đồ án xây dựng bể chứa

V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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
Â
Â
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
Â
Â
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
Â
Â
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
Â
Â
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
Â
Â
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
Â
Â
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
Â
Â
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

Â
Â
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
Â
Â
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



V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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








11

3.1.1.2 Tính diện tích chắn gió hiệu quả:
Diện tích chắn gió hiệu quả được tính theo công thức sau;

2
.(.sin)
So
AR
pb

= .
Từ bảng 6, ta thấy diện tích chắn gió hiệu quả ở mặt đón gió tương ứng với
b=45
0

A
S1
=
(
)
2
0
.10,96.sin45188,7
p
= ( m
2
)
Diện tích hút gió hiệu quả ứng với góc b=30
0

A
S2
=
(
)
2
0
.10,96.sin3094,3
p
= ( m

2
)
3.1.1.3 Tải trọng gió tác dụng lên bể chứa
Ở mặt đón gió W
g1
= 1,2.115.1,05.0,8.188,7 = 21874,1 ( daN ) =218741 ( N )
Ở mặt hút gió W
g2
= 1,2.115.1,05.0,4.94,3 = 5465,6 ( daN )=54656 ( N )
Vậy tổng tải trọng gió :
W
g
= W
g1
– W
g2
= 164085 ( N )
Kết luận :
Tải trọng gió tác dụng lên bể chứa là W
g
= 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 lên
xuống, họng ống , trong qua trính bảo dưỡng công nhân sữa chữa kiểm tra, gây ra tác
dụng lên bể chứa và tổng tải trọng các kết cấu phụ trợ là:
G
3
= 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 ) :


V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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








12


2
()
3
c
m
VmR
p
=-
( 3.2 )
Ta có phương trình sau :
1
10
C
VV
=
Þ
23
14

()
3103
i
m
mRR
pp
-=
Trong đó :
- a là khoảng cách từ mặt chất lỏng đến tâm bể (m )
- R
i
là bán kính trong của bể ( m )
- V
c
là thể tích phần chỏm cầu không chứa chất lỏng
- V là thể tích bể chứa
Giải 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 :

9,81
1000
i
h
P =
g
( N/mm
2
) ( 3.3 )

Trong đó :
- γ là trọng lượng riêng của chất lỏng chứa trong bể (T/m
3
)
- P
i
là áp suất thủy tĩnh ứng với mực chất lỏng trong bể (N/mm
2
)
- h là chiều cao cột chất lỏng ( m)
Với γ = 0,56 (T/m
3
) ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.2: Tính áp lực thuỷ tĩnh và tổng áp lực tại các điểm
Điểm
tính
θ ( độ )
Mức chất
lỏng (m)
Áp lực
thủy tĩnh
P
i
(N/mm
2
)

P
iTK
(KN/m

2
)

Tổng áp
lực
P(N/m
2
)


V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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








13

A 55
o
0,383 0,002 1,6 1,602
B 90
o
6,668 0,037 1,6 1,637
C 125
o
12,953 0,071 1,6 1,671
D 180
o
17,63 0,097 1,6 1,697

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:

0,5
0,25.
PR
tc
SP
=+
-
. (3.4)
Tại những điểm chịu thêm ứng suất kéo, ta có công thức sau:

0,5
0,25.
PRF
tc
SP
+
=+
-
. (3.5)
Trong đó:
- t: Chiều dày thành bể tính toán (mm).
- P: Tổng áp lực trong tính toán tại điểm đang xét, (N/mm
2
)
P = P
i

+P
tk
- P
tk
là áp suất thiết kế trong bể chứa 1,6 ( N/mm
2
)
- P
i
là áp suất thủy tĩnh ứng với mực chất lỏng trong bể (N/mm
2
)
- 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.S
m
(N/mm
2
)
- 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.


V
V
I
I

Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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

14

k=1,2 ứng với tổ hợp trên và thêm tải trọng gió.
- S
m
là ứng suất giới hạn thiết kế vật liệu , S
m
= 161,66 (N/mm
2
).
- 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 :
C =2,1 ( mm ) ; R
i
= 10,96 ( m )
P
tk
= 1,6 N/mm
2

S=k.S
m
=1.161,6 = 161,6 (N/mm
2
).
Ta có bảng kết quả sau :

Bảng 3.3: tính sơ bộ chiều dày thành bể tại các điểm
Điểm
tính
θ ( độ )
Mức chất
lỏng (m)
Áp lực
thủy tĩnh
Tổng áp
lực
P(N/m
2
)
t
( mm )
A 55
o
0,384 0,002 1,602 56,544
B 90
o
6,670 0,037 1,637 57,720
C 125
o
12,956 0,071 1,671 58,897
D 180
o
17,63 0,097 1,697 59,772
b). Tính lực dọc trong phần tử vỏ :
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 :

F
1
=
2
2
2.(1cos)
2 sin
Rt
R
pqg
pq
-
( 3.6 )
F
2
=
2
2
w
2 sin
R
pq
. ( 3.7 )
F = F
1
+F
2
( 3.8 )

V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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

15

Trong đó :
- W1 là trọng lượng bản thân của bể
- W2 là trọng lượng các thiết bị phụ trợ
- F
1
là lực dọc theo phương thẳng đứng trong các tấm thép thành bể
sinh ra do trọng lượng bản than phần bên trên điểm tính toán
- F
2
là lực dọc theo phương thẳng đứng trong các tấm thép thành bể
sinh ra do lực W2
- R
a
là bán kính trung bình của bể chứa R
a
= R
i
+ t/2 ( mm )
- R
i
là bán kính trong của bể ( mm )
- t là chiều dày thành bể ( mm )

- θ là góc hợp bởi bán kính tại điểm đang xét và phương thẳng
đứng
- γ là khối lượng riêng của thép là bể ( T/m
3
)
với t = 60 (mm ) nên R
a
= R
i
+ t/2 = 10960 + 60/2 = 10990 ( mm )

Bảng 3.4: giá trị lực dọc tại các điểm xét.
Điểm tính

θ(độ)
F
1
(N/mm)
F
2
(N/mm)
F
(N/mm)
A 55
o
-32,895 -2,541 -35,436
B 90
o
-51,763 -1,705
±

53,468
C 125
o
32,895 0.000 32,895
D 180
o
0.000 0.000 0.000

c) Tính chiều dày thành bể tại các điểm
Áp dụng công thức ( 3.6 ) đối với điểm A ,B
Áp dụng công thức ( 3.7 ) đối với điểm C


V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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








16

Với C = 2,1 (mm ) ; R
i
= 10,96 ( m ) ; s= 161,66 ( N/mm
2
)
Ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.5: giá trị chiều dày phần tử vỏ với lực kéo F
Điểm
tính

θ( độ)
Tổng áp
lực
( N/mm
2
)

F
(N/mm
t
( mm )
A 55
o
1,602 -35,436 56.544
B 90
o
1,637 -53,468 57.720
C 125
o
1,671 32,895 59.101
D 180
o
1,697 0.000 59.772

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:

0,125
/
o
A
Rt
= .
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 đường
nhiệt độ tại một điểm từ điểm này tiếp tục di chuyển sang phải theo phương ngang đọc
giá trị hệ số B.
Bước 4 : sử dụng giá trị của B trong bước 3 tính áp lực ngoài lớn nhất cho phép
P
a
theo công thức sau:


V
V
I
I


N
N


X

X


Y
Y


D
D


N
N
G
G


C
C
ễ
ễ
N
N
G
G


T
T
R

R
è
è
N
N
H
H


B
B
I
I


N
N












N

N


B
B




C
C
H
H


A
A


N
N
H
H
ể
ể
M
M


T

T
H
H


C
C


H
H
I
I


N
N


:
:


N
N
H
H
ể
ể
M

M


2
2
1
1


















L
L


P

P


:
:


5
5
3
3
C
C
B
B
1
1








17


/
a

o
B
P
Rt
= .
Bc 5 : Khi A nm bờn trỏi, ta cú th s dng cụng thc sau tớnh P
a
:

2
0,0625.
a
o
E
P
R
t
=
ổử
ỗữ
ốứ
.
Bc 6 : So sỏnh gớ tr P
a
trong bc 4 hoc 5 vi P
Nu P
a
ln hn P thi tha món cũn ngc li thỡ chũn t khỏc v tớnh li
Trong ú :
- A l h s dung tra th

- B l h s
- P
a
l ỏp sut ngoi ln nht cho phộp ( N/mm
2
)
- P l ỏp sut ngoi thit k ( N/mm
2
)
- R
o
l ng kớnh ngoi ca b ch
R
o
= R
i
+ t
- R
i
l bỏn kớnh trong ca b ( khụng k chiu dy n mũn )
- t l chiu dy thnh b ( mm )
- E l mụ un n hi ca vt liu E = 2,1.10
5
Mpa
b). Tớnh toỏn kim tra:
gi s chn chiu dy thnh b l : t= 60 mm.
ng kớnh ngoi ca b cha l : R
o
= 10960 +60=11020 (mm).
ị

4
0,125
.606,81.10
11020
A
-
==
Tra th chart in Subpart 3 of section II part D ta thy A nm bờn trỏi th




V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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








18

Giá trị áp suất ngoài cho phép lớn nhất là :

5
2
0,0625.2,1.10
0,389
11020
60
a
P ==

æö
ç÷
èø
(N/mm
2
).
Giá trị áp suất ngoài thiết kế là : P= 0,1 (N/mm
2
).
Ta thấy P
a
= 0,389(N/mm
2
) > P

= 0,1(N/mm
2
)
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.
Bán kính ngoài của bể là: R
o
= 10,96+0,060= 11,02 (m).
Bước 1: tính hệ số A

0,125
.
o
At
R
=
Bước 2: Từ giá trị của A ta tra theo chart in Subpart 3 of section II part D xảy ra 2
trường hợp
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 :

.
2
AE
B =
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 nén
Giả thiết chiều dày thân bể là : t= 60 mm.


V
V
I
I


N
N

X
X


Y
Y


D
D


N
N
G
G


C
C
ễ
ễ
N
N
G
G


T
T

R
R
è
è
N
N
H
H


B
B
I
I


N
N

N
N


B
B




C
C
H
H


A
A


N
N
H
H
ể
ể
M
M

T
T
H
H


C
C


H
H
I
I


N
N


:
:


N
N
H
H
ể
ể

M
M


2
2
1
1


















L
L

P
P


:
:


5
5
3
3
C
C
B
B
1
1








19

Bỏn kớnh ngoi ca b l: R
o

= 10,96+0,060= 11,02 (m)
H s A :
4
0,1250,125
0,066,81.10
11,020
o
At
R
-
===
Tra th chart in Subpart 3 of section II part D ta thy A nm bờn trỏi th
nờn:

45
.6,81.10.2,1.10
71,5
22
AE
B
-
===(N/mm )
Ta thy B = 71,5 > F = 53,468 (N/mm )
Vy thnh b chiu dy chng li ng sut nộn.
3.2.4. Tớnh toỏn chiu dy thõn b cú xột n ti trng giú
Tớnh ng sut do giú gõy ra thnh b ( ti im gia thnh b )
Tng ti trng giú tỏc dng lờn b l :
W
g
= 164085 (N )

Mụ men giú tỏc dng lờn b :

14
W.
23
O
gg
R
M
p
ổử
=
ỗữ
ốứ

ng sut do giú tỏc dng lờn thnh b

W
g
g
b
M
T =
Vi
4
3
W0,05 1
i
bo
o

R
R
R
ộự
ổử
ờỳ
=-
ỗữ
ờỳ
ốứ
ởỷ

Trong ú :
- W
g
l tng ti trng giú (N )
- T
g
l ng sut trong phn t v ( N/m
2
)
- M
g
l mụ men do giú tỏc dng lờn b ( N.m )
- R
o
l bỏn kớnh ngoi ca b , R
o
= 11,02 ( m )
- R

i
l bỏn kớnh trong ca b , R
i
= 10,96 ( m )
- W
b
l mụ men chng un ca tit din b



V
V
I
I


N
N


X
X


Y
Y


D
D

N
N
G
G


C
C
ễ
ễ
N
N
G
G


T
T
R
R
è
è
N
N
H
H

B
B
I
I


N
N












N
N


B
B

C
C
H
H


A
A


N
N
H
H
ể
ể
M
M


T
T
H
H


C
C

H
H
I
I


N
N


:
:


N
N
H
H
ể
ể
M
M


2
2
1
1

L
L


P
P


:
:


5
5

3
3
C
C
B
B
1
1








20

Thay s ta cú :

4
4
33
10,96
W0,05 10,05.11,02.1
11,02
i
bo
o
R

R
R
ộự
ộự
ổử
ổử
ờỳ
=-=-
ờỳ
ỗữ
ỗữ
ờỳ
ốứ
ờỳ
ốứ
ởỷ
ởỷ
= 1,445 ( m
3
)

1414.11,02
W 164085.38371,5
2323
O
gg
R
M
pp
ổửổử

===
ỗữỗữ
ốứốứ
( N.m)

38371,5
26546,84
W1,445
g
g
b
M
T === ( N/m
2
) =

0,265 ( N/mm
2
)
Ta nhn thy ng sut do giú gõy ra thnh b l khụng ln . Do vy ta s ch tớnh
kim tra dy ca thnh b ti im B khi lm vic trong iu kin chu nộn
Giỏ tr lc nộn do giú gõy ra trong phn t v :

0,265
0,0044
60
g
g
T
F

t
=== ( N/mm)
Tng lc nộn trong phn t v :
F
tt
= F
g
+ F = 0,0044 + 53,468 = 53,47 ( N/mm )
Trong ú :
- F
g
l giỏ tr lc do giú gõy ra ( N /mm )
- F l lc dc do ti trng bn thõn b v cỏc thit b ph tr (
N/mm )
- t l chiu dy thnh b ( mm )
Ta thy F
tt
= 53,47 < B = 71,5 ( N/mm)

Kt lun : Thõn b m bo chu lc vi chiu dy t=60mm.
3.2.5. Tớnh toỏn chiu dy thõn b trong iu kin th ti
Theo AD 151.1 ( TL(1) ), ta tớnh chiu dy thnh b trong iu kin th ỏp lc
nc
- Ly p sut th ti : P
t
= 1,5.P
iTK
= 1,5.1,6 = 2,4(N/mm
2
).

- Gii hn bn cho phộp ca vt liu: S= 0,9.S
y
= 0,9.260 = 234 (N/mm
2
).
- Chiu dy n mũn cho phộp bờn trong v bờn ngoi: C =2,1 mm.
Tớnh b dy thnh b theo cụng thc (2.7 ).


V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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








21


0,5
0,25.
PRF
tC
SP
+
=+
-
.
Trong đó :
- P Áp lực tính toán (N/mm
2

), P= P
t
+P
i
.
- P
i
: Áp lực thuỷ tĩnh tại điểm kiểm tra, (N/mm
2
).

9,81
1000
n
i
h
P
g
= (N/mm
2
)
- h
i
: Chiều cao cột chất lỏng từ đỉnh bể chứa đến điểm tính toán.
- g
n
: Trọng lượng riêng của nước, g
n
= 1 (T/m
3

).
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 lực
thủy tĩnh
P
i
(N/mm
2
)

Áp suất
thử tải
P
t
(N/mm
2
)

Tổng áp
lực
P(N/mm
2
)

F(N/mm)

t(mm)
A 55

o
0,046 2,40 2,446 -35,436 58,681

B 90
o
0,108 2,40 2,508
±
53.468

61,21
C 125
o
0,169 2,40 2,569 32,895 62,578

D 180
o
0,215 2,40 2,615 0.000 63,513

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
Tên bản Vị trí t(mm).
Tấm nắp Từ điểm A trở lên 62
Tấm xích đạo Giữa điểm A - B 64
Tấm đáy Từ điểm C trở xuống 66


V
V
I

I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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

22


3.2.6. Tính toán trọng lượng bản thân bể:
Trong lượng bản thân bể chứa tính theo công thức sau:
G
1
=
33
4
(()).
3
itbi
RtR
pg
+-
Trong đó :
+ t
tb
: Chiều dày trung bình của bể chứa, t
tb
= 64 mm.
+ R
i
: Bán kính trong của bể chứa, R
i
= 10,96 ( m )

Thay số :
G
1
=
33
4
((10,960,064)10,96).7,85762,8
3
p
+-=( T )
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 hình
tròn ( dễ tính toán gia cường và kiểm tra ). Do vậy ta chọn hình dáng lỗ người
chui và họng ống là dạng hình tròn.
3.3.2 Lựa chọn kích thước của các lỗ mở:







64

mm

62

mm

66

mm






64

mm

62

mm

66

mm



V
V
I
I
Ệ

Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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

23

Đương kính lỗ mở phải thoã mãn điều kiện :
.5,0£
D
d

Trong đó :
- d: Là đường kính trong lớn nhất của lỗ mở ( mm )
- D: Là đường kính trong của bể chứa ( mm )
3.3.3 Tính khoảng cách các lỗ mở:
Khoảng cách giữa các lỗ mở tính từ tâm của lỗ mở này đến tâm của lỗ mở kia
phải thoã mãn điều kiện :

å
³
÷
ø
ö
ç
è
æ
+
÷
ø
ö
ç
è
æ

i
lc
r
ll
32
32

Trong đó:
- l
c
: Thành phần khoảng cách theo phương chu vi của bể.
- l
l
: Thành phần khoảng cách theo phương dọc bể.
- r
i
: 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
l
l
= 0. Suy ra công thức trên có thể viết lại như sau:
2.
ci
lr
£
å
.

3.3.4 Lựa chọn giải pháp thiết kế lỗ mở :
Lỗ mở không cần gia cường , phải thoã mãn yêu cầu sau:

0,25
m
dRt
£ .
Trong đó:
- d : Đường kính lỗ mở
- t : Chiều dày trung bình của thân bể chứa , t = 64 ( mm )


V
V
I
I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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








24

- R
m
: Bán kính thực của bể chứa, R
m
= 10960 +0,5.64 =
10992(mm).
Thay số ta có :
0,25.10992.64209,68
d £=(mm).
Nhận xét: Ta thấy đường kính lỗ mở không cần gia cường như tính toán trên là
quá 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:

1,5
T
Y
S
S
³

Trong đó:
- S
T
: Giới hạn bền của vật liệu ( N/mm
2
)
- S
Y
: Giới hạn chảy dẻo của vật liệu ( N/mm
2
)
Chọn loại thép : A516 Gr70 có:
S
T
= 485(MPa) = 485(N/mm
2
).
S
Y

= 260(MPa) = 260(N/mm
2
).
Xét tỹ số : 5,1.865,1
260
485
³==
Y
T
S
S
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:

(
)
.0,0008.
rv
T
aa
-D£


V
V
I

I
Ệ
Ệ
N
N


X
X
Â
Â
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

25

Trong đó :
- a
R
: Hệ số giản nở vì nhiệt danh nghĩa của vật liệu gia cường ở
nhiệt độ thiết kế.Tra bảng TE-1,TE-2, TE-3 Subpart 2, ASME
section II part D.
- a
V
: 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.
- DT : Nhiệt độ vận hành biến thiên trong khoảng từ 21
o
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 :

( )
0,5
0,25.

m
Pr
tc
SP
=+
-

Trong đó :
- t
m
: chiều dày yêu cầu nhỏ nhất của thành họng ống, (mm).
- r

: Bán kính trong của lỗ mở, (mm).
- P : áp suất trong tại vị trí lỗ mở, lấy trong điều kiện thử tải,
(KN/mm
2
).
- S : Giới hạn chảy dẻo của thép thành lỗ mở, (KN/mm
2
).
- t
n
: là chiều dày thành họng ống được lựa chọn, (mm)
- C là chiều dày ăn mòn cho phép , C = 2,1 ( mm )