Система ведомственных нормативных документов но строительству, проектированию и эксплуатации объектов Министерства обороны Российской Федерации
ВЕДОМСТВЕННЫЙ СВОД ПРАВИЛ
РУКОВОДСТВО НО РАСЧЕТУ И КОНСТРУИРОВАНИЮ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ НА СКЛАДАХ ГОРЮЧЕГО МО РФ
|
|
|
НАЧАЛЬНИК СТРОИТЕЛЬСТВА И РАСКВАРТИРОВАНИЯ ВОЙСК - З АМЕСТИТЕЛЬ МИНИСТРА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ |
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 ИА СКЛАДАХ ГОРЮЧЕГО МО РФ
ВСП 34 - 01 - 03 МО РФ
Издание официальное
НАЧАЛЬНИК СТРОИТЕЛЬСТВА И РАСКВАРТИРОВАНИЯ ВОЙСК - ЗАМЕСТИТЕЛЬ МИНИСТРА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
2 Нормативные ссылки
В настоящем нормативном документе использованы ссылки на следующие нормативные документы и стандарты:
|
Ссылки |
Наименование | |
|
L ГОСТ 14249-89 |
Сосуды и аппараты. Нормы и метода расчета на прочность 1 |
|
2.1 ОСТ 14782-86 |
Контроль иеразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые |
|
3. ГОСТ 17032-71 |
Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Типы и основные размеры |
|
4. ГОСТ 18442-80 |
Контроль иеразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования |
|
5. ГОСТ 18895-97 |
Сталь. Метод фотоэлекфического спектрального анализа |
|
6. СНиПИ-7-81* |
Строительство в сейсмических районах |
|
7. СНиП 11-23-81* |
Стальные конструкции |
|
8. СНиП2.01.07-85 |
Нагрузки и воздействия , |
|
9, СШП 2.02.01-83* |
Основания зданий и сооружений |
|
10. СНиП 2.02,03- 85 |
Свайные фундаменты |
|
11. СНиП 2.02,04 -88 |
Основания и фундамента на ветщомерзлых грунтах |
|
12. СНиП 2.04.12-86 |
Расчет на прочность стальных трубопроводов |
|
13. С1Ш 3.03.01-87 |
Несущие я ограждающие конструкции |
|
14. ПБ 03-108-96 |
Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов |
|
15. ПБ 03-381-00 |
Правила устройства вертикальнькх цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов |
|
16.ВСНП1-83 |
Ведомственные нормы проектирования: складов для хранения лепсовоспламеняющихся и горючих жидкостей |
|
17. ВСН 2-137-91 |
Инструкция по проектированию магистральных трубопроводов в сейсмических районах |
|
18. ВНТП 125-84 |
Ведомственные нормы технологического проектирования ^кладов для хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей |
всп34-01—-МОРФ
3 Расчет и конструирование вертикальных цилиндрических резервуаров
3.1 Расчет вертикальных цилиндрических резервуаров на статические н ве кривую нагрузки
3.1.1 Расчет стенки резервуаров па гидростатическое давление
3.1.1 Л Расчет на прочность стенки резервуара следует выполнять по формуле
<721^ГсХ*у> (О
где сг2i - кольцевое растягивающее напряжения в г-ом поясе стенки ре
зервуара;
R^ - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести; у ~ коэффициент условий работы, равный 0,7 для первого пояса резервуара и 0,8 для остальных поясов.
3.1 Л.2 Кольцевые растягивающие напряжения в стенке резервуара следу-е г определять по формуле
\/ f\rPih~x) +Г /гр\
°2i--: ’
ч
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; h - полная высота залива резервуара жидким продуктом; х - кратчайшее расстояние от места соединения стенки с днищем до рассматриваемой точки стенки; р . избыточное давление;
радиус резервуара;
5
t. - толщша г го пояса стенки; ур - удельный вес жидкости.
3.1.2 Расчет резервуаров ия устойчивость
всп
3.1.2Л Расчет на устойчивость стенки резервуара, равномерно сжатой параллельно образующим, следует выполнять по формуле
^асг\7с, (3)
где <Т| - напряжение в стенке от осевого сжатия (вдоль образующих); асг1 - критическое напряжение в стенке при ее сжатии; ус - коэффициент условия работы равный 1,0.
Напряжение в стенке от осевого сжатия следует определять по формуле
(4)
/.. толщина стенки г-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
cEt*
acrl “-Ч
г
где Е - модуль упругости стали равный 2,МО6 кг/см2; с - коэффициент, определяемый по таблице 1.
(5)
|
Таблица 1 — Значение коэффициента для расчета критического напряжения |
|
|
50 |
100 |
200 |
300 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1500 |
2500 |
|
с |
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
где а 2 - кольцевое сжимающее напряжение в стенке;
а^2 ~ критическое кольцевое напряжение в стенке резервуара; у - то же, что и формуле (3).
Кольцевое сжимающее напряжение в стенке от воздействия вакуума и ветровой нафузки следует определять по формуле
(Р\'аГ /2 +
аг - : ’ w
ыы
Pva ~ величина вакуума в резервуаре;
Yj2 - коэффициент надежности но нагрузке от избыточного давления и вакуума;
yf3 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый равным 1,4;
у/2 - коэффициент сочетаний нагрузок, равный 0,9; tmid - средняя толщина стенки резервуара, определяемая по формуле
и
ветровое давление на стенку резервуара:
pw sO,5w0ic,
w0 - нормативное значение ветрового давления по таблице 5 СНиГГ 2.01.07;
к - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяемый по таблице 6 СНиП 2.01.07; с - аэродинамический коэффициент, определяемый по приложению 4 СНиП 2.01.07.
Критическое кольцевое напряжение в стенке резервуара следует определять по формуле
(8)
где hr - 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 у - то же, что и в формуле (3);
aCfl, (Тсг1 - 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
где /j - толщина первого пояса стенки резервуара;
v - коэффициент Пуассона; - коэффициент постели стенки
(п)
- коэффициент деформации стенки
(12)
- цилиндрическую жесткость дншца
Etl
(13)
где tb - толщина окрайков днища; - коэффициент деформации днища
ть
где fc0 - коэффициент постели песчаного основания.
Изгибающий момент и поперечная сила в нижнем узле резервуара определяются в результате решения системы канонических уравнений
(«*и + № + A?, + A*ft +д‘9в =0,'
+S£X2+A»2p=0,
где Ху - соответствует меридиональному изгибающему моменту Мт, действующему на стыке стенки с днищем;
Х2 ~ соответствует меридиональной поперечной силе QWtil действующей на стыке стенки с днищем.
Единичные перемещения стенки резервуара следует определять по фор-
(14)
(15)
_1 . дИ> _ У Р . дW _ У р^1
2mlDw’ Хр~К' 2>-\-
Единичные перемещения днища резервуара следует определять по фор
;А* = (1-Ц0Г + 2ТУ); А* =—%—Г2,
2/L 1 • l9' 5.»i?n. ’
«Л ^ “ 2*0 ' •" ** 2щ|£)4
где - интенсивность равномерно распределенного гидростатическо
го давления хранимого продукта на днище; q{ - то же, что и в формуле (4); у и h - обозначения те же, что и в формуле (2);
Ц Т> Wf F- функции, которые находятся по аргументу l, ~ тьс из таблицы затухающих функций для расчета балок на упругом основании и цилиндрических резервуаров (приложение А); с - 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
= (1б)
'|
где crlwc - напряжение от меридионального изгиба стенки в узле ее сопряжения с днищем; ус - коэффициент условий работы для узла сопряжения стенки с днищем, равный 1,2; tx - 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
Mwc =0,U5rphrtxyfi (17)
ЗЛ .3.3 Расчет на прочность днища резервуара в узле его сопряжения со стенкой следует выполнять но формуле
всп
9
напряжение в дншце от радиального изгибающего момента;
то же, что и в формуле (16);
радиальный изгибающий момент в днище:
qpV2 2 ml
(19)
Bcn^4-0i‘0J
МОРФ
При расчете днища в узле его сопряжения со стен&ой необходимо учиты
вать дополнительные напряжения в днище а2ь> которые возникают в результате неравномерной осадки грунтового основания в тангенциальном направлении и определяются по таблице 2 в зависимости от относительной осадки As р / 1х (рисунок I). Промежуточные значения определяются путем интерполяции.
|
О |
|
|
Рисунок 1 - Расчетная схема для определения дополнительных напряжений в днище от неравномерной осадки резервуара |
|
Таблица 2 - Значения дополнительных напряжений в зависимости от неравномерной осадки основании |
|
A sp |
0,001 |
0,0025 |
0,005 |
0,0075 |
0,010 |
0,015 |
0,020 |
0,025 |
|
Напряжение
а2ь»кгс/см\ (МПа) |
5
(0.5) |
25
(2.5) |
105
(Ю,5) |
235
(23,5) |
410
(41) |
1080"
(108) |
2030
(203) |
3430
(343) |
|
Осадка As р) см, при 1 х = 600 см |
0,6 |
1,5 |
3,0 |
4,5 |
6,0 |
9,0 |
12,0 |
15,0 |
|
11
всп
Расчет днища с учетом неравномерной осадки в узле его сопряжения со стенкой резервуара следует выполнять по формуле
+сг2ь ~Сьс^гь (20)
где crej - приведенное напряжение в динаре;
ст2Ь - дополнительное напряжение в днище в тангенциальном направлении от неравномерной осадки; у .. то же, что и в формуле (16).
Радиальное напряжение в днище аЬс, 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 Mwc и меридиональная поперечная сила Qwc.
Расчет на прочность шва, соединяющего стенку с днищем, следует производить на срез по металлу шва от действия момента Мш по формуле
М
^ JM '~~~т ~ YcYwf^wf >
Wf
(21)
т^4 - вертикальные касательные напряжения в сечении шва;
ус - коэффициент условия работы, равный 1,2; у ^ - коэффициент условий рабогы шва, равный 1,0;
Rwf - расчетное сопротивление металла шва;
Wf - момент сопротивления 1 см длины 2-х угловых сварных швов, соединяющих стенку с днищем, определяемый по формуле
(22)
где
- коэффициент, принимаемый равным 0,7;
к^ - катет углового сварного шва, соединяющего стенку резервуара с днищем;
12
момент инерции 1 см длины угловых швов (наружного и внутреннего), определяемый по формуле
«Л*/)3
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
где Tjq - горизонтальные касательные напряжения в сечении шва.
Расчет прочности углового сварного шва, соединяющего стенку с днищем, на срез следует проводить с учетом совместного действия Mwc и Qwc по формуле
г/ = yjT%i +T/Q * YcYvfKf • (25)
3.2 Расчет вертикальных цилиндрических резервуаров на сейсмическое воздействие
3.2.1 Определение расчетной нагрузки на резервуары от сейсмического воздействия
3.2.1 Л Ординаты эпюр распределения гидродинамического давления жидкости на стенку резервуара от горизонтальной составляющей сейсмического воздействия (рисунок 2) с расчетной величиной ускорения определяются по формуле
p(z,<p) = pm(z)cos<p. (26)
Максимальные ординаты гидродинамического давления находятся в точках при 0>=О°и ^=180° (рисунок 2).
II
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 Федерация.
2. ВНЕСЕН Военно-научным комитетом Начальника строительства и расквартирования войск Министерства обороны Российской Федерации.
3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Начальником строительст-ва и расквартирования войск - Заместителем Министра обороны Российской Федерации 07.04.2003 г.
'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 ЦУРТТ 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 ЮЛ. Оформление материалов ВСП выполнены инженером Зюкановой Н. А.
пш^оящий нормативный документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Военно-научного комитета Начальника строительства и расквартирования войск.
|
|
Рисунок 2 - Схема гидродинамического давления па стенку и днище резервуара при горизонтальном перемещении с ускорением от сейсмического воздейсгвия |
всп
Введение................................................................................... VII
1 Область применения................................................................... 1
2 Нормативные ссылки.................................................................. 3
3 Расчет и конструирование вертикальных цилиндрических резервуаров... 4
3.1 Расчет вертикальных цилиндрических резервуаров на статические и
ветровую нагрузки........................................................................ 4
3.1.1 Расчет стенки резервуаров на гидростатическое давление........ 5
3.1.2 Расчет резервуаров на устойчивость.................................... 5
3.1.3 Расчет узла сопряжения стенки резервуара с днищем............... 7
3.2 Расчет вертикальных цилиндрических резервуаров на сейсмическое
воздействие................................................ 12
3.2.1 Определение расчетной нагрузки на резервуары от сейсмического воздействия................................................................. 12
3.2.2 Расчет стенки и днища резервуаров на сейсмическое воздействие.................................................. 20
3.2.3 Расчет необходимой величины зазора между поверхностью
жидкости и покрытием резервуаров.......................................... 26
3.2.4 Расчет стенки каземата на давление фунта от горизонтального
сейсмического воздействия........... 28
3.3 Конструирование вертикальных цилиндрических резервуаров............ 34
3.3.1 Основные положения по конструированию резервуаров.......... 34
3.4 Расчет и конструирование оснований вертикальных цилиндрических
резервуаров
МОРФ
3.4.1 Особенности инженерно геологических изысканий грунтов ос
нования резервуаров............................................................. 37
3.4.2 Определение несущей способности основания резервуаров...... 40
3.4.3 Расчет осадок основания резервуаров, в том числе при строительстве на слабых грунтах..................................................... 42
3.4.4 Допускаемые осадки резервуаров...................................... 46
3.4.5 Мероприятия по повышению несущей способности оснований
со слабыми грунтами............................................................. 48
3.5 Расчет и конструирование фундаментов вертикальных цилиндрических резервуаров......................................................................... 51
3.5.1 Расчет сплошной фундаментной плиты на гидродинамическое
давление.............................................................................. 51
3.5.2 Конструирование фундаментов под резервуары..................... 56
3.6 Расчет и конструирование оснований и фундаментов резервуаров в
районах вечной мерзлоты и в условиях морозного пучения фунтов........ 61
3.6.1 Учет инженерно геологических и ландшафтных условий в условиях вечной мерзлоты......................................................... 61
3.6.2 Указания по вертикальной посадке резервуаров в условиях
вечной мерзлоты................................................................... 65
3.6.3 Расчета фундаментов резервуаров на воздействие морозного
пучения................................................................ 72
3.6.4 Мероприятия по снижению или исключению воздействия
удельных касательных сил ог морозного пучения фунтов на поверхность фундамента резервуара............................................. 76
4 Расчет и конструирование горизонтальных цилиндрических резервуаров 78
всп
4.1 Расчет наземных горизонтальных цилиндрических резервуаров на статическую нагрузку....................................................................... 78
4.1.1 Расчет наземных резервуаров..................... 78
4.2 Расчет установленных в грунт горизонтальных цилиндрических резервуаров на статическую нагрузку...................................................... 82
4.2.1 Расчет резервуаров на прочность от давления грунтовой засыпки и жидкого продукта...................................................... 82
4.2.2 Расчет резервуаров на устойчивость.................................... 89
4.3 Расчет установленных в грунт горизонтальных цилиндрических резервуаров на сейсмическое воздействие........................................... 90
4.3.1 Определение расчетной нагрузки на резервуары от сейсмического воздействия................................................................. 90
4.3.2 Расчет резервуаров на давление грунта от сейсмического воздействия............................................................................. 92
4.3.3 Расчет резервуаров на сейсмическое инерционное давление
грунтовой засыпки и хранимого продукта................................... 96
4.4 Расчет установленных в грунт горизонтальных цилиндрических резервуаров на действие воздушной ударной волны..................................... 97
4.4.1 Определение расчетной нагрузки на резервуары от воздушной
ударной волны..................................................................... 97
4.4.2 Расчет резервуаров на прочность.................................... 102
4.4.3 Расчет резервуаров на устойчивость.............................. 105
4.4.4 Расчет стенки резервуаров при отсутствии треугольных диафрагм на статические нагрузки и воздействие воздушной ударной
волны..................-.............................................................. 107
4.5 Конструирование горизонтальных цилиндрических резервуаров. -34-01-03 МОРФ
114
116
116
119
120 123 125 128 128 128 131 134 134 138
141
146
153
154
155 159
4.5.1 Указания но конструированию резервуаров.
4.6 Указания по установке горизонтальных цилиндрических резервуаров в грунт.........................................................................................
4.6.1 Указания по устройству оснований для резервуаров...............
4.6.2 Установка резервуаров на заболоченных участках..................
4.6.3 Установка резервуаров в районах вечной мерзлоты................
4.6.4 Установка резервуаров на присадочных грунтах....................
4.6.5 Указания по устройству грунтовой засыпки резервуаров.........
5 Расчет и конструирование трубопроводов для сейсмических районов....
5.1 Расчет трубопроводов на сейсмическое воздействие........................
5.1.1 Расчет подземных трубопроводов......................................
5.1.2 Расчет надземных трубопроводов.......................................
5.2 Конструирование трубопроводов для сейсмических районов..............
5.2.1 Указания по прокладке трубопроводов...............................
5.2.2 Указания по конструированию трубопроводов......................
Приложение А Таблица функций для расчета узла сопряжения стенки с
днищем вертикального цилиндрического резервуара.............................
Приложение Б Таблицы функций для расчета фундаментной плиты.........
Приложение В Расчетные характеристики мягких грунтов......................
Приложение Г Требуемая величина зазора между уровнем жидкости и покрытием резервуара в сейсмических районах.......................................
Приложение Д Основные буквенные обозначения................................
Приложение Е Библиография..........................................................
вси
«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/Мннобороны.
1
ВЕДОМСТВЕННЫЙ СВОД ПРАВИЛ
РУКОВОДСТВО ПО РАСЧЕТУ И КОНСТРУИРОВАНИЮ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ НА СКЛАДАХ ГОРЮЧЕГО МО РФ
Дата введения 07.04.2003 г.
1 Область применения
Настоящий ведомственный свод правил распространяется на расчет и конструирование вертикальных цилиндрических резервуаров из стали объемом до 20000 м3 со стационарной крышей с внутренним избыточным давлением до 0,02 кг/см2 и вакуумом до 0,0025 кг/см2, горизонтальных цилиндрических резервуаров из стали с внутренним избыточным давлением до 0,7кг*/см2 и вакуумом до 0,01 кг/см2 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 неде-формируемыми 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.
34-01-03
МОРФ
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 со-ответст ыш с ВСП 36-05-01/МО РФ.
