ВСП 34-01-03
--------------------
МО РФ

Система ведомственных нормативных документов по строительству, проектированию и эксплуатации объектов Министерства обороны Российской Федерации

ВЕДОМСТВЕННЫЙ СВОД ПРАВИЛ

РУКОВОДСТВО ПО РАСЧЕТУ И КОНСТРУИРОВАНИЮ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ НА СКЛАДАХ ГОРЮЧЕГО МО РФ

Дата введения 2003-04-07

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН 26 Центральным научно-исследовательским институтом Министерства обороны Российской Федерации с участием 20 Центрального проектного института Министерства обороны Российской Федерации, Центрального управления ракетного топлива и горючего Министерства обороны Российской Федерации.

2. ВНЕСЕН Военно-научным комитетом Начальника строительства и расквартирования войск Министерства обороны Российской Федерации.

3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Начальником строительства и расквартирования войск - Заместителем Министра обороны Российской Федерации 07.04.2003 г.

4. ВЗАМЕН ВСН 158-89/Минобороны "Инструкция по расчету и проектированию горизонтальных и вертикальных металлических резервуаров (на воздействие специальной нагрузки)".

В разработке ВСП принимали участие:

от 26 ЦНИИ МО РФ - доктор технических наук Латушкин С.Н., кандидаты технических наук Логвинов Д.Н., Рубцов В.Б., Тонких Г.П.;

от ЦУРТГ МО РФ - инженеры Васин Б.А., Паршонков Е.Н.;

от 20 ЦПИ МО РФ - инженеры Алексеев Е.И., Золотарев В.Н.;

от ЦНИИСК им. Кучеренко - доктор технических наук Назаров Ю.П.

Оформление материалов ВСП выполнены инженером Зюкановой Н.А.

Введение

Введение

"Руководство..." содержит положения по расчету и конструированию резервуаров и трубопроводов на складах горючего Министерства обороны Российской Федерации и основывается на положениях действующих норм, инструкций, методик и других документов Минобороны.

Настоящее "Руководство..." предназначено для заказывающих, проектных и научно-исследовательских организаций Минобороны, занимающихся проектированием, строительством и эксплуатацией складов горючего МО РФ.

"Руководство..." вводится взамен ВСН 158-89/Минобороны.

1 Область применения

Настоящий ведомственный свод правил распространяется на расчет и конструирование вертикальных цилиндрических резервуаров из стали объемом до 20000 м со стационарной крышей с внутренним избыточным давлением до 0,02 кг/см и вакуумом до 0,0025 кг/см, горизонтальных цилиндрических резервуаров из стали с внутренним избыточным давлением до 0,7 кг/см и вакуумом до 0,01 кг/см и складских трубопроводов.

Настоящий ведомственный свод правил устанавливает: методы расчета и конструирования вертикальных резервуаров (наземных и казематных) на статические и сейсмические виды нагрузок; горизонтальных резервуаров на статические, сейсмические виды нагрузок и на действие воздушной ударной волны; складских трубопроводов на сейсмические нагрузки.

Расчет вертикальных резервуаров проводится на основании следующих предпосылок: жидкость несжимаема и обладает свойствами идеальной жидкости; днище резервуара предполагается жестко связанным с основанием и его скольжение исключено; конструктивные элементы резервуара считаются недеформируемыми в процессе колебательного движения жидкости; изменение вертикальной и горизонтальной составляющих сейсмического воздействия во времени происходит по тому же закону, что и изменение во времени ускорения при движении резервуара.

Расчет резервуаров с учетом сейсмического воздействия выполняется с использованием спектрального метода. При этом сейсмическое воздействие принимается в виде импульса.

Для резервуаров большего объема или при использовании принципиально новых конструктивных решений расчет на сейсмическое воздействие производится:

- при сейсмическом воздействии продолжительным по времени с учетом конвективной составляющей гидродинамического давления в соответствии с методикой, изложенной в [1];

- с использованием прямого динамического расчета пространственной модели сооружения и набора расчетных акселерограмм;

- с учетом особенностей нелинейного деформирования конструкций;

- с учетом представления сейсмического воздействия в виде малых упругих дилатационных и ротационных колебаний в горизонтальной плоскости.

При наличии утвержденной карты сейсмического микрорайонирования, содержащей количественные параметры прогнозируемых сейсмических воздействий, значения расчетных амплитуд ускорений основания, характеристики спектрального состава и нестационарности во времени, расчетные акселерограммы следует принимать в соответствии с данными этой карты.

Расчет казематных резервуаров и горизонтальных резервуаров, устанавливаемых в грунт, на действие обычных средств поражения производится в соответствии с ВСП 36-05-01/МО РФ.

2 Нормативные ссылки

В настоящем нормативном документе использованы ссылки на следующие нормативные документы и стандарты:

Ссылки	Наименование
1. ГОСТ 14249-89	Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность
2. ГОСТ 14782-86	Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые
3. ГОСТ 17032-71*	Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Типы и основные размеры
________________ * На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 17032-2010, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
4. ГОСТ 18442-80	Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования
5. ГОСТ 18895-97	Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа
6. СНиП II-7-81*	Строительство в сейсмических районах
7. СНиП II-23-81*	Стальные конструкции
8. СНиП 2.01.07-85	Нагрузки и воздействия
9. СНиП 2.02.01-83*	Основания зданий и сооружений
10. СНиП 2.02.03-85	Свайные фундаменты
11. СНиП 2.02.04-88	Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах
12. СНиП 2.04.12-86	Расчет на прочность стальных трубопроводов
13. СНиП 3.03.01-87	Несущие и ограждающие конструкции
14. ПБ 03-108-96*	Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов
________________ * На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют ПБ 03-585-03, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
15. ПБ 03-381-00*	Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов
________________ * На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ПБ 03-605-03, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
16. ВСН III-83	Ведомственные нормы проектирования складов для хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей
17. ВСН 2-137-91	Инструкция по проектированию магистральных трубопроводов в сейсмических районах
18. ВНТП 125-84	Ведомственные нормы технологического проектирования складов для хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

3 Расчет и конструирование вертикальных цилиндрических резервуаров

3.1 Расчет вертикальных цилиндрических резервуаров на статические и ветровую нагрузки

3.1.1 Расчет стенки резервуаров на гидростатическое давление

3.1.1.1 Расчет на прочность стенки резервуара следует выполнять по формуле

, (1)

где - кольцевое растягивающее напряжения в -ом поясе стенки резервуара;

- расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести;

- коэффициент условий работы, равный 0,7 для первого пояса резервуара и 0,8 для остальных поясов.

3.1.1.2 Кольцевые растягивающие напряжения в стенке резервуара следует определять по формуле

, (2)

где - коэффициент надежности по нагрузке от гидростатического давления жидкости, принимаемый равным 1,1;

- коэффициент надежности по нагрузке от избыточного давления и вакуума, принимаемый равным 1,2;

- полная высота залива резервуара жидким продуктом;

- кратчайшее расстояние от места соединения стенки с днищем до рассматриваемой точки стенки;

- избыточное давление;

- радиус резервуара;

- толщина -го пояса стенки;

- удельный вес жидкости.

3.1.2 Расчет резервуаров на устойчивость

3.1.2.1 Расчет на устойчивость стенки резервуара, равномерно сжатой параллельно образующим, следует выполнять по формуле

, (3)

где - напряжение в стенке от осевого сжатия (вдоль образующих);

- критическое напряжение в стенке при ее сжатии;

- коэффициент условия работы, равный 1,0.

Напряжение в стенке от осевого сжатия следует определять по формуле

, (4)

где - толщина стенки -го пояса;

- равномерно распределенная погонная нагрузка, приходящаяся на единицу длины периметра стенки резервуара от собственного веса конструкции кровли, стенки, грунтовой засыпки (для казематных резервуаров), снега.

Критическое напряжение в стенке при сжатии вдоль образующих следует определять по формуле

, (5)

где - модуль упругости стали, равный 2,1·10 кг/см;

- коэффициент, определяемый по таблице 1.


Таблица 1 - Значение коэффициента для расчета критического напряжения

	50	100	200	300	400	600	800	1000	1500	2500
	0,30	0,22	0,18	0,16	0,14	0,11	0,09	0,08	0,07	0,06

3.1.2.2 Расчет на устойчивость стенки резервуара при действии равномерного давления, нормального к боковой поверхности, следует выполнять по формуле

, (6)

где - кольцевое сжимающее напряжение в стенке;

- критическое кольцевое напряжение в стенке резервуара;

- то же, что и формуле (3).

Кольцевое сжимающее напряжение в стенке от воздействия вакуума и ветровой нагрузки следует определять по формуле

, (7)

где - расчетная величина вакуума в резервуаре;

- коэффициент надежности по нагрузке от избыточного давления и вакуума;

- коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый равным 1,4;

- коэффициент сочетаний нагрузок, равный 0,9;

- средняя толщина стенки резервуара, определяемая по формуле

,

где - число поясов;

- ветровое давление на стенку резервуара:

,

где - нормативное значение ветрового давления по таблице 5 СНиП 2.01.07;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяемый по таблице 6 СНиП 2.01.07;

- аэродинамический коэффициент, определяемый по приложению 4 СНиП 2.01.07.

Критическое кольцевое напряжение в стенке резервуара следует определять по формуле

, (8)

где - высота стенки резервуара.

3.1.2.3 Расчет стенки резервуара на устойчивость следует проводить с учетом вертикальных осевых и кольцевых напряжений по формуле

, (9)

где - то же, что и в формуле (3);

, - то же, что и в формулах (5), (8).

3.1.3 Расчет узла сопряжения стенки резервуара с днищем

3.1.3.1 Для расчета узла сопряжения стенки резервуара с днищем необходимо определить следующие характеристики:

- цилиндрическую жесткость стенки

, (10)

где - толщина первого пояса стенки резервуара;

- коэффициент Пуассона;

- коэффициент постели стенки

; (11)

- коэффициент деформации стенки

; (12)

- цилиндрическую жесткость днища

, (13)

где - толщина окрайков днища;

- коэффициент деформации днища

, (14)

где - коэффициент постели песчаного основания.

Изгибающий момент и поперечная сила в нижнем узле резервуара определяются в результате решения системы канонических уравнений

(15)

где - соответствует меридиональному изгибающему моменту , действующему на стыке стенки с днищем;

- соответствует меридиональной поперечной силе , действующей на стыке стенки с днищем.

Единичные перемещения стенки резервуара следует определять по формулам

; ; ; ; .

Единичные перемещения днища резервуара следует определять по формулам

; ; ,

где - интенсивность равномерно распределенного гидростатического давления хранимого продукта на днище;

- то же, что и в формуле (4);

и - обозначения те же, что и в формуле (2);

, , , - функции, которые находятся по аргументу из таблицы затухающих функций для расчета балок на упругом основании и цилиндрических резервуаров (приложение А);

- ширина выступа днища за наружную поверхность стенки резервуара.

3.1.3.2 Расчет на прочность стенки резервуара в узле ее сопряжения с днищем следует выполнять по формуле

, (16)

где - напряжение от меридионального изгиба стенки в узле ее сопряжения с днищем;

- коэффициент условий работы для узла сопряжения стенки с днищем, равный 1,2;

- толщина первого пояса стенки резервуара;

- то же, что и в формуле (1).

Для резервуаров, расположенных на песчаной подушке вне казематов, максимальный изгибающий меридиональный момент в стенке, в узле ее сопряжения с днищем, допускается определять по формуле

. (17)

3.1.3.3 Расчет на прочность днища резервуара в узле его сопряжения со стенкой следует выполнять по формуле

, (18)

где - напряжение в днище от радиального изгибающего момента;

- то же, что и в формуле (16);

- радиальный изгибающий момент в днище:

. (19)

При расчете днища в узле его сопряжения со стенкой необходимо учитывать дополнительные напряжения в днище , которые возникают в результате неравномерной осадки грунтового основания в тангенциальном направлении и определяются по таблице 2 в зависимости от относительной осадки (рисунок 1). Промежуточные значения определяются путем интерполяции.

Рисунок 1 - Расчетная схема для определения дополнительных напряжений в днище от неравномерной осадки резервуара

Рисунок 1 - Расчетная схема для определения дополнительных напряжений в днище от неравномерной осадки резервуара

Таблица 2 - Значения дополнительных напряжений в зависимости от неравномерной осадки основания

	0,001	0,0025	0,005	0,0075	0,010	0,015	0,020	0,025
Напряжение , кгс/см, (МПа)	5 (0,5)	25 (2,5)	105 (10,5)	235 (23,5)	410 (41)	1080 (108)	2030 (203)	3430 (343)
Осадки , см, при 600 см	0,6	1,5	3,0	4,5	6,0	9,0	12,0	15,0

Расчет днища с учетом неравномерной осадки в узле его сопряжения со стенкой резервуара следует выполнять по формуле

, (20)

где - приведенное напряжение в днище;

- дополнительное напряжение в днище в тангенциальном направлении от неравномерной осадки;

- то же, что и в формуле (16).

Радиальное напряжение в днище , подсчитанное по формуле (18), вводится в формулу (20) со знаком минус.

3.1.3.4 На угловые швы, соединяющие стенку с днищем, действуют одновременно изгибающий момент и меридиональная поперечная сила .

Расчет на прочность шва, соединяющего стенку с днищем, следует производить на срез по металлу шва от действия момента по формуле

, (21)

где - вертикальные касательные напряжения в сечении шва;

- коэффициент условия работы, равный 1,2;

- коэффициент условий работы шва, равный 1,0;

- расчетное сопротивление металла шва;

- момент сопротивления 1 см длины 2-х угловых сварных швов, соединяющих стенку с днищем, определяемый по формуле

, (22)

где - коэффициент, принимаемый равным 0,7;

- катет углового сварного шва, соединяющего стенку резервуара с днищем;

- момент инерции 1 см длины угловых швов (наружного и внутреннего), определяемый по формуле

. (23)

Расчет на прочность углового сварного шва, соединяющего стенку с днищем, следует рассчитывать на срез по металлу шва от действия поперечной силы в расчетном сечении по формуле

, (24)

где - горизонтальные касательные напряжения в сечении шва.

Расчет прочности углового сварного шва, соединяющего стенку с днищем, на срез следует проводить с учетом совместного действия и по формуле

. (25)

3.2 Расчет вертикальных цилиндрических резервуаров на сейсмическое воздействие

3.2.1 Определение расчетной нагрузки на резервуары от сейсмического воздействия

3.2.1.1 Ординаты эпюр распределения гидродинамического давления жидкости на стенку резервуара от горизонтальной составляющей сейсмического воздействия (рисунок 2) с расчетной величиной ускорения определяются по формуле

. (26)

Максимальные ординаты гидродинамического давления находятся в точках при 0° и 180° (рисунок 2).

Рисунок 2 - Схема гидродинамического давления на стенку и днище резервуара при горизонтальном перемещении с ускорением от сейсмического воздействия

Рисунок 2 - Схема гидродинамического давления на стенку и днище резервуара при горизонтальном перемещении с ускорением от сейсмического воздействия

Гидродинамическое давление на стенку резервуара, вызванное горизонтальной составляющей сейсмического воздействия, следует определять по формуле

, (27)

где - коэффициент, значения которого следует принимать согласно указаниям п.2.5 СНиП II-7 равными 0,1; 0,2; 0,4 соответственно для расчетной сейсмичности 7, 8, 9 баллов;

- ускорение силы тяжести равное 9,8 м/с;

- плотности жидкости, ;

- коэффициент, зависящий от отношения и (рисунок 3а),

- расстояние от днища резервуара до рассматриваемого поперечного сечения стенки, - высота налива жидкости;

- коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения конструкций резервуара, равный 1,0;

- коэффициент динамичности, величину которого следует принимать 1,2.

3.2.1.2 Равнодействующую суммарного расчетного гидродинамического давления на стенку резервуара следует определять по формуле

, (28)

где - коэффициент, определяемый по графику на рисунке 3б в зависимости от величины отношения .

Кратчайшее расстояние от линии действия равнодействующей до днища резервуара (рисунок 2) следует определять по формуле

, (29)

где - высота налива жидкости.

3.2.1.3 При горизонтальном сейсмическом воздействии гидродинамическое давление на днище распределяется линейно (рисунок 2).

Рисунок 3 - Графики для определения коэффициентов k(3) и k(1)

Рисунок 3 - Графики для определения коэффициентов (а) и (б)

Ординаты эпюры гидродинамического давления на днище (возле стенки) определяются по формулам

, (30)

, (31)

где - максимальные ординаты эпюры возле стенки резервуара при 0° и 180°;

- коэффициент, зависящий от величины отношения , определяется по графику на рисунке 4;

- коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения конструкций, принимаемый равным 1,0;

- коэффициент, принимаемый согласно указаниям п.2.5 СНиП II-7;

- ускорение силы тяжести.

Рисунок 4 - График для определения коэффициента k(4)

Рисунок 4 - График для определения коэффициента

Если сейсмическое воздействие предполагается продолжительным по времени, расчет резервуаров необходимо проводить с учетом конвективной составляющей гидродинамического давления в соответствии с методикой, изложенной в [1].

3.2.1.4 Расчетное гидродинамическое давление на стенку резервуара, вызванное вертикальной составляющей сейсмического воздействия (рисунок 5), следует определять по формуле

, (32)

где , , , - то же, что и в формуле (27).

Рисунок 5 - Схема гидродинамического давления на стенку и днище резервуара при его вертикальном перемещении с ускорением

Рисунок 5 - Схема гидродинамического давления на стенку и днище резервуара при его вертикальном перемещении с ускорением

3.2.1.5 Период собственных колебаний корпуса вертикального резервуара при горизонтальном сейсмическом воздействии определяется по формуле

, (33)

где - приведенная масса системы с одной степенью свободы, которая определяется по формуле

, (34)

где - вес жидкости в резервуаре, определяемый по формуле

; (35)

- вес крыши резервуара с оборудованием;

- вес стенки резервуара;

- коэффициент надежности по нагрузке от веса строительных конструкций, равный 1,05;

- то же, что и в формуле (2);

- коэффициент, определяемый по графику на рисунке 3б в зависимости от величины отношения ;

- горизонтальное перемещение верха резервуара от единичной нагрузки, определяемое по формуле

, (36)

где - модуль упругости стали;

- высота резервуара;

- момент инерции поперечного сечения корпуса резервуара:

, (37)

где - толщина стенки (для резервуаров со стенкой переменной высоты ), где - средняя толщина стенки.

Коэффициент динамичности определяется по формуле

. (38)

3.2.1.6 Суммарное значение горизонтальной сейсмической силы, действующей на крышу резервуара, определяется по формуле

. (39)

Суммарное значение горизонтальной сейсмической силы, действующей на стенку резервуара, приложенной на середине высоты стенки, определяется по формуле

. (40)

3.2.1.7 Коэффициент динамичности для балки покрытия резервуара от вертикальной составляющей сейсмического воздействия определяется по формуле

, (41)

где - период собственных колебаний балки ,

где - частота свободных колебаний балки, равная:

, (42)

где - сосредоточенная масса балки, определяемая по формуле , - эквивалентная равномерно распределенная нагрузка на балку, определяемая по формуле ;

- пролет радиальной балки резервуара;

- максимальный момент в балке от нагрузки, со схемой распределения по длине балки в виде трапеции, определяемый по таблице 3 в зависимости от отношения ; - максимальная погонная нагрузка на балку (в месте ее опирания на стенку резервуара), - минимальная погонная нагрузка на балку (в месте ее опирания центральную стойку резервуара);

- перемещение балки от сосредоточенной нагрузки равной единице - , где момент инерции сечения балки.


Таблица 3 - Значение момента в радиальной балке в зависимости от отношения погонных нагрузок на опорах

	0,2	0,3	0,4	0,5

Коэффициент динамичности необходимо принимать не более 2,5.

Опорная реакция радиальной балки в месте ее опирания на стенку резервуара определяется по формуле

. (43)

Опорная реакция радиальной балки в месте опирания на стойку резервуара определяется по формуле

. (44)

Суммарная нагрузка (статическая и сейсмическая), передаваемая на стенку резервуара от радиальной балки, определяется по формуле

, (45)

где - опорная реакция от статических нагрузок;

- коэффициент динамичности, определяемый по формуле (41);

, - то же, что и в формуле (27).

3.2.2 Расчет стенки и днища резервуаров на сейсмическое воздействие

3.2.2.1 Кольцевое растягивающее усилие в стенке от гидродинамического давления, вызванного горизонтальной составляющей сейсмического воздействия, определяется по формуле

. (46)

Кольцевое растягивающее напряжение в стенке от горизонтальной составляющей сейсмического воздействия определяется по формуле

, (47)

где - толщина -го пояса стенки резервуара.

Кольцевое растягивающее усилие в стенке от гидродинамического давления, вызванного вертикальной составляющей сейсмического воздействия, определяется по формуле

. (48)

Кольцевое растягивающее напряжение в стенке от вертикальной составляющей сейсмического воздействия, определяется по формуле

. (49)

Расчет на прочность стенки резервуара от совместного гидростатического и гидродинамического давления следует выполнять по формуле

, (50)

где - коэффициент сочетания для нагрузок от гидростатического и избыточного давления жидкости в резервуаре при расчете на сейсмическое воздействие, равный 0,8;

- кольцевые напряжения, подсчитанные по формуле (2);

- то же, что и в формуле (1).

Расчет на прочность стенки резервуара от совместного гидростатического и гидродинамического давления с учетом хрупкого разрушения следует выполнять по формуле

, (51)

где - коэффициент, равный 1,0;

- коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению, принимаемый равным 1,3;

- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по временному сопротивлению.

3.2.2.2 Расчет стенки на осевое сжатие вдоль ее образующих следует выполнять по формуле

, (52)

где - напряжение в стенке от осевого сжатия (вдоль образующих) от совместного действия статических и сейсмических нагрузок, определяемое по формуле ,

где - равномерно распределенная погонная нагрузка, приходящаяся на единицу длины периметра стенки резервуара от собственного веса конструкции кровли, стенки, грунтовой засыпки (для казематных резервуаров), снега и осевого инерционного сжатия стенки, вызванного вертикальной составляющей сейсмического ускорения в -ом поясе стенки;

- напряжение в стенке вдоль ее образующей, вызванное моментами горизонтальных инерционных сил (, , ) относительно уровня, на котором рассчитываются напряжения в стенке (рисунок 6), определяемое по формуле .

Рисунок 6 - Схема приложения горизонтальных инерционных сил к резервуару

Рисунок 6 - Схема приложения горизонтальных инерционных сил к резервуару

3.2.2.3 Расчет стенки резервуара на прочность с учетом двухосного напряженного состояния следует выполнять по формуле

, (53)

где - коэффициент условий работы, принимаемый равный 0,7 для первого пояса резервуара и 0,8 для остальных поясов.

3.2.2.4 Расчет на устойчивость стенки резервуара с учетом сейсмического воздействия следует выполнять по формуле

, (54)

где - расчетное напряжение в стенке от осевого сжатия, вызванное собственным весом крыши и стенки, грунтовой засыпки (для казематных резервуаров), снега, осевым инерционным сжатием от вертикальной составляющей сейсмического ускорения, определяется по формуле

, (55)

где - равномерно распределенная погонная нагрузка, приходящаяся на единицу длины периметра стенки резервуара от собственного веса конструкции кровли, стенки, грунтовой засыпки (для казематных резервуаров), снега.

При проверке устойчивости должно выполняться условие

, (56)

где , , - то же, что и формуле (5), (8), (7);

- коэффициент условия работы, равный 1,0.

3.2.2.5 Усилия, возникающие в узле сопряжения стенки с днищем, от вертикальной составляющей сейсмического ускорения, а также от совместного действия статической и инерционной сейсмической нагрузок, определяются в соответствии с методикой, изложенной в п.3.1.3.1 настоящего ВСП. При этом в расчете вместо значений , , необходимо подставлять значения, которые учитывают совместное действие указанных нагрузок:

,

, (57)

.

При расчете сопряжения стенки с днищем резервуара с учетом сейсмического воздействия определяются усилия: меридиональный изгибающий момент в стенке , меридиональная поперечная сила в стенке и радиальный изгибающий момент в днище , действующие в узле сопряжения.

3.2.2.6 Расчет стенки в узле ее сопряжения с днищем от совместного действия статических и сейсмических нагрузок выполняется по формуле

, (58)

где - напряжение в стенке от осевого сжатия, определяемое по формуле (55);

- коэффициент условия работы, равный 1,2;

- максимальное сжимающее напряжение вдоль образующей стенки на уровне ее соединения с днищем, возникающее от момента инерционных горизонтальных сил (, , ) относительно места стыка стенки с днищем, определяемое по формуле где - момент равнодействующей относительно места соединения стенки с днищем, определяемый по формуле (рисунок 6);

- напряжение от меридионального изгиба стенки в узле ее сопряжения с днищем от вертикальной составляющей сейсмического ускорения, определяемое по формуле ;

- изгибающий момент в стенке, подсчитанный по методике, изложенной в п.3.1.3.1, с учетом п.3.2.2.5;

, , - значения определяются по формулам (28), (39), (40);

- высота стенки резервуара.

Расчет 1-го пояса стенки резервуара с учетом двухосного напряженного состояния следует выполнять по формуле (53).

3.2.2.7 Расчет днища резервуара от вертикального сейсмического воздействия следует выполнять по формуле

, (59)

где - коэффициент условий работы, равный 1,2;

- толщина окрайков днища;

- изгибающий момент в днище, подсчитанный по формуле (19) с учетом п.3.2.2.5.

3.2.2.8 Расчет днища резервуара с учетом неравномерной осадки при двухосном напряженном состоянии следует выполнять по формуле

, (60)

где - то же, что и в формуле (59);

- дополнительное напряжение в днище в тангенциальном направлении от неравномерной осадки при вертикальном гидродинамическом давлении, определяемое по формуле .

3.2.2.9 Касательное напряжение в сварных швах, соединяющих стенку с днищем, от действия равнодействующей гидродинамического давления и горизонтальных сейсмических сил от веса конструкций (рисунок 6) определяется по формуле

, (61)

где - длина сварного шва соединяющего стенку резервуара с днищем, равная ;

, , - значения определяются по формулам (28), (39), (40).

Касательные напряжения в угловых сварных швах, соединяющих стенку с днищем, при действии вертикальной составляющей сейсмического воздействия следует определять по формулам

,

(62)

,

где - вертикальные касательные напряжения от действия момента от статической и сейсмической нагрузок;

- горизонтальные касательные напряжения от статической и сейсмической нагрузок;

- то же, что и в формуле (22).

Значения , определяются согласно указаниям п.3.2.2.5.

Прочность сварного шва, соединяющего стенку с днищем, от гидростатического и гидродинамического воздействий следует рассчитывать по формуле

, (63)

где - коэффициент условий работы, равный 1,2;

- коэффициент условий работы шва, равный 1,0;

- расчетное сопротивление металла шва.

Пример расчета резервуаров по вышеуказанной методике приведен в [2].

3.2.3 Расчет необходимой величины зазора между поверхностью жидкости и покрытием резервуаров

3.2.3.1 Для исключения возможности гидродинамического удара по покрытию согласно [1] необходимо между уровнем жидкости и покрытием предусмотреть зазор , величина которого определяется по формуле

, (64)

где - коэффициент, определяемый по графику на рисунке 7 в зависимости от параметра, характеризующего затухание и частоты волны первой формы ;

- коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения конструкций, при расчете зазора принимается равным 0,25;

- основание натурального логарифма.

Рисунок 7 - График коэффициента для расчета высоты волны в резервуаре

Рисунок 7 - График коэффициента для расчета высоты волны в резервуаре

3.2.3.2 Частоту волны первой формы колебания жидкости следует определять по формуле

, (65)

где - гиперболический тангенс;

- высота залива резервуара жидкостью;

- радиус резервуара;

- ускорение силы тяжести.

3.2.3.3 Параметр, характеризующий затухание, следует определять по формулам

- при больше 1,0:

, (66)

где - коэффициент кинематической вязкости жидкости;

при меньше 1,0:

, (67)

где - коэффициент, определяемый по графику на рисунке 8.

Рисунок 8 - График коэффициента для расчета резервуара

Рисунок 8 - График коэффициента для расчета резервуара

В расчетах значения радиуса и высоты залива жидкости резервуара необходимо принимать в сантиметрах. Следует использовать следующие значения кинематической вязкости (см/с): вода - 0,009; керосин - 0,03; мазут -1,0; бензин - 0,015; нефть - 0,8; моторное масло - 3,5.

3.2.4 Расчет стенки каземата на давление грунта от горизонтального сейсмического воздействия

3.2.4.1 Нормальное напряжение сжатия в грунтовой засыпке при прохождении продольной сейсмической волны следует определять по формуле

, (68)

где - скорость распространения продольной сейсмической волны в грунтовой засыпке, окружающей каземат;

- коэффициент, принимаемый согласно указаниям п.2.5 СНиП II-7;

- удельный вес грунта;

- период сейсмических колебаний грунта. При отсутствии данных допускается принимать 0,5 секунд.

Максимальное расчетное давление сейсмической волны на стенку каземата (рисунок 9) следует определять по формуле

, (69)

где - коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения стенки (появления 4-х пластических шарниров), равный 0,6;

- коэффициент, зависящий от свойств грунтовой засыпки и жесткости стенки, значение которого допускается принимать 0,9;

- коэффициент динамичности, принимаемый по графику на рисунке 10.

Рисунок 9 - Эпюра сейсмического давления грунта на стенку каземата (фаза сжатия)

1-1

1 - стенка каземата; 2 - стенка резервуара; 3 - фундаментная плита; 4 - фундамент каземата


Рисунок 9 - Эпюра сейсмического давления грунта на стенку каземата (фаза сжатия)

Рисунок 10 - График для определения коэффициента динамичности при расчете обсыпанной грунтом стенки каземата

Рисунок 10 - График для определения коэффициента динамичности при расчете обсыпанной грунтом стенки каземата

Минимальное расчетное давление сейсмической волны сжатия на стенку каземата (рисунок 9) следует определять по формуле

, (70)

где - коэффициент бокового давления, определяемый по таблице 4.


Таблица 4 - Значение коэффициента бокового давления от вида грунта

Наименование грунта
Гравийно-галечные грунты	0,35
Песчаные грунты естественной влажности	0,40
Песчаные грунты водонасыщенные	0,45
Супеси	0,35
Суглинки	0,50
Глинистые грунты плотные	0,30
Глинистые грунты влажные пластичные	0,50

Если стенка каземата имеет переменную толщину, необходимо определять давление и нормальное сжимающее усилие в сечениях на уровне низа, на уровне изменения толщины и на уровне верха стенки. Следует вести расчет отдельно верхнего и нижнего участка, определяя усилия в стенке как среднее арифметическое на верхнем и нижнем участке.

3.2.4.2 Период собственных колебаний стенки определяется по формуле

, (71)

где - частота основного тона колебаний стенки определяется по формуле ;

где - модуль упругости бетона стенки при сжатии;

- радиус стенки каземата;

- момент инерции расчетного сечения стенки каземата, определяемый по формуле ;

- погонная масса, приходящаяся на единицу длины стенки с учетом присоединенной массы грунта, определяемая по формуле ,

где объемный вес батона стенки каземата;

- ширина расчетного сечения стенки каземата;

- толщина стенки каземата.