Đồ án thiết kế bể chứa, Đồ án bể chứa

Đồ án thiết kế bể chứa, Đồ án bể chứa Đồ án thiết kế bể chứa, Đồ án bể chứa Đồ án thiết kế bể chứa, Đồ án bể chứa Đồ án thiết kế bể chứa, Đồ án bể chứa Đồ án thiết kế bể chứa, Đồ án bể chứa Đồ án thiết kế bể chứa, Đồ án bể chứa

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 4

1.1 Khái niệm chung 4

1.2 phân loại bể chứa 4

1.3 Tình hình xây dựng bể chứa ở nước ta 6

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ THIẾT KẾ 7

2.1 Thông số thiết kế 7

2.2 Tiêu chuẩn và quy phạm phục vụ cho việc thiết kế 7

2.2.1 Tiêu chuẩn tính tải trọng: 7

2.2.2 Quy phạm thiết kế thân bể chứa: 7

2.2.3 Tiêu chuẩn vật liệu cho thân bồn 8

2.2.4 Tiêu chuẩn vật liệu cho thép gia cường và họng ống 8

2.2.5 Tiêu chuẩn vật liệu cho giá đỡ bồn 8

2.3 Các loại vật liệu dùng trong thiết kế 8

2.3.1 Vật liệu dùng để thiết kế thân bể chứa: 8

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ BỂ CHỨA THEO QUY PHẠM 9

3.1 Tính toán các loại tải trọng tác dụng lên bể chứa 9

3.1.1 trọng Tải gió: 9

3.1.1.1 Xác định hế số khí động c 10

3.1.1.2 Tính diện tích chắn gió hiệu quả 11

3.1.1.3 Tải trọng gió tác dụng lên bể chứa 11

3.1.2 Tải trọng của kết cấu phụ trợ 11

3.1.3 Tải trọng do áp lực thuỷ tĩnh của chất lỏng 11

3.2 Tính toán chiều dày thép thân bể 13

3.2.1 Tính toán chiều dày thân bể chịu áp lực trong 13

3.2.2 Tính toán chiều dày thành bể chịu áp lực ngoài 16

3.2.3 Tính toán chiều dày thành bể trong điều kiện vận hành ứng suất nén 18 3.2.4 Tính toán chiều dày thân bể có xét đến tải trọng gió 19

3.2.5 Tính toán chiều dày thân bể trong điều kiện thử tải 20

3.2.6 Tính toán trọng lượng bản thân bể 22

3.3 Thiết kế lỗ mở trên thành bể ( lỗ người chui và họng ống ) 22

ĐỒ

ĐỒ ÁN ÁN BỂ BỂ CHỨA

VIỆN

VIỆN XÂY XÂY DỰNG DỰNG CÔNG CÔNG TRÌNH TRÌNH

BIỂN

1

NHÓM

NHÓM THỰC THỰC HIỆN HIỆN : : NHÓM NHÓM

LỚP : :

53CB1

3.3.1 Lựa chọn hình dáng lỗ mở trên thân bể chứa: 22

3.3.2 Lựa chọn kích thước của các lỗ mở 22

3.3.3 Tính khoảng cách các lỗ mở 23

3.3.4 Lựa chọn giải pháp thiết kế lỗ mở 23

3.3.5 Lựa chọn vật liệu cho thành lỗ mở và gia cường: 24

3.3.6 Tính chiều dày của thành lỗ mở 25

3.3.7 Tính toán gia cường 26

3.3.7.1 Yêu cầu về diện tích gia cường , A R 27

3.3.7.2 Tính toán khả năng tự gia cường của thành bể và thành lỗ mở 28

3.3.7.3 Giới hạn khu vực gia cường 29

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU ĐỠ BỂ VÀ HỆ GIẰNG CHO KẾT CẤU ĐỠ BỂ 35

4.1 Thiết kế kết cấu đỡ bể 35

4.1.1 Tính toán tải trọng tác dụng lên hệ kết cấu đỡ bể chứa 35

4.1.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng kết cấu đỡ bể chứa: 36

4.1.4 Thiết kế hệ thống cột đỡ bể chứa 36

4.1.4.1 Lựa chọn số trụ đỡ cho bể chứa 36

4.1.4.2 Vật liệu làm trụ đỡ 36

4.1.4.3 Liên kết giữa trụ và bể chứa 37

4.1.4.4 Liên kết giứa các trụ đỡ với nhau: 37

4.1.4.5 Tính toán các đặc trưng hình học của cột đỡ 37

4.1.4.6 Kiểm tra tại mặt cắt A-A tại đầu cột: 38

4.1.4.7 Kiểm tra tại mặt cắt B-B ở chân cột 43

4.2 Tính toán và thiết kế hệ thanh giằng có tăng đơ để chống tải trọng ngang 48 4.2.1 Tính toán lực kéo thanh giằng 49

4.2.8 Kiểm tra ứng suất kéo trong thanh giằng 50

4.2.8 Tính toán chốt ( cho chi tiết 1 ) 50

4.2.8 Tính toán chi tiết 1 51

4.2.8 Tính toán và kiểm tra tấm nối thanh giằng 52

4.2.8 Lựa chọn tăng đơ 53

4.2.7 Tính toán tấm đệm chân cột 53

4.2.8 Tính toán liên kết hàn: 55

CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ MÓNG CHO BỂ 58

5.1 Lựa chọn phương án móng 58

5.2 Xác định tải trọng 58

5.3 Lựa chọn sơ bộ kích thước cọc 58

5.4 Số liệu địa chất 58

5.5 Xác định độ sâu đáy đài .60

5.6 Xác định sức chịu tải của cọc: 61

5.7 Xác định số lượng cọc trong móng 63

5.8 Tính số lượng và bố trí cọc 64

5.9 Tính toán kiểm tra cọc 65

5.10 Kiểm tra đài cọc: 66

5.10.1 Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng – điều kiện đâm thủng 66

5.10.2 Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – tính cốt thép đài 67

CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ BẰNG MÁY TÍNH 69

6.1 Tải trọng tác dụng lên bể 69

6.1.1 Tải trọng bản thân của bể chứa 69

6.1.2 Tải trọng của LPG chứa trong bể chứa 69

6.1.3 Tải trọng nước khi thử áp lực 69

6.1.5 Áp lực của chất lỏng 69

6.1.6 Tải trọng gió tác dụng lên thân bể 69

6.2 Tổ hợp tải trọng 70

6.3TÍNH TOÁN TRÊN SAP 2000 71

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.Khái niệm chung

Các công trình xây dựng dùng để chứa đựng các sản phẩm chất lỏng, chất khí,các vật liệu dạng hạt, ví dụ như : sản phẩm dầu (xăng, dầu hoả, …), khí hoá lỏng,nước, axit, cồn công nghiệp, các vật liệu hạt, … được gọi là bể chứa Các bể chứa này

có thể có áp lực thấp, áp lực thường, hay áp lực cao

Tuỳ vào công năng của từng bể, vào yêu cầu sử dụng cũng như các yêu cầu vềkinh tế, thi công, người ta có các loại hình bể thích hợp Việc phân loại bể chủ yếu căn

cứ vào hình dáng và áp lực của nó

1.2 phân loại bể chứa

* Theo hình dáng của bể gồm có :

- Bể chứa hình trụ ( trụ đứng, trụ ngang – hình vẽ )

- Bể hình cầu, hình giọt nước, …(xem hình vẽ dưới)

Hình 1.1Bể chứa trụ đứng Hình 1.2 Bể chứa trụ ngang

Bể chứa trụ đứng : Thể tích chứa có thể rất khác nhau, từ 100 đến 20000 m3 (chứaxăng ), thậm chí tới 50 000 m3 ( chứa dầu mazút, …) Bể trụ đứng có thể dùng mái cócột chống hay không có cột chống, có ưu điểm là đơn giản khi chế tạo và lắp ghép,

dung tích chứa lớn, kinh tế Nhưng thường chỉ chứa được các chất lỏng hay khí có áp suất thường hoặc không cao lắm

Bể chứa trụ ngang : Cũng có các ưu điểm như bể chứa trụ đứng như đơn giản khi

chế tạo và lắp ghép, đặc biệt có thể chế tạo tại nhà máy rồi vận chuyển đến công trình,khả năng chịu áp lực cao, nhưng thể tích chứa nhỏ (50 – 500 m3 ), chứa gas, xăng, hơihoá lỏng… )

Hình 1.3 Bể chứa cầu Hình 1.4 Bể chứa hình giọt nước

Bể chứa cầu : Dùng để chứa hơi hoá lỏng với áp suất dư Pd = 0.25 – 1.8 MPa, chúng

có ưu điểm là chịu được áp suất cao, giảm tổn thất mất mát do bay hơi, ứng suất đềutheo các phương, tuy nhiên rất khó khăn khi chế tạo, mặc dù vậy do những ưu điểm màkhông bể nào sánh được nó vẫn được sử dụng một cách rộng rãi trong thực tế

Bể chứa hình giọt nước : Lấy hình dạng hợp lý theo sức căng mặt ngoài của giọt

nước, bể chứa hình giọt nước dùng để chứa xăng có hơi đàn hồi cao Pd = 0.03 – 0.05MPa, về cơ bản nó cũng có những ưu và nhược điểm như bể chứa cầu

Bể chứa áp lực cao : khi áp lực dư Pd/ 0.002 Mpa

* Ngoài ra còn có cách phân loại theo vị trí trong không gian : cao hơn mặt đất (đặt trêngối tựa), trên mặt đất , ngầm , nửa ngầm dưới đất hoặc dưới nước

Như vậy, bể chứa với những ưu điểm riêng của nó là những công trình xâydựng phục vụ đắc lực cho đời sống kinh tế xã hội Chúng ngày càng hoàn thiện đápứng ngày một cao về yêu cầu sử dụng Việc nghiên cứu, ứng dụng nó, làm cho nó ngàycàng phát huy vai trò của mình là rất cần thiết đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nềnkinh tế hiện đại

1.3 Tình hình xây dựng bể chứa ở nước ta

Ở nước ta, bể chứa mới chỉ xuất hiện từ cuối thế kỉ XIX, đầu thế kỉ XX, chủ yếulúc đầu phục vụ cho công cuộc khai thác thuộc địa của Pháp Trong suất mới thập kỉtiếp theo do chiến tranh, do công nghiệp phát triển chậm chạp bể chứa ít phát triển, chủyếu chỉ phục vụ cho xăng dầu, quân sự Gần đây cùng với sự phát triển của đất nước,hàng loạt dự án, nhà máy ra đời có nhu cầu sử dụng bể chứa, đời sống nhân dân ngàymột nâng cao nhu cầu xăng dầu, gas cũng theo đó mà tăng vọt Nhu cầu bể chứa trởnên cấp thiết, bể chứa trở thành công trình xây dựng phổ biến trong xã hội Tuy nhiênchủ yếu vẫn là các bể chứa trụ đứng, chúng ta đã thiết kế và thi công những bể chứadung tích 25 000 m3 (Cát Lái – Thành phố Hồ Chí Minh ), những bể chứa dưới 10000

m3 được sử dụng một cách phổ biến như ở Nhà Bè, Cần Thơ, Hải Phòng, Vũng Tàu,

Hồ Chí Minh ….còn bể chứa cầu, hình giọt nước gần như phải mua của nước ngoàihay trong nước mới chỉ có thiết kế (bể chứa cầu do trong nước thiết kế mới chỉ thicông ở trong TP Hồ Chí Minh) Nhu cầu xây dựng bể chứa cầu để chứa khí hoá lỏngcòn rất cấp bách Bể chứa ở nước ta vẫn còn nhỏ và phân tán, xu hướng xây dựng các

bể chứa có áp lực cao hay các bể chứa có dung tích lớn đang phát triển .

3 3 5511, 464

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ THIẾT KẾ2.1 Thông số thiết kế

- Kiểu bể : Bể cầu bằng thép đặt trên hệ trụ đỡ

0,504.0,9= 5511, 46(m3 )

- Bán kính trong của bể : Ri= = 10,96 (m)

- Trọng lượng riêng lớn nhất của LPG γ : 0,56 (T/m3)

- Trọng lượng riêng nhỏ nhất của LPG γm : 0,504 (T/m3)

- Áp suất trong thiết kế PTK : 1,6 (N/mm2)

- Áp suất ngoài thiết kế Potk : 0,1 (N/mm2)

- Chiều dày ăn mòn cho phép bên trong Δi : 1,5(mm)

- Chiều dày ăn mòn cho phép bên ngoài Δo : 0,5(mm)

- Kiểm tra bằng tin Rơnghen : Toàn bộ chiều dài đường hàn 100%

- Sức chứa lớn nhất của bể : 90% thể tích bình

2.2 Tiêu chuẩn và quy phạm phục vụ cho việc thiết kế

2.2.1 Tiêu chuẩn tính tải trọng:

Tính tải trọng gió theo : Tải trọng và tác động TCVN 2737-1995.(TL[4])

2.2.2 Quy phạm thiết kế thân bể chứa:

Thành bể được thiết kế theo quy phạm : ASME section VIII DIVISION 2.(TL[1])

2.2.3 Tiêu chuẩn vật liệu cho thân bồn

Tiêu chuẩn vật liệu ASTM A516 Gr 70 (TL[2]) Tiêu

chuẩn vật liệu ASME section II part D (TL[3])

2.2.4 Tiêu chuẩn vật liệu cho thép gia cường và họng ống

Tính toán theo tiêu chuẩn vật liệu ASTM A516 Gr 70 (TL[2])

2.2.5 Tiêu chuẩn vật liệu cho giá đỡ bồn

Tính toán theo tiêu chuẩn vật liệu API 5L (TL[5])

2.3 Các loại vật liệu dùng trong thiết kế

2.3.1 Vật liệu dùng để thiết kế thân bể chứa:

Loại thép tấm A516 Gr70, có các đặc tính kỹ thuật sau:

- Trọng lượng riêng : γ = 7,85 (T/m3)

- Giới hạn chảy thiết kế Sy = 260 Mpa = 260 ( N/mm2 )

- Giới hạn bền thiết kế St = 485 Mpa = 485 ( N/mm2 )

- Mô đun đàn hồi : E= 2.1.105MPa= 2.1.105 (N/mm2)

Theo appendix 2 ( ASME section II part D ) , Tra bảng Table 2 – 100 (a ) ta sẽ lấy :

- Giới hạn chảy thiết kế 2 S = 2 x 26 0 = 1 7 3, 33 ( N/mm2 )

3 y

- Giới hạn bền thiết kế 1 S = 1

3

x 48 5 = 16 1,6 ( N/mm2 )Lấy giá trị nhỏ hơn

Vậy ta lấy giá trị Sm = 161,6 ( N/mm2 ) để tính toán

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BỂ CHỨA THEO QUY PHẠM3.1 Tính toán các loại tải trọng tác dụng lên bể chứa

3.1.1 Tải trọng gió:

Tải trọng gió được tính theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995

Giá trị tiêu chuẩn thành phẫn tĩnh của tải trọng gió :

Trong đó :

- Wg : Giá trị tiêu chuẩn thanh phần tĩnh của tải trọng gió

- Wo : Giá trị của áp lực gió theo vùng

- k : Là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5 (TCVN 2737 – 95 )

- c : Hệ số khí động lấy theo bảng 6 (TCVN 2737 – 95 )

- As là diện tích chắn gió hiệu quả ( m2 ) As

= π.(Ro.sinβ )2

- Ro là đường kính ngoài của bể chứa

- Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2

Xác định hệ số k :

Trọng tâm bể có cao độ : h= Ri+ ao= 10,96+ 2=12,96 (m)

Trong đó :

- Ri: Bán kính trong của bể chứa, Ri = 10,96 (m)

- a0: khoảng cách từ cốt 0.00 đến đáy bể chứa, ao = 2(m)

Tra bảng 5 ( TCVN 2737 -95 ) với dạng địa hình B ta có : k=1,05

3.1.1.1 Xác định hế số khí động c :

Do bể chứa có dạng hinh cầu nên tra bảng 6, tương ứng với sơ đồ 32, ta có

Hệ số rây non Re= 0,88.d W k.γ 105 = 0,88.2.10,96 115.1, 05.1, 2.105

Re= 232,2.105> 4.105.Với d= 2.Ri là đường kính khối cầu, (m)

Bảng 3.1 -Bảng chỉ dẫn hệ số khí động tại một số điểm ứng với góc β

3.1.1.2 Tính diện tích chắn gió hiệu quả:

Diện tích chắn gió hiệu quả được tính theo công thức sau;

Tải trọng gió tác dụng lên bể chứa là Wg = 164085 ( N )

3.1.2 Tải trọng của kết cấu phụ trợ

Các loại kết cấu phụ trợ như : ống công nghệ, sàn công tác, cầu thang lênxuống, họng ống , trong qua trính bảo dưỡng công nhân sữa chữa kiểm tra, gây ra tácdụng lên bể chứa và tổng tải trọng các kết cấu phụ trợ là:

G3= 12 (T) =12000.9,81= 117720 (N)

3.1.3 Tải trọng do áp lực thuỷ tĩnh của chất lỏng

Tính chiều cao h chất lỏng ( chất lỏng chiếm 90% thể tích bể ) :

S1

S2

- a là khoảng cách từ mặt chất lỏng đến tâm bể (m )

- Ri là bán kính trong của bể ( m )

- Vc là thể tích phần chỏm cầu không chứa chất lỏng

- V là thể tích bể chứaGiải phương trình trên ta có nghiệm m = 4,29 (m )

Vậy chiều cao cột chất lỏng là :

H = 2.R – m = 2.10,96 – 4,29 = 17,63 (m )

Áp lực thủy tĩnh được xác định theo công thức :

P i=g h 9,81 ( N/mm2 ) ( 3.3 )

1000Trong đó :

- γ là trọng lượng riêng của chất lỏng chứa trong bể (T/m3 )

- Pi là áp suất thủy tĩnh ứng với mực chất lỏng trong bể (N/mm2 )

- h là chiều cao cột chất lỏng ( m) Với γ = 0,56

(T/m3 ) ta có bảng kết quả sau :

Bảng 3.2: Tính áp lực thuỷ tĩnh và tổng áp lực tại các điểm

1

tính θ ( độ )

Mức chấtlỏng (m)

Áp lựcthủy tĩnh

Pi(N/mm2)

PiTK(KN/m2)

Tổng áplựcP(N/m2)

A 55o 0,383 0,002 1,6 1,602

3.2 Tính toán chiều dày thép thân bể

3.2.1 Tính toán chiều dày thân bể chịu áp lực trong

Theo phần AD-202 (TL[1]), ta có công thức tính chiều dày bể chứa:

- t: Chiều dày thành bể tính toán (mm)

- P: Tổng áp lực trong tính toán tại điểm đang xét, (N/mm2) P = Pi +Ptk

- Ptk là áp suất thiết kế trong bể chứa 1,6 ( N/mm2 )

- Pi là áp suất thủy tĩnh ứng với mực chất lỏng trong bể (N/mm2 )

- F: Lực dọc theo phương thẳng đứng trong các tấm thép thành

bể có giá trị dương khi gây kéo trong thành vỏ(N/mm)

- R: Bán kính trong của bể chứa không tính đến ăn mòn (mm)

- S Là ứng suất giới hạn mà phần tử vỏ có thể chịu được Tính theo công thức: S= k.Sm (N/mm2 )

- k: Hệ số được lấy theo bảng AD150.1(TL[1])

k=1 ứng với tổ hợp tải trọng:áp suất thiết kế, tải trọng bản thân và tải trọng phụ trợ,áp lực thuỹ tĩnh

=

k=1,2 ứng với tổ hợp trên và thêm tải trọng gió.

- Sm là ứng suất giới hạn thiết kế vật liệu , Sm= 161,66 (N/mm2)

- c : Giá trị chiều dày ăn mòn cho phép, bao gồm ăn mòn bên trong và bên ngoài c=1,6+0,5=2,1(mm)

a) Tính toán sơ bộ bề dày thành bể ( chỉ tính với áp lực trong tính toán )

Áp dụng công trên ta có bảng tính chiều dày thân bể tại 1 số điểm với :

θ ( độ ) Mức chất

lỏng (m)

Áp lực thủy tĩnh

Tổng áplựcP(N/m2)

t( mm )

Giả sử đã biết chiều dày thành bể chứa là t= 60 ( mm )

Ta thiết lập được công thức sau để tính lực dọc trong phần tử vỏ :

2π R2 (1 − cosθ ).t.γ

F = F1 +F2 ( 3.8 )

Áp dụng công thức ( 3.6 ) đối với điểm A ,B

Áp dụng công thức ( 3.7 ) đối với điểm C

Với C = 2,1 (mm ) ; Ri = 10,96 ( m ) ; s= 161,66 ( N/mm2 )

Ta có bảng kết quả sau :

Bảng 3.5: giá trị chiều dày phần tử vỏ với lực kéo F

Điểmtính θ( độ)

Tổng áplực( N/mm2 )

F(N/mm

t( mm )

3.2.2 Tính toán chiều dày thành bể chịu áp lực ngoài

Theo phần AD-320 TL([2]) ta có trình tự các bước tính như sau:

a) Các bước tính toán:

Bước 1: Giả thiết 1 giá trị của t và tính bán kính ngoài của bể, tính toán giá trị

hệ số A theo công thức sau:

A =0,125

R o / t

Bước 2: Sử dụng giá tri hệ số A trong bước 1 tra theo đồ thị ở chart in Subpart 3

of section II part D cho loại vật liệu tính toán Xảy ra hai trường hợp:

A nằm ở bên trái đồ thị thì tính tiếp theo bước 5

A nằm ở bên phải đồ thị thì chuyển sang bước 3

Bước 3: Di chuyển đường gióng giá trị của A theo phương đứng cắt với đườngnhiệt độ tại một điểm từ điểm này tiếp tục di chuyển sang phải theo phương ngang đọcgiá trị hệ số B

Bước 4 : sử dụng giá trị của B trong bước 3 tính áp lực ngoài lớn nhất cho phép

Pa theo công thức sau:

Nếu Pa lớn hơn P thi thỏa mãn còn ngược lại thì chòn t khác và tính lạiTrong đó :

- A là hệ số dung tra đồ thị

- B là hệ số

- Pa là áp suất ngoài lớn nhất cho phép ( N/mm2 )

- P là áp suất ngoài thiết kế ( N/mm2 )

- Ro là đường kính ngoài của

giả sử chọn chiều dày thành bể là : t= 60 mm

Đường kính ngoài của bể chứa là : Ro= 10960 +60=11020 (mm)

φι A = 0,125

.60 = 6,81.10−411020

Tra đồ thị chart in Subpart 3 of section II part D ta thấy A nằm bên trái đồ thị

Giá trị áp suất ngoài cho phép lớn nhất là :

Kết luận : vậy chiều dày thành bể t = 60 ( mm ) đủ để chịu áp suất ngoài thiết kế

3.2.3 Tính toán chiều dày thành bể trong điều kiện vận hành ứng suất nén

Theo bảng tính điểm B là điểm chịu ứng suất nén dọc trục lớn nhất Cho nên ta

đi kiểm tra chiều dày tại B trong điều kiện vận hành ứng suất nén

Theo phần AD-340 (TL[1]) ta có các bước tính toán như sau :

Giả thiết chiều dày thân bể là : t= 60 mm

Nếu A nằm phía bên phải của đường đồ thị ,Tra đồ thị được B

Nếu A nằm bên trái của đường đồ thị thì B được tính theo công thức :

B =A.E 2

Bước 3: So sánh giá trị của B với lực dọc tính toán tại C

Nếu B > F thì thành đủ dày để chống lại ứng suất nénGiả thiết chiều dày thân bể là : t= 60 mm

Vậy thành bể đủ chiều dày để chống lại ứng suất nén.

3.2.4 Tính toán chiều dày thân bể có xét đến tải trọng gió

Tính ứng suất do gió gây ra ở thành bể ( tại điểm ở giữa thành bể )

Tổng tại trọng gió tác dụng lên bể là :

∈ R o ↓ ˙˚

⊄

⊆

t =0, 265 = 0, 0044 ( N/mm)60

Tổng lực nén trong phần tử vỏ :

Ftt = Fg + F = 0,0044 + 53,468 = 53,47 ( N/mm )Trong đó :

- Fg là giá trị lực do gió gây ra ( N /mm )

- F là lực dọc do tải trọng bản thân bể và các thiết bị phụ trợ ( N/mm )

- t là chiều dày thành bể ( mm )

Ta thấy Ftt = 53,47 < B = 71,5 ( N/mm)

Kết luận : Thân bể đảm bảo chịu lực với chiều dày t=60mm.

3.2.5 Tính toán chiều dày thân bể trong điều kiện thử tải

Theo AD 151.1 ( TL(1) ), ta tính chiều dày thành bể trong điều kiện thử áp lựcnước

- Lấy Áp suất thử tải : Pt= 1,5.PiTK = 1,5.1,6 = 2,4(N/mm2)

- Giới hạn bền cho phép của vật liệu: S= 0,9.Sy = 0,9.260 = 234 (N/mm2)

- Chiều dày ăn mòn cho phép bên trong và bên ngoài: C

=2,1 mm Tính bề dày thành bể theo công thức (2.7 )

g

- hi: Chiều cao cột chất lỏng từ đỉnh bể chứa đến điểm tính toán.

- γn : Trọng lượng riêng của nước, γn= 1 (T/m3)

thay các số liệu vào ta có kết qua trong bảng sau, với F là lực kéo

Bảng 3.6 : tính chiều dày thân bể trong điều kiện thử áp lực

Điểm tính θ( độ)

Áp lựcthủy tĩnh

Pi(N/mm2)

Áp suấtthử tải

Pt(N/mm2)

Tổng áplựcP(N/mm2)

Nhận xét : Ta thấy bề dày thành bể trong điều kiện thử áp lực có giá trị lớn hơn

bề dày trong trường hợp còn lại do vậy ta sẽ chọn chiều dày thành bể như sau :

Bảng 3.7 : chiều dày thân bể đã thiết kế đảm bảo

Tấm nắp Từ điểm A trở lên 62

Tấm xích đạo Giữa điểm A - B 64

Tấm đáy Từ điểm C trở xuống 66

ĐỒ

ĐỒ ÁN ÁN BỂ BỂ CHỨA

VIỆN

VIỆN XÂY XÂY DỰNG DỰNG CÔNG CÔNG TRÌNH TRÌNH

BIỂN

3.2.6 Tính toán trọng lượng bản thân bể:

Trong lượng bản thân bể chứa tính theo công thức sau:

Trong đó :

G1= 4 .π ((R + t )

3 − R3 ).γ

+ ttb: Chiều dày trung bình của bể chứa, ttb= 64 mm

+ Ri: Bán kính trong của bể chứa, Ri= 10,96 ( m )Thay số :

G1= 4 .π ((10,96 + 0, 064)3 −10,963 ).7,85 = 762,8 ( T )3

3.3 Thiết kế lỗ mở trên thành bể ( lỗ người chui và họng ống )

Tính toán thiết kế lỗ mở trên thân bể chứa theo phần AD-5 TL([1])

3.3.1 Lựa chọn hình dáng lỗ mở trên thân bể chứa:

Lỗ có hai hình dạng chủ yếu là hình elip và hình tròn Tốt nhất là dạng hìnhtròn ( dễ tính toán gia cường và kiểm tra ) Do vậy ta chọn hình dáng lỗ ngườichui và họng ống là dạng hình tròn

3.3.2 Lựa chọn kích thước của các lỗ mở:

ĐỒ

ĐỒ ÁN ÁN BỂ BỂ CHỨA

VIỆN

VIỆN XÂY XÂY DỰNG DỰNG CÔNG CÔNG TRÌNH TRÌNH

BIỂN

i

- d: Là đường kính trong lớn nhất của lỗ mở ( mm )

- D: Là đường kính trong của bể chứa ( mm )

- lc : Thành phần khoảng cách theo phương chu vi của bể

- ll : Thành phần khoảng cách theo phương dọc bể

- ri : Bán kính trong của hai lỗ mở liền kề nhau

Do bể chứa có dạng hình cầu nên thành phần khoảng cách theo phương dọc bể

ll= 0 Suy ra công thức trên có thể viết lại như sau:

l c ≤ 2.ℜr i

3.3.4 Lựa chọn giải pháp thiết kế lỗ mở :

Lỗ mở không cần gia cường , phải thoã mãn yêu cầu sau:

- Rm: Bán kính thực của bể chứa, Rm= 10960 +0,5.64 = 10992(mm)

Thay số ta có :

d ≤ 0, 25

= 209, 68 (mm)

Nhận xét: Ta thấy đường kính lỗ mở không cần gia cường như tính toán trên làquá nhỏ, không đảm bảo đường kính cho lỗ người chui Do vậy ta chọn phương án

thiết kế lỗ mở có gia cường.

3.3.5 Lựa chọn vật liệu cho thành lỗ mở và gia cường:

a) Lựa chọn vật liệu cho thành lỗ mở:

Vật liệu sử dụng cho việc chế tạo miệng lỗ phải thoã mãn điều kiện sau:

S T

≥ 1,5

S Y

Trong đó:

- ST: Giới hạn bền của vật liệu ( N/mm2 )

- SY: Giới hạn chảy dẻo của vật liệu ( N/mm2 )Chọn loại thép : A516 Gr70 có:

ST = 485(MPa) = 485(N/mm2)

SY = 260(MPa) = 260(N/mm2)

Xét tỹ số : S T =485 = 1,865 ≥ 1,5

S Y 260 thoã mãn điều kiện

kết luận: Chọn loại vật liệu A516 Gr70 dùng để chế tạo thành lỗ mở.

b) Lựa chọn thép gia cường :

Vật liệu gia cường phải thoã mãn các điều kiện sau:

- Cường độ thép gia cường phải lớn hơn 80% cường độ thép chế tạo bể chứa

- Vật liệu sử dụng thoã mãn điều kiện sau:

(αr −αv ).∆T ≤ 0, 0008

Trong đó :

- αR: Hệ số giản nở vì nhiệt danh nghĩa của vật liệu gia cường ởnhiệt độ thiết kế.Tra bảng TE-1,TE-2, TE-3 Subpart 2, ASMEsection II part D

- αV : Hệ số giản nở vì nhiệt danh nghĩa của vật liệu bể dưới nhiệt

độ thiết kế Tra bảngTE-1,TE-2, TE-3 Subpart 2, ASME section

II part D

- ∆T : Nhiệt độ vận hành biến thiên trong khoảng từ 21o C đến nhiệt

độ thiết kế

Ta thấy phương án tốt nhất là chọn thép gia cường cùng với loại thép chế tạo thành bể

Kết luận: Chọn loại vật liệu A516 Gr70 dùng để gia cường lỗ mở.

3.3.6 Tính chiều dày của thành lỗ mở :

Chiều dày thành lỗ mở được tính toán như chiều dày của thân bể chứa Tuy nhiên ở đây thành lỗ mở chỉ chịu áp lực trọng

Công thức tính chiều dày thành lỗ mở :

- S : Giới hạn chảy dẻo của thép thành lỗ mở, (KN/mm2)

- tn: là chiều dày thành họng ống được lựa chọn, (mm)

- C là chiều dày ăn mòn cho phép , C = 2,1 ( mm )

+

3.3.7 Tính toán gia cường

Bảng 3.8 : Thống kê kích thước lỗ và chức năng của chúng

Chi tiết cỡ( in) dn

chất lỏng

T5A,T5B,T5C 6,00 152,40 155,6 Van giảm ápT6 2,00 50,80 54 thao tác tay và dự phòngT7 2,00 50,80 54 thao tác tay và dự phòng

B9 3,00 76,20 79,4 Lấy mẫu phỉa trên lỗ

người chuiM2 20,00 508,00 511,2 Lỗ người chui phía dưới

Bảng 3.9 : Bảng tính chiều dày của thành lỗ mởChi tiết dn (mm) dci(mm) Góc, θ P (Mpa) trn (mm) tn (mm)

φι AR = dci.tr.FTrong đó :

- dci là đường kính trong của lỗ mở có kể đến ăn mòn (mm )

- tr là chiều dày yêu cầu nhỏ nhất của bể (mm)

- F là Hệ số phụ thuộc hình dạng bể Đối với bể dạng hình cầu thì hệ

số F=1

d ci = d n + 2.1,6

- dn là đường kính trong của lỗ mở (mm )

- tn là bề dày danh nghĩa của thành lỗ mở ( mm )

- Sn là giới hạn chảy dẻo của thép thành lỗ mở ( N/mm2 )

- θ là góc hợp giữa trục của lỗ mở và phương vuông góc với thành bể

3.3.7.2 Tính toán khả năng tự gia cường của thành bể và thành lỗ mở

Diện tích gia cường giới hạn , theo phương dọc theo thành bể Aw

thành bể và

thành họng

ống tự gia cường thành bể và thành họng ống cần gia cường thêm

Trong đó :

-tr là bề dày yêu câu nhỏ nhất của bể ( mm )

- ts là bề dày danh nghĩa của thành bể ( mm )

- tn là bề dày danh nghĩa của thành lỗ mở ( mm )

- trn là bề dày yêu cầu nhỏ nhất của thành lỗ mở ( mm )

- F là hệ số phụ thuộc vào hình dạng bể Đối với bể dạng hình cầu thì

hệ số F =1

- ri là bán kính trong của lỗ mở , có kể đến ăn mòn ( mm )

- Sn là giới hạn chảy dẻo của vật liệu thép gia cường ( N/mm2 )

- S là giới hạn chảy dẻo của thép làm thành bể ( N/mm2 )

- θ là góc hợp giữa trục của lỗ mở và phương vuông góc với thành bể

- Lw là chiều dài đường biên dọc theo bể mặt bể chứa của gia cường (

mm )

- Ln là chiều dài đường biên dọc theo phương pháp tuyến thành bể của gia cường ( mm )

3.3.7.3 Giới hạn khu vực gia cường :

Chiều dài đường biên dọc theo bề mặt bể chứa của gia cường : LW

Chiều dài đường biên dọc phải thỏa mãn hai yêu cầu sau đây

Yêu cầu 1 : Lw1

Toàn bộ chiều dài đường biên của gia cường phải bằng hoặc lớn hơn hai giá trịsau

L’w1 = 2rHoặc L’’w1 = r + ts + tn

Yêu cầu 2 : Lw2 : 2/3 chiều dài đường biên của gia cường phải bằng hoặc lớnhơn hai giá trị sau:

Rm .ts

rm .tn

L 'w2

=3 r + 0,52

L '' =3 (r + t + t )

w2

2 s nLấy giá trị Lw là giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị Lw1 và Lw2

Trong đó :

- ts là bề dày danh nghĩa của thành bể ( mm )

- tn là bề dày danh nghĩa của thành lỗ mở ( mm )

- r là bán kính trong của lỗ mở ( mm )

- Rm là bán kính trong của bể chứa , Ri =10,96 (m )

- Ta là chiều dày trung bình của thành bể , ta = 62 (mm ) Chiều dài đường biên

dọc theo phương pháp tuyến thành bể của gia cường : Ln

Chiều dài đường biên của gia cường theo phương pháp tuyến với thành bể phải thỏa mãn điều kiện :

Thiết kế thành lỗ mở có chiều dài h ≥ 2,5t

VIỆN

VIỆN XÂY XÂY DỰNG DỰNG CÔNG CÔNG TRÌNH TRÌNH

BIỂN

- r là bán kính trong của lỗ mở , r = d n

2 ( mm )

- h là chiều dài thành họng ống với bề dày tn ( mm )

- K là hệ số phụ thuộc bán kính cung tròn chuyển tiếp giữa thành bể và thành họngống Do thiết kế thành họng ống vuông góc với thành bể cho nên K = 0

Kết quả tính toán cho trong các bảng sau :

Bảng 3.10 : Bảng tính diện tích gia cường yêu cầu AR

ĐỒ

ĐỒ ÁN ÁN BỂ BỂ CHỨA

VIỆN

VIỆN XÂY XÂY DỰNG DỰNG CÔNG CÔNG TRÌNH TRÌNH

BIỂN

T5C 6.00 152.40 155.60 152.4 180.2 653.252 270.3 180.2 3115.00T6 2.00 50.80 54.00 50.8 113.4 577.052 170.1 113.4 2628.28T7 2.00 50.80 54.00 50.8 113.4 577.052 170.1 113.4 2628.28M1 20.00 508.00 511.20 508 495 919.952 742.5 508 7678.00ống mẫu 0.50 12.70 15.90 12.7 78.35 548.477 117.525 78.35 2141.56B1 8.00 203.20 206.40 203.2 223.6 709.027 335.4 223.6 4228.44B2 8.00 203.20 206.40 203.2 223.6 709.027 335.4 223.6 4228.44B3 6.00 152.40 155.60 152.4 186.2 670.927 279.3 186.2 3807.00B4 4.00 101.60 104.80 101.6 150.8 632.827 226.2 150.8 3455.80B5 3.00 76.20 79.40 76.2 134.1 613.777 201.15 134.1 3315.32B6 1.50 38.10 41.30 38.1 107.05 585.202 160.575 107.05 3034.36B7 1.00 25.40 28.60 25.4 96.7 575.677 145.05 96.7 2893.88B8 2.00 50.80 54.00 50.8 115.4 594.727 173.1 115.4 3104.60B9 3.00 76.20 79.40 76.2 134.1 613.777 201.15 134.1 3315.32M2 20.00 508.00 511.20 508 454 937.627 681 508 8864.28