В статье приводится методика нахождение нагрузок на резервуар, стоящий в сесмической зоне, и заполненный жидким продуктом. При этом крыша резервуара является плавающей. Для расчета резервуара со статической крышей следует перейти в соответствующую статью
Методика, предложенная в настоящей статье, изложена в Рекомендациях по расчету резервуаров и газгольдеров на сейсмические воздействия
Предполагается, что резервуар абсолютно жесткий; жидкость, заполняющая резервуар, обладает вязкостью; сейсмическое движение основания является случайным процессом времени или импульсивным; рассматривается переходной процесс колебания жидкости в резервуаре и считается, что длительность землетрясения составляет 30 сек; рассматриваются горизонтальные движения резервуара.
Полная сейсмическая нагрузка, действующая на резервуар, складывается из нагрузки от веса конструкций и от веса заполняющей жидкости.
Если резервуар в силу технологических особенностей заполнен полностью, то жидкость рассматривается как твердое тело.
Рис. 1 - Схема резервуара
На рис. 1 показана высота волны AS, однако для резервуара с плавающей крышей расчет высоты волны не производится.
Для более полного понимания работы резервуара при сейсмических нагрузках рекомендуется также изучить статью Расчет цилиндрического резервуара при сейсмических нагрузках (со статической крышей).
1. Определяем параметр h0 по формуле:
Для расчета понадобятся гиперболические функции. Не во всех вычислительных машинах или калькуляторах можно легко вычислить гиперболические функции. Для их нахождения также можно использовать формулы, выражающие гиперболические функции через экспоненту:
2. Определяем коэффициент сейсмичности KC по табл. 1 (она же - таблица 2 СНиП II-А.12-62):
Табл. 1 - Значение коэффициента сейсмичности KC
3. Гидродинамическое давление жидкости, действующее на стенки и днище резервуара, приведено на рис. 2. На рисунке показано изменяющееся в зависимости от высоты давление, что характерно для резервуара со статической крышей, однако для резервуара с плавающей крышей, рассматриваемого в настоящей статье, давление по высоте стенки будет распределено равномерно.
Рис. 2 - Гидродинамическое давление жидкости, дейвствующее на стенки и днище резервуара
4. Зная объем жидкости в резервуаре Vоб, определяем максимальное гидродинамическое давление жидкости на стенки резервуара Рmax (в направлении действия сейсмической нагрузки). При этом давление будет одинаковым в вертикальной плоскости (по высоте резервуара), т.е. немного не так, как это показано на рис. 2а,б. Используем следующую формулу:
5. Гидродинамическое давление жидкости на стенки резервуара Р (во всех направлениях) определяем в зависимости от угла рассмотрения относительно перпендикуляра к линии действия сейсмической нагрузки (см. рис. 2б), по формуле:
6. Зная вес жидкости в резервуаре QЖ, определяем результирующую гидродинамического давления жидкости на стенки резервуара (полное горизонтальное усилие) по формуле:
Равнодействующая приложена примерно так, как показано на рис. 2.
7. Координата yс (рис. 2а), определяющая линию действия силы XГ, соответствует центру тяжести эпюры гидродинамического давления (для резервуара с плавающей крышей линия действия силы находится в середине высоты резервуара):
8. Контурное давление на днище (см. рис. 2в), вызванное моментом сил, действующих на стенки резервуара, вычисляется по формуле:
9. Для резервуаров, предназначенных для сейсмических районов, предпочтительна плавающая крыша с мягким затвором. Сейсмическая нагрузка от плавающей крыши распределена по закону синуса, передается на стенки резервуара в крайнем верхнем положении понтона (см. рис. 2д) и вычисляется по формуле:
,10. Сейсмическое давление жидкости на стенки резервуара при вертикальном сейсмическом толчке вычисляется по формуле:
Закрыть