Введение к работе
Актуальность темы связана с необходимостью обео: зчения надёжной работы резервуарных парков, путём учёта в расчётах влияния фактора неравномерности механических свойств основания под резервуаром, который во -многих случаях отмечается как основная причина аварий.
Несмотря на большой объём строительства стальных вертикальных цилиндрических резервуаров (РВС), опыт их проектирования, строительства и эксплуатации показывает наличие проблем в резервуаростроешш. Одна из этих проблем - учёт влияния неравномерной осадки основания под резервуаром на его напряженное состояние.
Анализ аварий резервуаров показывает, что одной из основных причин является високій уровень напряжений в опорных узлах стенки, причём часто он вызван неравномерными осадками конструкции. В настоящее время общепринятой является методика расчёта резервуаров, основанная на решении осеснмметричной задачи теории оболочек. Расчёт ведется на гидростатическое внутреннее давление и'нагрузку от собственного веса конструкций. Расчётная схема не предполагает неравномерных осадок основания. ' G другой сюро.чи, норма ограничивают максимально возможные.величины неравномерности осадок, но эти ограничения получены путём обработки донных обследований резервузров, и продиктованы технологическими допусками и служат для контроля у:ке существующих конструкции.
Констатация проблемы неравномерной осадка основания (1І.О.0.) проектнрод:';н;;амп ц эксплуатационниками резервуарнтг парков,заегозила исследователе" изучать механизм влияния Н.О.О. на прочность конструкции.Результатом работ в этем направление явилось со-
здание алгоритмов и программ, основанных на полоненнях теории оболочек, и позволяющих по' результатам нивелировки окрайки днищ резервуара, находить величины компонент напрякешю~де$ормиро -ванного состояния (Н.Д.С.) стенки. Благодаря этим работам по-явилась возможность назначать оооснованные.величины допусти -ной неравномерности осадок, для различных резервуаров. Однако, и здесь речь идёт о уне эксплуатирующихся конструкциях. Но информация об осадках резервуара нужна уже на стадии проектирования.
Естественным продолжением исследований в области описают работы резервуаров на неоднородном основании, является создание методики расчёта резервуаров, базирующейся на учёте совместной работы конструкции и основания, позволяющей получать величины компонент Н.Д.С. с учётом влияния Н.0.0. на стадии проектирования. Такая' методика даст возможность осуществлять обоснованное вариантное проектирование подготовки основания под резервуары. Основной частью такой методики должна быть математическая модель системы неоднородное'основание-резервуар, представляющая из себя сочетание уравнений теории оболочек с математической моделью основания.
Целью работы-явилось создание математической модели .системы неоднородное основание-резервуар, с. построением, ме-. тодшш расчёта резервуаров на прочность.
Научная новизна состоит в постановке задачи и методике ее решения. Оболочка резервуара расснащивается как конструкция на неоднородном освовлшн. В первом приближении рассматривается'основание, наделенное упругими свойствами, предлага *ется способ определения упругих характеристик. Исследуется союесиа:! работа системы неоднородное основание-резерву?').
Предлагается способ опредоления коэффициента жесткости
5'
зопряяения стенки и днища резервуара. Т.к. сопряжение характеризуется нелинейной зависимостью медду моментом и углом поворота,, в процедуре нахождения коодаиционта используете метод последовательных приближении. Лз анализа полученного выражения для коэффициента жесткости, делается вывод о ^умственном влиянии консольной части днища на Н.Д.С. узла сопряжении стенки с днищем.
После анализа работы оболочки резервуара на неоднородном основании произведена корректировка расчётной схемы: сделан вывод о необходимости учёта дополнительной вертикальной нагрузки на оболочку,-представляющей из себя вес части продукта, действующий на окрайку днища.
В работе проведен анализ тряпичных условий для оболочки резервуара. Сфорыулпровапны условия, делээдпе работу оболочки адекватной работе стенки резервуара.
Создана методика определения предельно-допустимого значения изменения коэффициента жесткости основания под стенкой резервуара.
Практическое значение и реализация работы, ііз основании результатов исследования создана программа, позволяющая проектировщику моделировать по.водои..'е резервуаров на площадках строительства с неоднородными механическими. свойствами, что дает возможность обоснованно назначать наиболее выгодны;; зараан подготовки основания.
Полученная программа была использована в Волгоградской институте "Гипроіїїіі'дефїетрапс11. Её применение позволило выбрать наиболее. зкономичапП вариант подгстоїки основания под группу ::з пяти резервуаров. В результате сметная стоимость строительства з ленах 1984 года сократилась па 140,0 тыс. рубле';.
Достоверность результатов подтверждается использованием в работе общепринятых гипотез, положенных в основу доказательства 'теоретических положений, обоснована результатами экспериментально-теоретических исследований, расчётами, проверкой в про-
ч.
изводствешшх условиях.
На защиту выносятся:
модель основания для расчёта оболочки резервуара;
способ определения коэффициента жесткости сопряжения стенки и днища резервуара;
универсальная программа для расчёта полей напряжений к перемещений в системи неоднородное основание-резервуар;
-.результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния резервуаров на неоднородном основании;
- методика определения предельно-допустимого значения из
менения коэффициента кесткости основания под стенкой
резервуара.
Апробация оао'оты обеспечена обсуждением ее основных результатов на Всесоюзной конференции "Проблемы прочности на транспорте, проходившей в ЛИЩТев 1990 г., на 47, 48 и 49 научных конференциях ЛКСИ в 1990, 1991 и 1992 годах, на научно конференции БСХИ в 1990 году.
Публикации . По результатам исследований опубликовано , 5 печатных работ.
Объем и структура диссертации.Работа содержит введение, четыре главы, основные выводы, список -літератури л два приложения. Оощий odieu работы -152 стр. В том числе: 121 стр. ма-ииаописиого.текста, 33 рисунка, 15 таблиц, список используемо! литератур" - I76 наименований, приложения - 12 стр.