V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 1 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 Tải trọng 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 V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 2 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 V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 3 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 6.3 TÍNH TOÁN TRÊN SAP 2000 71 V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 4 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 về kinh 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 m 3 (chứa xăng ), thậm chí tới 50 000 m 3 ( chứa dầu mazút, …). Bể trụ đứng có thể dùng mái có cột chống hay không có cột chống, có ưu điểm là đơn giản khi chế tạo và lắp ghép, V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 5 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 m 3 ), chứa gas, xăng, hơi hoá 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 P d = 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 đều theo các phương, tuy nhiên rất khó khăn khi chế tạo, mặc dù vậy do những ưu điểm mà không 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 P d = 0.03 – 0.05 MPa, về cơ bản nó cũng có những ưu và nhược điểm như bể chứa cầu . * Theo áp dư : Do chất lỏng bay hơi trong không gian hơi giữa mặt thoáng của chất lỏng và mái bể mà phân ra : Bể chứa áp lực thấp : khi áp lực dư P d [ 0.002 MPa ( 0.02kG/cm 2 ) và áp lực chân không ( khi xả hết chất lỏng ) P o [ 0.00025 MPa ( 0.0025 kG/cm 2 ) . Bể chứa áp lực cao : khi áp lực dư P d / 0.002 Mpa . V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 6 * Ngoài ra còn có cách phân loại theo vị trí trong không gian : cao hơn mặt đất (đặt trên gối 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 xây dựng phục vụ đắc lực cho đời sống kinh tế xã hội. Chúng ngày càng hoàn thiện đáp ứng ngày một cao về yêu cầu sử dụng. Việc nghiên cứu, ứng dụng nó, làm cho nó ngày càng phát huy vai trò của mình là rất cần thiết đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền kinh 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 yếu lúc đầu phục vụ cho công cuộc khai thác thuộc địa của Pháp. Trong suất mới thập kỉ tiếp theo do chiến tranh, do công nghiệp phát triển chậm chạp bể chứa ít phát triển, chủ yếu 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 ngày một nâng cao nhu cầu xăng dầu, gas cũng theo đó mà tăng vọt. Nhu cầu bể chứa trở nên cấp thiết, bể chứa trở thành công trình xây dựng phổ biến trong xã hội. Tuy nhiên chủ yếu vẫn là các bể chứa trụ đứng, chúng ta đã thiết kế và thi công những bể chứa dung tích 25 000 m 3 (Cát Lái – Thành phố Hồ Chí Minh ), những bể chứa dưới 10000 m 3 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 ngoài hay trong nước mới chỉ có thiết kế (bể chứa cầu do trong nước thiết kế mới chỉ thi công ở trong TP Hồ Chí Minh). Nhu cầu xây dựng bể chứa cầu để chứa khí hoá lỏng còn 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 . V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 7 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ THIẾT KẾ 2.1. Thông số thiết kế - Kiểu bể : Bể cầu bằng thép đặt trên hệ trụ đỡ. - Khả năng chứa : 2500(T). - Thể tích bể chứa : 3 2500 5511,46(). 0,504.0,9 Vm == - Bán kính trong của bể : R i = 3 35511,46 .10,96 4 p = (m). - Trọng lượng riêng lớn nhất của LPG g : 0,56 (T/m 3 ). - Trọng lượng riêng nhỏ nhất của LPG g m : 0,504 (T/m 3 ). - Áp suất trong thiết kế P TK : 1,6 (N/mm 2 ). - Áp suất ngoài thiết kế P otk : 0,1 (N/mm 2 ). - 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 - Nơi xây dựng bể : Hải phòng. - Áp lực gió W o : 115 daN/ m 2 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]) V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 8 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 : g = 7,85 (T/m 3 ). - Giới hạn chảy thiết kế S y = 260 Mpa = 260 ( N/mm 2 ) - Giới hạn bền thiết kế S t = 485 Mpa = 485 ( N/mm 2 ) - Mô đun đàn hồi : E= 2.1.10 5 MPa= 2.1.10 5 (N/mm 2 ) Theo appendix 2 ( ASME section II part D ) , Tra bảng Table 2 – 100 (a ) ta sẽ lấy : - Giới hạn chảy thiết kế 2 3 y S = 2 260173,33 3 x = ( N/mm 2 ) - Giới hạn bền thiết kế 1 3 t S = 1 485161,6 3 x = ( N/mm 2 ) Lấy giá trị nhỏ hơn Vậy ta lấy giá trị S m = 161,6 ( N/mm 2 ) để tính toán V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 9 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BỂ CHỨA THEO QUY PHẠM 3.1 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 : W g = γ.Wo.k.c.A s . (3.1) Trong đó : - W g : Giá trị tiêu chuẩn thanh phần tĩnh của tải trọng gió - W o : 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 ) - A s là diện tích chắn gió hiệu quả ( m 2 ) A s = π.(R o .sinβ ) 2 - R o 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= R i + a o = 10,96+ 2=12,96 (m) Trong đó : - R i : Bán kính trong của bể chứa, R i = 10,96 (m). - a 0 : khoảng cách từ cốt 0.00 đến đáy bể chứa, a o = 2(m). Tra bảng 5 ( TCVN 2737 -95 ) với dạng địa hình B ta có : k=1,05 V V I I Ệ Ệ N N X X   Y Y D D Ự Ự N N G G C C Ô Ô N N G G T T R R Ì Ì N N H H B B I I Ể Ể N N Đ Đ Ồ Ồ Á Á N N B B Ể Ể C C H H Ứ Ứ A A N N H H Ó Ó M M T T H H Ự Ự C C H H I I Ệ Ệ N N : : N N H H Ó Ó M M 2 2 1 1 L L Ớ Ớ P P : : 5 5 3 3 C C B B 1 1 10 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 R e = 55 0,88 100,88.2.10,96.115.1,05.1,2.10 o dWk g = R e = 232,2.10 5 > 4.10 5 . Với d= 2.R i là đường kính khối cầu, (m). Bảng 3.1 -Bảng chỉ dẫn hệ số khí động tại một số điểm ứng với góc b. b(độ) 0 15 30 45 60 75 c e +1,0 +0,8 +0,4 -0,2 -0,8 -1,2 b(độ) 90 105 120 135 150 175 180 c e -1,25 -1,0 -0,6 -0,2 +0,2 +0,3 +0,4 Hình dạng gió tác dụng lên một nửa bể chứa b h¦íng giã Hệ số khí động ở mặt đón gió c = 0,8 Hệ số khí động ở mặt hút gió c = 0,4 [...]... chy do ca vt liu ( N/mm2 ) Chn loi thộp : A516 Gr70 cú: ST = 485(MPa) = 485(N/mm2) SY = 260(MPa) = 260(N/mm2) Xột t s : S T 485 = = 1,865 1,5 thoó món iu kin S Y 260 kt lun: Chn loi vt liu A516 Gr70 dựng ch to thnh l m b) La chn thộp gia cng : Vt liu gia cng phi thoó món cỏc iu kin sau: - Cng thộp gia cng phi ln hn 80% cng thộp ch to b cha - Vt liu s dng thoó món iu kin sau: (a r - a v ) DT NHểM... Subpart 2, ASME section II part D - DT : Nhit vn hnh bin thiờn trong khong t 21o C n nhit thit k Ta thy phng ỏn tt nht l chn thộp gia cng cựng vi loi thộp ch to thnh b Kt lun: Chn loi vt liu A516 Gr70 dựng gia cng l m 3.3.6 Tớnh chiu dy ca thnh l m : Chiu dy thnh l m c tớnh toỏn nh chiu dy ca thõn b cha Tuy nhiờn õy thnh l m ch chu ỏp lc trng Cụng thc tớnh chiu dy thnh l m : tm = 0,5.P.r +c ( S - . 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,. cao, nhưng thể tích chứa nhỏ (50 – 500 m 3 ), chứa gas, xăng, hơi hoá 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. 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