Zbiornik poziomy

Zbiornik stalowy poziomy ________________________________________________________________________

PRACA PROJEKTOWA z przedmiotu

STALOWE BUDOWNICTWO PRZEMYSŁOWE

Opracował: Konsultował: inż. Bartłomiej Durak dr inż. Wiesław Kubiszyn ________________________________________________________________________

strona 1

Zbiornik stalowy poziomy

Zbiornik stalowy poziomy ZH 12 1.Założenia projektowe    

Pojemność obliczeniowa zbiornika V=60 m3 Typ zbiornika: walcowy podziemny Przeznaczenie: etylina Poziom wód gruntowych: wyskoki

2. Założenia do projektu   

Górna powierzchnia płaszcza zbiornika - 1m od poziomu gruntu Dna zbiornika - eliptyczne Gatunek stali - S 235 JRG2

3. Obliczenia płaszcza zbiornika 3.1 Obliczenia optymalnej średnicy (dna na etyline, z nadciśnieniem w przestrzeni gazowej) Dopt   0.6  V  do 0.7  V 3

3

V  60m

3

3

Dopt.06   0.6   3 V  0.6  60  m3  2.349 m 3

Dopt.07   0.8  3 V  0.8  60  m3  3.132 m Przyjęto Dz  3.0m

dν  Dz  3 m

3.2 Obliczenia grubości pobocznicy zbiornika tp 

 γf  γc  dν  γfn  pn   c fydt

zgodnie z tabelą 1-13 [1] przyjęto: 1

γf  1.1

γfn  1.3

pn  0.5

- ciężar objętościowy etyliny γc  7.8

kN m3

- ubytek stali na wskutek korozji - 0,04 mm/ rok - okres eksploatacji 50 lat mm c1  0.04  50yr  0.002 m yr - temperatura eksploatacji t < 70 `C - wytrzymałość stali Re  235MPa fydt 

γs  1.55

Re  151.613  MPa γs

==> tp 

 γf  γc  dν  γfn  pn   c fydt

1 

1.1  7.8  3  1.3  0.5  2  2.174 151.613

mm

strona 2

Zbiornik stalowy poziomy Dla zbiornika o podanej konstrukcji z uwagi na sztywność przyjmowano grubość nominalną płaszcza zbiornika qn  8mm

3.3 Sprawdzenie stateczności zbiornika Warunek statecznośći pcr pcr - określono na podstawie wzoru 1-40 [1]  5 psr 3

 2 2  n 2  1.3  qp  pcr   0.7  E n  1   2 2 3   n  l n  l   2  r   n2  1 1   π r   1    π r          E  qp

Przyjęto grubość nominalną płaszcza

qw  8mm

Naddatek na korozje

c1  2mm

Ujemne odchyłki blachy

t1  0.05mm

qp  qn  c1  t1  8  mm  2  mm  0.05  mm  0.006 m Objętość zbiornika V  2  VD  VW

gdzie : VD - objętość części krzywoliniowej i walcowej dennicy VW - objętość części walcowej płaszcza zbiornika

VD1  2.195m3 Z danych producenta: Średnica wewnętrzna płaszcza i części walcowej dennicy Dw  Dz  2  qn explicit ALL  3.0  m  2  8  mm  2.984 m h1  0.1m

Długość części walcowej dennicy VD2 

π  Dw

2

4

2

π   2.984  m  h1   0.1  m  0.699  m3 4

VD  VD1  VD2  2.195  m3  0.699  m3  2.894  m3 Obliczenie długośći walcowej płaszcza

V  60m3

Vw  V  2  VD  60  m3  2  2.894  m3  54.212  m3 Vw  H 

π  Dw

2

4 4  Vw π  Dw

2

H 

==> długość części walcowej 4  54.212  m3 π   2.984  m

2

 7.752  m

Całkowita długość części walcowej płaszcza z uwzględnieniem części walcowej dennic Hc  H  2  h1  7.752  m  2  0.1  m  7.952 m

strona 3

Zbiornik stalowy poziomy Przyjęto 2 usztywnienia w rozstawie Licza pótfel przy wyboczeniu n= 2 Dz r   1.5 m 2 

l  2.650m

Ec  210  10 6

kN m2

Dla n  2 3

 2  n 2  1.3  qp pcr.2   0.7  Ec  n 2  1   2 2 3   nl  nl   2  r 2    n  1 1   π r   1         π r   Ec  qp

 2 2  2 2  1.3  0.006 3  pcr.2   0.7  210  10  2    185436.708 2 2 3   2  2.650 2  2.650  2  1.5    22  1 1   π 1.5   1      π  1.5        210  10 6  0.006

6

pcr.2  185436.708kPa 

Dla n  6 3

 2 2  n 2  1.3  qp  pcr.6   0.7  Ec  n  1   2 2 3   n  l n  l    2  r  n2  1 1   π r   1    π r          Ec  qp

pcr.6 

210  10 6  0.006

  6  2.650  2  6  1 1   π 1.5      2



 0.7  210  10 6  6 2 

  

3    0.006  2942.494 6  2.650  2   2  1.5 3  1    π  1.5  

2  6 2  1.3

pcr.6  2942.494kPa 

Dla n  10 3

2  2  n  1.3  qp pcr.10   0.7  Ec  n 2  1   2 2 3   nl  nl   2  r 2    n  1 1   π r   1         π r  

Ec  qp

 2 2  10 2  1.3  0.006 3  pcr.10   0.7  210  10  10    500.564 2 2 3   10  2.650 10  2.650  2  1.5    102  1 1   π 1.5   1      π  1.5        6 210  10  0.006

6

pcr.10  500.564kPa 

Dla n  12 3

 2 2  n 2  1.3  qp  pcr.12   0.7  Ec  n  1   2 2 3   n  l n  l    2  r  n2  1 1   π r   1    π r          Ec  qp

strona 4

Zbiornik stalowy poziomy

 2 2  12 2  1.3  0.006 3  pcr.12   0.7  210  10  12    351.433 2 2 3   12  2.650 12  2.650  2  1.5    122  1 1   π 1.5   1      π  1.5        210  10 6  0.006

6

pcr.12  351.433kPa 

Dla n  14 3

 2 2  n 2  1.3  qp  pcr.14   0.7  Ec  n  1   2 2 3   n  l n  l    2  r  n2  1 1   π r   1    π r          Ec  qp

pcr.14 



6 210  10  0.006

  14  2.650  2  14  1 1   π 1.5     

 0.7  210  10 6  14 2 

  

2

 0.006 3   325.794 2 3 14  2.650   2  1.5 1      π  1.5   2  14 2  1.3

pcr.14  325.794kPa 

Dla n  16 3

 2  n 2  1.3  qp pcr.16   0.7  Ec  n 2  1   2 2 3   nl  nl   2  r 2    n  1 1   π r   1         π r   Ec  qp

 2 2  16 2  1.3  0.006 3  pcr.16   0.7  210  10  16    354.018 2 2 3   16  2.650 16  2.650  2  1.5    16 2  1 1   π 1.5   1      π  1.5        210  10 6  0.006

6

pcr.14  354.018kPa pcr  pcr.min

dla n  14

pcr  325.794kPa

Przyjęto zasypkę z piasku ρsr  21

kN

ϕn  19.8°

m3

3.3.1 Średnie parcie gruntu hsr  1m 

psr 

Dz 3.0  m  m  2.5 m 2 2

hsr  ρsr 2

2.5  m 21  

2

kN m3

 26.25  kPa

strona 5

Zbiornik stalowy poziomy Warunek stateczności pcr 325.794  kPa   12.411 psr 26.25  kPa

 5

==> warunek jest spełniony

4. Obliczenia grubości ścianki dennicy 4.1 Przyjęcie ciśnienia obliczeniowego Od strony wewnętrznej na dno działa ciśnienie hydrostatyczne i nadciśnienie w przestrzeni gazowej zbiornika.  Maksymalna wysokość cieczy w zbiorniku: kN h  3m ==> γc  h  7.8   3  m  23.4  kPa 3 m 

Maksymalne nadciśnienie w przestrzeni gazowej 2,5 kPa

γc  h  2.5kPa  7.8 

kN m3

 3  m  2.5  kPa  25.9  kPa

Warunek próby wodnej γw  h  10 



kN m

3

 3  m  30  kPa

gdzie ==>

γw  10

kN m

3

Maksymalne ciśnienie od strony wypukłej dna

Średnie parcie gruntu

psr  26.25  kPa

Podciśnienie w zbiorniku

pd  0.5kPa

pmax.z  psr  pd  26.25  kPa  0.5  kPa  26.75  kPa Do obliczeń przyjęto parcie z zapasem po  50kPa

4.2 Grubość ścianki dennicy Dz  po  yw 5k r1  Dz go 

Obliczenia przeprowadzono w oparciu o wytyczne WUDT-VC-WD-0/08:10:2003 [2]

r2  0.1  Dz h1  100mm h2  0.1935  Dz  0.455  qn Przyjęto wstępnie qn  8mm h2  0.1935  Dz  0.455  qn  0.1935  3.0  m  0.455  8  mm  0.577 m Dla dna pełnego z tablicy 2 [2] w  0 dla H2 0.577  m   0.192 Dz 3.0  m

strona 6

Zbiornik stalowy poziomy yw dla

H2  0.18 Dz

yw dla

H2  0.20 Dz

dla

w  0

=>

yw  3.37

dla

w  0

=>

yw  2.90

H2  0.192 Dz

dla

yw  3.16

po interpolacji =>

Zastosowano stal S235 JRG2 o gwarantowanej udarności xr  1.4 k 

naprężenia dopuszczalne

Re 235  MPa   167.857  MPa 1.4 xr

Dz  po  yw 3.0  m 50  kPa  3.16   0.706  mm 4k 4  167.857  MPa

go 

Eksploatacyjny naddatek grubości c1  2.0mm c'1  12.5% c1'  0.125  qn  0.125  8  mm  1  mm

Pocienienie przy tłoczeniu dna Ujemna odchyłka dla blachy c1''  0.05mm

c  c1'  c1''  1.0  mm  0.05  mm  1.05  mm g  go  c1  0.706  mm  2.0  mm  2.706  mm go1  g  0.3g  2.706  mm  0.3  2.706  mm  3.518  mm Grubość obliczeniową zwiększono o 30% z uwagi na obciążenie od strony zewnętrznej g12  qn  c  8  mm  1.05  mm  6.95  mm g12  go1 g12  6.95 mm



g01  3.518 mm

Warunek jest spełniony Obliczenie pierścieni wzmocnionych wg [2]. Zgodnie z punktem 2 pierścienie wzmacniające względem osi podłużnej zbiornika Io 

0.175  Dz 3  l  po Ec

3



0.175   3.0  m  2.650  m 50  kPa 6

210  10  MPa

 2981.25  mm 4

Na wzmocnienie przyjęto C 80 Ix  19.4  10.4mm 4 A  1100mm 2



y  1430.5mm



strona 7



Zbiornik stalowy poziomy



2 I  2  Ix  A  y 2  2  19.4  10.4  mm 4  1100  mm 2   1430.5  mm   4.502  10 9  mm 4

I  4.502  10 9 mm 4

Io  2981.25 mm 4



5. Sprawdzenie warunku na wyparcie zbiornika przy wysokim poziomie wód gruntowych Gqr  Gz Vzw  ρw

warunek



1.25

Z załącznika 1 dla średnicy dna masa dana na 1 m grubości ścianki

Dz  3000mm ms  72.1kg

Gdna  8  ms  8  72.1  kg  576.8 kg Masa części walcowej zbiornika Gw  π Dśr  H  qn  ρs Dśr 

Dz  Dw 3000  mm  2.984  m   2.992 m 2 2

H  7.752 m qn  8mm ρs  7850

kg m

3

kg Gw  π Dśr  H  qn  ρs  π  2.992  m 7.752  m 8  mm  7850   4575.988 kg 3 m Gz  Gw  2  Gdna  4575.988  kg  2  576.8  kg  5729.588 kg W obliczeniach pominięto masę sprzętu i wzmocnień Obliczenia masy zasypki na zbiorniku Całkowita długośc zbiornika





Lz  H  2  0.1m  2  h2  qn

Lz  7.752  m  2  0.1  m  2   0.57686  m  8  mm Lz  9.122 m P  π

 1.8m 2 4

 2.545  m2

F  1.9m 1.8m  P  0.5  2.147 m2 Ggr  F  Lz  ρg  41136.677  kg

strona 8

Zbiornik stalowy poziomy Ggr  Gz 41136.67677  kg  5729.588  kg Ggr  Gz   1.25  0.781 V  gw kg 3 V  gw 60  m  1000  m3 Nie ma potrzeby dodatkowego obciążenia zbiornika

strona 9