future.digital
Инженерный.анализ.будущего

Расчет на прочность кровли резервуара противопожарного хранения воды

Главная / Статьи
Расчет прочности кровли вертикального резервуара противопожарного хранения воды выполнен специалистами компании Future Digital по заказу компании FireDrop.
Цель расчёта — подтверждение правильности выбора сортамента и конструктивных решений для установки хранения, в части выполнения условий прочности обечайки и несущих элементов кровли при рабочих нагрузках.
о проекте

Конструкция вертикального резервуара

этап 1
Вертикальный сборный резервуар состоит из стального герметичного корпуса (стенок), крыши и наклонного или плоского днища.
При необходимости резервуар можно снабдить датчиком уровня содержимого или утеплить конструкцию. Конструкция типового резервуара приведена на рисунке ниже.
Как правило такую конструкцию снабжают внутренней и наружной лестницами, технологической площадкой, технологическим люком и патрубками.
Конструкция типового резервуара

Расчет кровли резервуара на прочность

этап 2
Задачами расчёта прочности являются:
  1. определение рабочих нагрузок;
  2. построение модели для последующих расчетов методом конечных элементов;
  3. определение напряжённо-деформированного состояния при рабочих нагрузках;
  4. проверка условий прочности в элементах и деталях резервуара под действием рабочих нагрузок.
Для выполнения расчётов прочности данного резервуара использовался пакет программ ANSYS.
Подготовка геометрической модели произведена при помощи продукта ANSYS SpaceClaim в соответствии с конструкционными размерами.
Построение конечно-элементной сетки выполнено при помощи ANSYS Meshing.
Постановка задачи, выполнение расчёта и обработка результатов производились при помощи продукта ANSYS Mechanical.
Общий вид кровли резервуара

Конструкция вертикального резервуара

Модель резервуара

Генерация сетки конечных элементов

этап 3
Модель резервуара разбиваются на 354 605 конечных элементов.
Сетка КЭ по критерию Element Quality имеет значение близкое к единице, следовательно, обладает высоким качеством.
Сетка конечных элементов

Расчетная схема

этап 4
Снеговые и ветровые нагрузки рассчитываются и назначаются согласно «СП 20.13 330.2016. Свод правил. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07−85»
Для расчета предварительно напряженно-деформированного состояния конструкции назначается сила гравитации, гидростатическое давление воды на стенки резервуара, а также снеговое и ветровое воздействие, как показано на рисунке ниже.
Расчетная схема приложения нагрузок

Результаты расчета

этап 5
Результаты расчета представлены графически в виде изоповерхностей на геометрической модели с приведенной шкалой, на которой представлено взаимное соответствие между цветом и цифровыми данными.
Эпюра деформации несущей конструкции
Эпюра внутренних напряжений несущей конструкции
Эпюра деформации центральной опоры (Масштаб х40)
Эпюра напряжений центральной опоры, вид сверху (Масштаб х40)
Эпюра напряжений центральной опоры, вид снизу (Масштаб х40)
Эпюра напряжений боковых опор (Масштаб х40)

Заключение

В результате расчета определено напряженно-деформированное состояние конструкции, построены поля максимальных перемещений, деформаций и внутренних напряжений.
Результаты расчета кровли резервуара противопожарного запаса воды на прочность показали, что максимальное эквивалентное напряжение, возникающее в несущих профилях, не превышает допускаемого значения и выдерживают нагрузку с запасом прочности в 40%.
При этом нагрузка на соединительные элементы боковых опор оказалась слишком высокая и в них наблюдаются области текучести. Необходимо внести конструктивные изменения данных соединительных элементов либо применить их более прочные аналоги.
Соответствующие корректировки были внесены в конструкторскую документацию и позволили избежать дополнительных дорогостоящих работ по исправлению поломок и репутационных издержек в будущем.

Больше расчетов

статьи проектов
Читать подробнее
Читать подробнее

Расчет датчика на устойчивость к случайным вибрациям

Выполнение проверочного расчета прочности основных частей рельсового датчика...
Читать подробнее
Читать подробнее

Расчет на прочность и сейсмостойкость опорной башни совмещенной факельной системы со встроенными сепараторами

Выполнение проверочного расчета прочности основных частей опорной башни с учетом снеговых, ветровых и сейсмических нагрузок…
Читать подробнее
Читать подробнее

Расчет и подбор мачт ограждения поля для гольфа

Определение значения нагрузок, приходящихся на мачты ограждения спортивной площадки и их опоры, выбор наиболее надежных…