Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Л3. Оболочки положительной гауссовой кривизны и принципы конструирования оболочек. ЖБ 4 страница
|
|
а – схема предварительно напряженной кольцевой арматуры;
б – давление жидкости на стенки резервуара.
рис. 2. Предварительно напряженный стальной резервуар.
Предварительное напряжение может использоваться в вертикальных и горизонтальных стальных цилиндрических резервуарах. Создается оно навивкой с натяжением высокопрочной проволоки, прядей из нее или высокопрочной полосы по спирали на цилиндрическую поверхность резервуара (рис. 2). Стенки их воспринимают гидростатическое давление жидкости и внутреннее (избыточное) давление паров над свободной поверхностью ее. При этом стенки вертикальных резервуаров испытывают кольцевые растягивающие напряжения, увеличивающиеся по мере удаления по вертикали от свободной поверхности жидкости, а также вертикальные напряжения, но влияние этого компонента напряжений на прочность резервуара невелико. Чаще всего предварительное сжатие делается в наиболее загруженной давлением зоне стенки вертикальных цилиндрических резервуаров, при этом стенка сжимается. Исчерпание несущей способности наступает одновременно в материале стенки и высокопрочной навивке. За счет преднапряжения можно уменьшить до конструктивного минимума толщину стенок в нижней зоне. С уменьшением давления и кольцевых напряжений шаг напрягающих витков высокопрочного материала может увеличиваться либо они исчезают. Предварительные напряжения стенки улучшают ее местную устойчивость. Таким же образом (спиральной навивкой высокопрочного материала) осуществляется предварительное напряжение высоконапорных стальных трубопроводов и других технологических емкостей цилиндрической формы, находящихся под давлением.
Монтаж резервуаров – это производственный процесс, связанный со сборкой и установкой оборудования, отдельных конструкций или всего сооружения, заранее изготовленного по частям или целиком. От правильной организации монтажных работ по сооружению резервуаров зависят сроки и качество монтажа. Организация работ по монтажу металлоконструкций разрабатывается в проекте организации строительства и в проекте производства работ (ППР). Монтаж резервуаров должен производиться только по ППР или по технологическим запискам, которые составляются для монтажа отдельных мелких конструкций или оборудования.
Для производства монтажа резервуаров применяются монтажные мачты, порталы, различные подъемники и грузоподъемные краны. В большинстве случаев от правильного выбора монтажных механизмов зависит экономическая эффективность всего монтажа резервуаров.
Вертикальные резервуары изготавливают с применением следующих методов:
– рулонирование;
– полистовая сборка;
– комбинированный метод.
Метод рулонирования предполагает сворачивание в рулоны сварных полотнищ, собранных из отдельных листов, обработанных по периметру. Преимущество этого метода заключается в сведении к минимуму сварочных работ на строительной площадке, т. к. большая часть этих работ выполняется в заводских условиях. На строительной площадке выполняется только вертикальный монтажный стык стенки, а также стык по контуру, соединяющий стенку с днищем. Кроме того, примерно в 3 – 4 раза сокращается время монтажа резервуара по сравнению с полистовой сборкой. Выполняя полистовую сборку резервуара необходимо уделять особое внимание соблюдению правильной цилиндрической формы стенки резервуара.
В процессе полистовой сборки резервуаров следует соблюдать очередность операций технологического процесса. При этом все элементы сначала устанавливают в нужном положении, затем скрепляют временными креплениями. И уже после установки конструктивного элемента или его части производится окончательная сварка. Для уменьшения внутренних напряжений и деформации, применяются особые виды сварки.
В свою очередь, метод полистовой сборки резервуаров можно выполнять двумя способами: способ наращивания поясов и способ подращивания поясов.
Способ наращивания поясов наиболее пригоден при полной автоматизации сварочных работ, но все же он применяется и при ручной сварке корпуса резервуара. Данный способ применяется для монтажа резервуаров различной вместимости, в основном для резервуаров с плавающей крышей. При применении этого метода для монтажа резервуаров с неподвижной кровлей, возникает необходимость монтажа конструкции кровли на значительной высоте, это особенно сложно при монтаже резервуаров большой вместимости, а, следовательно, и большого диаметра. Способ подращивания поясов требует специального оборудования для подъема конструкции кровли и верхних поясов стенки. Достоинством этого метода является возможность монтажа целой конструкции кровли и верхних поясов стенки на уровне земли. Однако сварочные работы при этом методе выполняются ручным или, в лучшем случае, полуавтоматическим способом при отсутствии защиты от атмосферных воздействий. Этот метод практически пригоден для монтажа резервуаров любой вместимости. Монтажные работы по возведению цилиндрических резервуаров делятся на пять этапов: монтаж днища, монтаж корпуса, монтаж несущих конструкций кровли, монтаж настила кровли и монтаж оборудования. После окончания каждого этапа проверяется качество выполненных работ и составляется соответствующий акт, а после окончания всех монтажных работ производится испытание смонтированного резервуара, которое также оформляется актом. Как уже отмечалось выше, монтаж резервуаров выполняется двумя способами: полистовым и рулонным. Рулонный способ в отличие от полистового является индустриальным и используется во всех случаях, когда возможна доставка рулонов к месту монтажа. В некоторых случаях днище резервуара монтируется полистовым способом, а корпус – рулонным. Независимо от способа монтажа и посадки, резервуары устанавливаются на искусственные основания. При нормальных условиях работы резервуара его основание состоит из грунтовой подсыпки, песчаной подушки и гидроизолирующего слоя.
Резервуары относятся к листовым конструкциям и служат для хранения жидкостей. Поэтому как при изготовлении, так и при монтаже резервуаров к ним предъявляют требования по непроницаемости.
4. БУНКЕРЫ, СИЛОСЫ.
Чаще всего силос изготавливают в виде цилиндрической вертикальной емкости имеющей коническое дно с отверстием для выгрузки содержимого. Снаружи силос оборудован несущими элементами (стальной каркас и основание), оборудованием для его обслуживания (лестницы, перила, поручни и т.д.), а также специальными приспособлениями для загрузки и разгрузки (задвижки, насосы и т.п.). Но бункеры не ограничиваются лишь цилиндрической формой, к примеру для асфальтового производство и хранения удобрений часто используют стальные силосы прямоугольной формы. Прямоугольная форма бункера обусловлена тем, что загрузка веществ и материалов происходит сверху экскаватором или бульдозером, и в связи с этим прямоугольный силос позволяет получить больший размер загрузочного окна и не требует изготовления специальной воронки для увеличения площади загрузочного окна.
Металлические бункеры. Производство бункеров, требует от производителя немалого опыта. В связи с этим производство бункеров, резервуаров, емкостей относятся к нестандартным. Чаще всего стальные бункеры изготавливаются по индивидуальному заказу и исходя из требований Заказчика, ввиду того, что размеры должны учитывать объем помещения на предприятии, где они будут установлены. В этом случае необходима помощь опытных специалистов, способных произвести точные расчеты параметров будущей установки. Бункера представляют собой емкости, служащие для временного хранения и пересыпания различного рода сыпучих материалов. Каждый бункер имеет сверху загрузочное отверстие, а снизу – высыпное отверстие, перекрываемое бункерным затвором. По форме бункера бывают различных видов: прямоугольные, круглые, конические, щелевые и др. По виду установки они делятся на наземные, полузаземленые и подземные. Они могут быть стационарными и передвижными. Бункера бывают железобетонные, металлические и смешанной конструкции. Наиболее распространенными формами бункеров являются прямоугольные, пирамидальные и прямоугольно-комбинированные. Объединение ряда бункеров в одном сооружении носит название бункерной эстакады. Наличие большого количества насыпных люков позволяет быстро производить загрузку железно дорожных вагонов.Высыпные люки бункеров обычно оборудуются высыпными желобами. Форма бункеров бывает прямоугольная, реже полукруглая. Ширина погрузочных желобов принимается в 2, 5-3 раза больше размера максимальных кусков, высота в 1, 5-1, 7 раза больше таких кусков. Емкость бункеров колеблется в широких пределах, нередко достигая 100 м3 и более. Форма бункера, наклон боковых стенок и размер насыпного отверстия должны приниматься такими, чтобы сыпучий материал из бункера высыпался без задержки. Неправильно выбранная форма бункера и недостаточный размер высыпного отверстия могут затруднить высыпание материала, вызвать так называемое сводообразование. Для разрушения образовавшихся сводов в бункерах и воронках предусматривают шуровочные щели и отверстия. Для обеспечения нормального высыпания материала из бункера необходимо, чтобы угол наклона ребер боковых стенок прямоугольного бункера к горизонту был больше угла естественного откоса материала, находящегося в состоянии покоя, не менее чем на 5-10 %.
Комплектация стального бункера:
•Стальная силосная емкость;
•Опорные конструкции;
•Площадка обслуживания;
•Лестница;
•Загрузочная труба;
•Ограждения;
•Фланец разгрузочного отверстия на конусе силосной емкости;
•Люк с крышкой.
Стальные бункеры обладают следующими достоинствами:
•прочность - за счёт применения высококачественной стали с применением элементов жёсткости конструкция выдерживает значительные механические нагрузки не разрушаясь и сохраняя свою форму под воздействием содержимого и внешней среды;
•надёжность - все бункеры проходят контроль качества и испытания, что гарантирует их договечность;
•удобство загрузки/выгрузки содержимого - благодаря своей цилиндрической форме позволяют производить удобную загрузку и выгрузку содержимого;
•компактность силосных хранилищ - небольшая занимаемая площадь позволяет создать на небольшом участке земли хранилища цемента, хранилища песка, хранилища муки или других сыпучих веществ, любого объёма.
Изготовление и производство силосов
Металлические силосы – прочны, надежны, долговечны. Выгрузка материалов может осуществляться шнеком или пневмонасосом, а подача материалов в силос осуществляется непосредственно из транспортного средства, по наклонному ленточному транспортеру или пневмоподатчиком. В зависимости от особенностей эксплуатации может незначительно меняться конструкция металлического силоса.
Пирамидально-призматические бункера. Состоят из верхней призматической части и нижней, имеющей форму усеченной пирамиды. Они являются жесткими конструкциями, так как в процессе загрузки сохраняют постоянную геометрическую форму. Вертикальные стенки бункера образуются, как правило, бункерными несущими балками с вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости. Обшивка воронки укрепляется только горизонтальными ребрами жесткости. Схема одноячейкового пирамидально-призматического бункера приведена на (рис. 3.)
1 – вертикальные стенки бункера (бункерная балка); 2 – воронка;
3 – ребра жесткости воронки; 4 – вертикальные и горизонтальные ребра бункерной балки.
рис. 3. Одноячейковый пирамидально-призматический бункер.
Узлы сопряжения элементов конструкций воронки приведены на (рис. 4.)
а – стык ребер жесткости воронки; б – конструкция выпускного отверстия; в – сопряжение воронки с бункерной балкой.
Рис. 4. Узлы сопряжения элементов воронки бункера.
Пирамидально-призматические бункеры бывают и многоячейковыми, если в них необходимо хранить сыпучие вещества, одинаковые по назначению, но разного размера (например, песок и щебень разных размеров на заводах товарного бетона). Бункера опираются на колонны через бункерные балки. Бункерные балки с колоннами образуют поперечные рамы. Неизменяемость бункерной эстакады в продольном направлении обеспечивается связями.
Лотково-призматические бункерапредставляют призматический лоток большой протяженности, имеющий в днище несколько отверстий для выпуска сыпучей массы (рис. 5). Боковые стенки лотков могут быть вертикальными или наклонными. Течки могут иметь форму сужающейся книзу воронки. Эти бункера, так же как и пирамидальные, относятся к жестким. Их можно выполнять несимметричными с произвольным расположением выпускных отверстий. Конструкция многоячейкового бункера такого вида приведена на (рис. 5). Его поперечная жесткость обеспечивается седловидными рамами с распорками, расположенными между воронками.
1 – седловидная рама;
2 – распорка трубчатого сечения
рис. 5 Лотково-призматический бункер.
Гибкие (параболические) бункерапредставляют собой цилиндрическую незамкнутую оболочку, подвешенную к двум продольным наклонным несущим балкам (рис. 29.5, 29.6). Продольные балки опираются на колонны здания или отдельно стоящие стойки и передают на них вертикальную составляющую реакции балки V. Горизонтальные составляющие реакции H. передаются на поперечную балку-распорку и взаимно уравновешиваются. По торцам бункеров устраиваются жесткие вертикальные стенки (с горизонтальными ребрами жесткости), соединяемые с оболочкой длинными тяжами.
а – парабола;
б – графическая аппроксимация параболы;
1 – оболочка; 2 – продольная балка; 3 – поперечная балка-распорка; 4 – торцевая стенка; 5 – тяжи; 6 – течки; 7 – колонна
рис. 6. Гибкий (параболический) бункер.
Течки гибких бункеров имеют, как правило, цилиндрическую форму и располагаются по оси симметрии в нижней части оболочки.
1 – продольная бункерная балка; 2 – торцевая стенка;
3 – футеровка из стальных листов; 4 – футеровка из деревянных брусков.
рис. 7. Гибкий бункер.
Так как в цилиндрической оболочке ребра отсутствуют, стенка ее работает на растяжение (самая эффективная для стали работа). Конструкция эта оказывается самой выгодной по расходу стали среди емкостей для хранения сыпучих материалов. Площадь поперечного сечения бункера и его объем определяются по формулам:
рис. 9 Круглый силос.
Конусно-цилиндрические бункера и круглые силосы состоят из верхней цилиндрической и нижней конической гладких оболочек, опертых на колонны, соединенные системой вертикальных связей (рис. 9). Такие емкости достаточно экономичны, но как крупные хранилища сыпучих материалов широкого распространения не получили из-за более высокой трудоемкости и неудобства объединения в многоячейковые системы. Варианты сопряжения оболочек приведены на (рис. 10). Полный объём засыпки круглого бункера или силоса.
Их боковая поверхность
где 
– диаметр цилиндрической оболочки; 
– диаметр выпускного отверстия; 
– высота конической оболочки (воронки); 
– высота цилиндрической оболочки.
а – присоединение с кольцом жесткости;
б – присоединение с отбортовкой;
в – сопряжение с кольцевым ребром
рис. 10 Сопряжение воронки и цилиндрической оболочки.
5. ГАЗГОЛЬДЕРЫ.
Газгольдерами называют сосуды, предназначенные для хранения, смешивания и распределения газов. Их включают в газовую систему между источниками получения газа и его потребностями в качестве своеобразных аккумуляторов (рессиверов), регулирующих потребление газа. Их применяют в промышленности металлургических, коксохимических и газовых заводов, в химической и нефтеобрабатывающей промышленности, в городском хозяйстве для хранения газа.
По характеру эксплуатации и конструкции газгольдеры делятся на две группы: газгольдеры переменного объёма (мокрые и сухие)Ри < 4—5кПа (0, 4—0, 5атм); газгольдеры постоянного объёмаРи=250—2000кПа (2, 5—20атм) и являются сосудами высокого давления.
1 — резервуар; 2 — колокол; 3 — направляющая штанга; 4 — верхние направляющие ролики; 5 — нижние направляющие ролики; 6 — звенья телескопа.
рис.11. Мокрые газгольдеры.
Сухие газгольдеры применяют в случае, когда хранимые газы имеют высокую концентрацию (до 99, 9%) и не допускают увлажнения.
а — порожний газгольдер; б — частично заполненный; в — полный; 1— корпус; 2 — кровля; 3 — днище; 4 — кольцевой фартук из прорезиненной ткани; 5 — бетонные грузы; 6 — каркас шайбы; 7 — днище шайбы; 8 — стенки шайбы; 9 — тяжи шайбы; 10 — стояк газосброса; 11 — газоход.
Рис.12. Сухие газгольдеры.
Конструкция состоит из цилиндрической оболочки с плоским днищем, покоящимся на песчаной подушке, и сферической кровли из листов t=3мм. Внутри специальная конструкция в виде шайбы, перемещающейся под давлением газа подобно поршню. Шайба имеет несущий каркас и наружную обшивку, из листовой стали. Газгольдеры постоянного объёма Ри=70—2000кПа, что даёт возможность, при значительно меньшем объёме, хранить в них во много раз большее количество газа. Сферические не габаритные — они более экономичны чем цилиндрические, но сложнее в изготовлении и монтаже. Их конструктивное оформление и методика расчёта такие же, как и у сферических резервуаров для сжиженных газов, т.е. все газгольдеры — это резервуары для хранения и распределения газов.
Литература:
1. Аменд В.А. Разработка экономических беззатяжечных предварительно напряженных двутавровых балок с упругопластической деформацией стенки: Автореф. дисканд.техн.наук.1. Челябинск.: ЧПИ, 1989.
2. Беленя Е. И. Предварительно напряженные металлические несущие конструкции. М.: Стройиздат, 1963.
3. Беленя Е.И. Современное состояние и перспективы развития предварительно напряженных стальных конструкций //Известия вузов. Строительство и архитектура. 1960. N 6.
4. Беленя Е.И., Фридман Г.С. Статическая работа и расчет металлических блоков покрытия с предварительно напряженной обшивкой // Известия вузов.Строительство и архитектура. 1979. N2.
5. Белэня Е.И., Астряб С. М., Рамазанов Э.Р.Предварительно напряженные металлические листовые конструкции.М.: Стройиздат, 1979