено к водоприемнику и к патрубку, приваренному к нижней части первого пояса стенки резервуара.

С наружной стороны на патрубке устанавливается задвижка для предупреждения утечки нефтепродукта в случае повреждения дренажной системы.

При эксплуатации резервуара задвижка должна быть закрыта. Она открывается только при выпадении осадков.

Направляющая противоповоротная стойка

Для обеспечения центрального положения плавающей крыши в конструкциях резервуаров применяют направляющие противоповоротные устройства. Конструктивно эти устройства жесткого типа - из стальной трубы в виде вертикальной стойки. Направляющая противоповоротная стойка используется одновременно для установки пробоотборников или устройств для замера уровня нефтепродукта. Кроме того, противоповоротные стойки воспринимают поперечные усилия, возникающие под действием катучей лестницы.

Для обеспечения этих условий, а также для удобства обслуживания вертикальная ось стойки совмещается с осью катучей лестницы. В местах прохода стойки через понтонные короба устанавливаются направляющие ролики, ограничивающие до минимума смещения крыши и резиновые уплотнения - для герметизации оставшегося зазора между стойкой и патрубком крыши.

Противоповоротная стойка в нижней своей части на высоте 300-500 мм от днища и верхней части на уровне уголка крепится к стенке резервуара при помощи кронштейнов.

Кольцо жесткости

Резервуары с плавающей крышей имеют верхнее кольцо жесткости, устанавливаемое на верхнем поясе стенки. Оно обеспечивает необходимую жесткость стенки резервуара при воздействии ветровой и сейсмической нагрузок. Настил ветрового кольца выполнен из листов размером 8х2260х8000 мм сталь 09Г2С по ГОСТ 19281.

Лестницы, площадки

Лестницы для подъема на резервуар выполняются кольцевыми - опирающимися на стенку резервуара.

Ограждение устанавливается по всему периметру крыши, по наружной стороне площадок.

Катучая лестница

Для удобства обслуживания резервуаров с плавающей крышей они оборудуются катучей лестницей. Предусматривается установка ограждения на всю длину лестницы с обеих сторон, обеспечивающего безопасное обслуживание. Лестница одним концом шарнирно соединена с переходной площадкой, установленной на верхней кромке корпуса резервуара.

Другой конец ее при помощи колес свободно опирается на направляющие рельсы, установленные на плавающей крыше. Ступеньки лестницы в виде поворотных площадок остаются в горизонтальном положении независимо от изменения угла наклона при вертикальном перемещении плавающей крыши.

Заземление плавающей крыши предусмотрено для отвода статистического электричества с крыши на корпус резервуара.

Плавающая крыша заземляется на корпус резервуара через дренажную систему или катучую лестницу.

Опорные стойки

Плавающая крыша в нижнем нерабочем положении опирается на выдвижные опорные стойки, позволяющие производить осмотр и очистку резервуара под крышей. Опорные стойки изготавливаются из труб и располагаются под крышей равномерно по окружности. Каждая стойка имеет два фиксированных положения по высоте. В рабочем положении стойки обеспечивают опирание плавающей крыши на высоте 1,4 м от днища. Для проведения работ под плавающей крышей стойки опускаются во второе положение, обеспечивающее расположение низа крыши на высоте 2,0 м от днища. Опорные стойки имеют отверстия для обеспечения стока жидкости при опорожнении резервуара. Для защиты днища от повреждения стойками на днище привариваются опорные пластины.

Оборудование плавающей крыши

Для обеспечения вентиляции в опорожненном резервуаре на крыше устанавливают люки-лазы диаметром 610 мм. В рабочем положении эти люки закрываются крышками с уплотнительными прокладками. На плавающей крыше устанавливаются дыхательные клапаны, размер которых выбирается в зависимости от скорости заполнения или опорожнения резервуаров.

Замеры уровня нефтепродукта в резервуарах с плавающими крышами производятся при помощи автоматических устройств. Автоматическое замерное устройство, поставляемой фирмой "Гортан", представляет собой ленту из нержавеющей стали, которая соединена одним концом с плавающей крышей, другим - через систему блоков - с натяжным барабаном. Для отсчета уровня на ленту нанесены деления.

5.1.4 Конструктивные требования к крупным емкостям для повышения их сейсмической стойкости

Крупные емкости, используемые для хранения жидких материалов, должны проектироваться с учетом следующих требований:

- следует тщательно выполнять инженерно-геологические изыскания для каждого резервуара;

- объекты следует располагать на лучших (в сейсмическом отношении) площадках;

- территория вокруг емкостей должна иметь, как правило, железобетонное ограждение, рассчитанное на емкость одного резервуара;

- применение грунтового обвалования не допускается;

- следует предусматривать надежную систему гидроизоляции ограждающего бассейна

из материала, который не разрушается в результате утечек хранимого вещества, возможных сейсмических подвижек поверхности земли и отвечает противопожарным нормам.

6. Расчетно-конструктивная часть

6.1 Исходные данные для расчета и конструирования

Большую часть сооружений, предназначенных для хранения газов и жидкостей (газгольдеры и резервуары), представляют собой оболочки вращения, т, е. пространственные формы, поверхность которых получена вращением какой-либо кривой (меридиана) вокруг неподвижной оси. Поскольку в этом классе конструкций толщина оболочки всегда намного меньше ее радиуса (<0,2), то все они являются тонкостенными оболочками.

Нагрузки, действующие на резервуар

Основной эксплуатационной нагрузкой, действующей на стенку вертикального цилиндрического резервуара, является гидростатическое давление столба жидкости. Величина этого давления на любом уровне может быть определена по формуле

(x)=g(H-x),

где - плотность нефти или нефтепродукта;

g - ускорение свободного падения;

Н - высота резервуара;

х - текущая координата с началом в месте сопряжения стенки с днищем.

Днище резервуара передает всю нагрузку от давления жидкости на основание, и поэтому его можно считать ограждающей частью конструкции, за исключением краевой зоны (окрайков). Последняя находится под действием изгибающего момента, возникающего в краевой зоне стенки.

При расчете плавучести плавающей крыши нагрузкой являются собственный ее вес, а также масса воды при возможном заливании поверхности крыши атмосферными осадками.

Величину каждого вида нагрузки для обеспечения безопасной работы конструкции при расчете берут со следующим коэффициентом перегрузки n:

Значения некоторых коэффициентов перегрузки

Давление:

гидростатическое n₁ = 1,1

Собственный вес:

конструкции n₃ = 1,1

оборудования n₄ = 1,1

6.2 Сбор нагрузок

Производим сбор нагрузок

1,7 кг/см² = 17000 кг/м² = 170 кн/м²

Q_кр == 741 кг/м² = 7,41 кн/м²

Q_в.к. == 80 кг/м² = 0,8 кн/м²

Собственный вес конструкций резервуара

Q_рез= Q_{в.к. +} Q_{обор +} Q_{путь л. +} Q_{к.л. +} Q_{п.к.л. +} Q_{пер.пл.к.л.} =

= 34337 + 6,975 + 1077 + 317839 + 1049 = 370514 кг

Равномерно-распределенная нагрузка на основание от веса конструкций резервуара, тс/м²:

Q = 864 кг/м² = 8,64 кн/м² Q₄

Производим подсчет по поясам

Q₁ = 93,66 + 58570 = 58664 кн; q = 136,78 кн/м²

Q₂ = 80,28 + 58570 = 58650,28 кн; q = 136,78 кн/м²

Q₃ = 66,90 + 58570 = 58636,90 кн; q = 136,75 кн/м²

Q₄ = 60,21 + 58570 = 58630,21 кн; q = 136,73 кн/м²

Q₅ = Q₄

Q₆ = 53,52 + 58570 = 58623,52кн; q = 136,72 кн/м²

Q₇ = 40,14 + 58570 = 58610,14 кн; q = 136,68 кн/м²

Q₈ = Q₇ + Q_кр + Q_{ветр.кольца} = 136,68 + 58570 = 58650,28 кн; q = 136,78 кн/м²=

Нагрузки на основание и фундамент резервуара

1 Максимальная равномерно-распределенная нагрузка по периметру стенки (собственный вес конструкций, снег), тс/м:

P•l = 3,2

2 Равномерно-распределенная нагрузка на основание резервуара, тс/м²:

Q₁ = 17,1 (для гидроиспытаний)

Q₂ = 15,1 (для продукта).

3 Максимальная нагрузка от сейсмического давления по периметру стенки, тс/м:

Р₂ = 67,2

Р₃ = нет (для анкеров).

4 Нагрузка по периметру днища от веса рулона стенки, тс/м²:

N = нет

6.3 Определение усилий в элементах конструкций

6.4.1 Расчет стенки вертикального резервуара

Расчет конструкций резервуара и, в частности, определение толщины его стенки по поясам ведется по предельному состоянию. Поскольку стенка резервуара работает главным образом на растяжение, то расчет последнего по предельному состоянию сводится в основном к введению в расчетные формулы дифференцированных коэффициентов безопасности (коэффициентов запаса), т. е. коэффициента перегрузки n и коэффициента условий работы m. Введение этих коэффициентов (различных для разных элементов конструкции) позволяет увеличивать или уменьшать запас прочности того или иного элемента в зависимости от его назначения и вида действующей на него нагрузки. Это, в свою очередь, позволяет более рационально использовать материала и его несущую способность и, следовательно, более экономично его расходовать.

Напряжения в цилиндрической оболочке определяют по формуле

У =

Толщина стенки

д = р

Если использовать запись не в напряжениях, а в усилиях, то получим

N_p ? N_пр, (1)

где N_p -расчетное усилие в оболочке,

N_{p =} р•r

N_пр - предельное усилие в оболочке,

N_{пр =} д?у

Расшифруем значения усилий: давление р складывается из гидростатического давления и избыточного давления в газовом пространстве резервуара. Таким образом, с учетом коэффициентов перегрузки

р = n₁g(H-x)+n₂p_изб,.

где p_изб -- избыточное давление.

Расчетное усилие:

N_p =[n₁(H-x)+n₂p_изб]r,

где r- радиус резервуара.

Величина предельного (или предельно допустимого) усилия

N_пр=mR_i

где m - коэффициент условий работы (для стенки резервуара m = 0,8); R-- расчетное сопротивление материала стенки; _i -- толщина рассчитываемого пояса.

Подставив значение усилий в выражение (1), получим:

[n₁(H-x)+n₂p_изб]•r ? mR_i

или

_i ? (2)

Значение х в формуле (2) обычно берут для первого пояса - 30 см, для остальных поясов - равным высоте всех поясов, предшествующих рассчитываемому (снизу).

Данные для расчета: H = 18000, d = 60700 мм, материал стенки 09Г2С, расчетное сопротивление стали R=290 МПа, коэффициент условий работы m = 0,8, стенка состоит из восьми поясов, высота пояса 2250 мм, = 0,0009 кг/см³, _изб = 0.

Решение

Поскольку нижний край стенки упруго защемлен (сварен) с днищем, то для первого пояса x = 30 см, а не 0, как можно было предположить. Подставим данные для первого пояса в формулу (2). Величину g принимаем равной 10.

= [1,1910²10(18,00-0,30)+1,2210³]30,35/0,829010⁶=0,0232 м или = 2,32 см

Аналогично этому подсчитываем толщину остальных поясов. Результаты расчета стенки для всех поясов сведены в таблицу, в которой принимаемые величины толщин поясов получены округлением результатов расчета. Толщины поясов имеют завышенную величину для обеспечения запаса устойчивости.

Таблица 6.1 - Результаты расчета стенки резервуара по поясам

Пояса	Высота, мм	Толщина стенки, мм	Кольцевое усилие N1, H/см	Радиальное перемещение ?r, мм
		расчетная	принятая
I	17700	23,2	28	14560	7,7
II	15750	20,7	24	16360	10,0
III	13500	17,8	20	15725	11,6
IV	11250	14,9	18	14473	11,8
V	9000	12,0	18	11547	9,5
VI	6750	9,1	16	8815,0	8,1
VII	4500	6,1	12	6108,3	7,5
VIII	2250	3,2	12	3982,6	4,9

6.3.2 Расчет нижнего узла резервуара объемом 50000 м³

Исходные данные: толщина первого пояса стенки =28 мм, толщина окрайков днища _окр=16 мм; масса стенки G_ст = 506,421 т; плотность нефтепродукта =910^-4кг/см³.

Решение

Нагрузка на единицу длину окружности стенки

Гидростатическое давление на днище

Основные характеристики стенки: цилиндрическая жесткость:

;

условный коэффициент постели

;

коэффициент деформации

Определение перемещения стенки:

Во всех результатах для последующего сокращения здесь выделено значение 10^-4.

Основные характеристики днища:

цилиндрическая жесткость

коэффициент постели основание может иметь значение 3-20кг/см³ (принимаем ).

Тогда коэффициент деформации

Расстояние от наружной поверхности стенки до края днища с = 67 мм.

Аргумент

По таблице функции находим:

Определяем перемещения днища:

Решаем канонические уравнения:

Отсюда М_о = 6,9 кНм/м; Q_о = -30,8 кН/м.

Напряжение в стенке

6.3.3 Расчет узла сопряжения стенки резервуара с днищем.

В узле сопряжения стенки резервуара с. днищем возникают изгибающий момент М_о и поперечная сила Q_o, которые распространяются вдоль образующей и относительно быстро затухают. Поскольку из-за небольшой жесткости днища соединение нельзя считать жестким защемлением, принято считать нижний край стенки упруго защемленным в днище. Следовательно, в заполненном резервуаре происходят деформации как стенки, так и днища, а так как сопряжение их неразъемно, то сумма деформаций стенки и днища в узле должна быть равна нулю. Для отыскания неизвестных М_о и Q_o принято использовать один из методов строительной механики решения статически неопределимых стержневых систем. В самом деле, мысленно вырезав полоску единичной ширины из стенки резервуара и днища, благодаря симметричности нагрузки можем считать их системой из двух соединенных стержней. Расчетная схема узла сопряжения приведена на рис.77.

Для определения неизвестных напишем канонические уравнения метода сил, представляющие собой по сути уравнения неразрывности деформаций в узле:

(3)

где --единичные перемещения от действия;

М_о = 1;

- единичные перемещения от действия Q_o = 1l;

- перемещения от действия внешней нагрузки.

Каждое перемещение слагается из перемещений стенки и перемещения днища, т. е.

Днище в горизонтальном направлении (в своей плоскости) обладает значительной жесткостью, т. е. практически нерастяжимо, в чем нетрудно убедиться на опыте (с любым эластичным материалом, стараясь растянуть его равномерно во все стороны). Поэтому часть перемещений - коэффициентов системы канонических уравнений пропадает:

Поэтому система (3) принимает вид:

(4)

В дальнейшем решении задача сводится к отысканию единичных перемещений, являющихся коэффициентами системы уравнений (4), и решению последней.

Определение перемещений стенки

Для определения перемещений стенки напишем решение левой части дифференциального уравнения (решение однородного уравнения):

.

Поскольку стенка резервуара находится под действием гидростатического давления, изменяющегося по закону треугольника, то естественно предположить, что на бесконечном удалении от днища перемещения стенки должны быть равны нулю. Второе слагаемое приводимого решения действительно при и стремится к нулю благодаря отрицательной степени при е. Первое же слагаемое может стать нулем только в том случае, если нулю равны произвольные постоянные C₁ и C₂. Таким образом, окончательно получаем:

.

или для простоты вычислений

(5)

Выразим неизвестные произвольные постоянные

С₃ С₄ через неизвестные, но вполне определенные М_о и Q_o (этот способ носит название метода начальных параметров). Для этого примем следующие граничные условия:

при х = 0

(6)

Взяв от выражения (5) вторую и третью производные (с помощью гиперболо-тригонометрических функций это сделать нетрудно) и подставив в них граничные условия (6), получим:

где k - величина, аналогичная коэффициенту постели в балках на упругого основании,

(7)

Уравнение углов поворота

(8)

Уравнение изгибающих моментов

(9)

Уравнение поперечных сил

(10)

После отыскания М₀ и Q₀ по этим уравнениям можно построить эпюры перемещения, моментов и поперечных сил.

Перейдем непосредственно к отысканию перемещений. По существующему в методе сил правилу знаков и являются главными перемещениями, и если их направление совпадает с направлением действия силы (момента), то они имеют знак «плюс». Поэтому в уравнении (7) знак «минус» можно опустить.

Для определения введем в уравнение (20) х = 0, Q_о = 0 и М₀ = 1, тогда получим:

или

так как

Подставив в уравнение (8) х = 0, М₀ = 0 и Q_o = l, получим:

Такой же результат можно получить из уравнения (7), подставив в него х = 0, Q_o = 0, M_o = 1 (по теореме о взаимности перемещений ).

Подставим в уравнение (7) х = 0, М_о = 0, Q_o = 1, получим:

.

Для определения грузовых членов и найдем частное решение для правой части уравнения

.

Тогда при х = 0



где Н--высота стенки резервуара.

Таким образом, определены все необходимые перемещения стенки.

6.3.3.1 Определение перемещений днища, лежащего на песчаной подушке

Для определения перемещений днища мысленно вырежем из него полоску единичной ширины в радиальном направлении. Будем рассматривать эту полоску как полубесконечную балку на упругом основании, нагруженную на расстоянии с от конца сосредоточенной силой (нагрузка от веса стенки и покрытия), сосредоточенным моментом М₀ и равномерно распределенной нагрузкой р, т. е. гидростатическим давлением (рис. 76). Чтобы решить эту задачу, необходимо отдельно для каждого вида нагрузки составить решение для полубесконечной балки и фиктивной бесконечной балки на упругом основании, наложив эти решения для точки А (на расстоянии с от места приложения нагрузки) друг на друга, получить уравнения прогибов, углов поворота, сечений, моментов и поперечных сил для рассматриваемой балки-полоски.