ФГБОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет Использование

ФГБОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет Использование ПК SCAD при разработке эффективных конструктивных решений крыш вертикальных цилиндрических резервуаров И. А. Порываев – докладчик Профессор каф. СК, к. т. н. А. А. Семенов

Структура доклада • Обоснование выбора крыши новой формы для РВС • Некоторые результаты комплексных аэродинамических модельных исследований крыш с целью определения действующих ветровых и снеговых нагрузок • Разработка конструктивного решения крыши и расчетное обоснование с использованием SCAD 21. 1

Конструктивные решения крыш РВС Формы покрытий вертикальных резервуаров предложенные В. Г. Шуховым (1880 – 1890 -ые годы)

Конструктивные решения крыш РВС Геометрическая форма – сферический купол

Схемы приложения снеговых нагрузок

Деформированная схема крыши от равномерной снеговой нагрузки

Деформированная схема крыши от неравномерной снеговой нагрузки

Вклад отдельных загружений в НДС несущих элементов сферической крыши Загружение Собственный вес Вакуумметричес кое давление Избыточное давление Снеговая 1 ( V район) Снеговая 2 ( V район) Снеговая 3 (V район) Вес теплоизоляции Давление продукта Значение нагрузки Максималь ное продольное усилие Nmax (Т) Вклад нагрузки в НДС, % Относите льные вертикаль ные деформаци и f/L по плотности материалов -1, 51 4, 2% 3, 75 х10 -5 0, 25 к. Па -2, 38 6, 2% 5, 55 х10 -5 2 к. Па 17, 5 - 4, 4 х10 -4 3, 2 к. Па -22, 3 60, 2% 5, 35 х10 -4 согласно СП -45, 6 77, 3% 2, 8 х10 -3 3, 2 к. Па 32, 2 68, 3% 3, 25 х10 -4 0, 5 к. Па -4, 2 5, 4% 6, 2 х10 -5 γ=10, 15 к. Н/м 3 -4, 0 5, 6% 1, 45 х10 -3

Конструктивные решения крыш РВС Сферические крыши с внешним каркасом

Конструктивные решения крыш РВС Резервуар с безмоментной крышей Разработан А. С. Арзуняном (1952 год)

Конструктивные решения крыш РВС Резервуар ДИСИ с сфероцилиндрической крышей (конец 1950 -х – 1960)

Конструктивные решения крыш РВС Торо-сферическая бескаркасная крыша

Крыша, полученная сопряжением двух конических поверхностей с различными углами наклона образующих

Комплексные аэродинамические исследования для определения ветровых и снеговых нагрузок, действующих на крышу

Комплексные аэродинамические исследования

Распределение снеговых масс под действием ветра (прямой конус)

Распределение снеговых масс под действием ветра (крыша В 1. 1 и В 1. 2)

Распределение снеговых масс под действием ветра (крыша В 1. 3) Асимметрия распределения снеговых масс менее выражена по сравнению с традиционными решениями

Распределение коэффициента µ в сечении параллельном направлению ветрового потока (прямой конус)

Распределение коэффициента µ в сечении параллельном направлению ветрового потока (крыша В 1. 1)

Распределение коэффициента µ в сечении параллельном направлению ветрового потока (крыша В 1. 2)

Распределение коэффициента µ в сечении параллельном направлению ветрового потока (крыша В 1. 3)

Расчетная модель крыши в среде SCAD 21. 1 (РВС 20000 / d=45, 6 м)

Расчетная модель крыши в среде SCAD 21. 1 (РВС 20000 / d=45, 6 м) Приложение неравномерной снеговой нагрузки

Расчетная модель крыши в среде SCAD 21. 1 (РВС 20000 / d=45, 6 м) Использование инструмента «Улучшение качества триангуляции»

Расчетная модель крыши в среде SCAD 21. 1 (РВС 20000 / d=45, 6 м) Использование инструмента «Смещение срединной плоскости пластин»

Некоторые результаты расчетов Визуализация перемещений

Некоторые результаты расчетов Изополя напряжений в пластинах

Эквивалентные напряжения по Мизесу в стержневых элементах

Эквивалентные напряжения по Мизесу в пластинах

Эквивалентные напряжения по Мизесу в опорном кольце (программа КОНСУЛ)

Анализ пространственной устойчивости крыши Кз. уст=0, 27

Анализ пространственной устойчивости крыши Визуализация «толкающих» элементов

Анализ пространственной устойчивости крыши 3 форма потери устойчивости Кз. уст=20, 2

Анализ пространственной устойчивости крыши Визуализация «толкающих» элементов

Сравнительный анализ Масса конструкций Крыша Коническа я Сферическ ая 1 щит, крыша, Δ, кг кг кг 3123 Δ, % 107086 112036 1 щит, крыша, Δ, тыс. руб руб 440 4950 3267 Стоимость изготовления 15840 4, 5 792 462 Δ, % 16632 4, 8

Спасибо за внимание! Илья Порываев, ФГБОУ ВПО УГНТУ iporivaev@gmail. com