Đồ án thiết kế bể chứa, Đồ án bể chứa

VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
BIỂN

MỤC LỤC

ĐỒ ÁN BỂ
CHỨA

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
NHÓM THỰC HIỆN : NHÓM
21

LỚP :
53CB1

1


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 , AR.................................................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

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

.........................................................................60

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 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,


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 Pd [ 0.002 MPa ( 0.02kG/cm2 ) và áp
lực chân không ( khi xả hết chất lỏng ) Po [ 0.00025 MPa ( 0.0025 kG/cm2 )
.
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 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 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 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 .


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

:V =

- Bán kính trong của bể

: R i=

- Trọng lượng riêng lớn nhất của LPG γ

: 0,56 (T/m3).

2500
3
= 5511, 46(m ).
0,504.0,9
3

3 . 5511, 46
= 10,96 (m).
4

- 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

- Nơi xây dựng bể

: Hải phòng.

- Áp lực gió Wo

: 115 daN/ m2

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 :
2

- Giới hạn chảy thiết kế

S

3

- Giới hạn bền thiết kế

1
3

=

t

x 26 0 = 1 7 3, 33 ( N/mm2 )

3

y

S =

2

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 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 :
Wg= γ.Wo.k.c.As.

(3.1)

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 o.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.
β(độ)

0

15

30

45

60

75

ce

+1,0

+0,8

+0,4

-0,2

-0,8

-1,2

β(độ)

90

105

120

135

150

175

180

ce

-1,25

-1,0

-0,6

-0,2

+0,2

+0,3

+0,4

Hình dạng gió tác dụng lên một nửa bể chứa

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


3.1.1.2 Tính diện tích chắn gió hiệu quả:
Diện tích chắn gió hiệu quả được tính theo công thức sau;
A = π .(R .sin β ) .
2

S

o

Từ bảng 6, ta thấy diện tích chắn gió hiệu quả ở mặt đón gió tương ứng với
β=450
AS1 = π .(10,96.sin 450 )2 = 188,7 ( m2 )
Diện tích hút gió hiệu quả ứng với góc β=300

AS2 = π .(10,96.sin 300 )2 = 94,3 ( m2 )
3.1.1.3 Tải trọng gió tác dụng lên bể chứa
Ở mặt đón gió Wg1 = 1,2.115.1,05.0,8.188,7 = 21874,1 ( daN ) =218741 ( N )
Ở mặt hút gió Wg2 = 1,2.115.1,05.0,4.94,3 = 5465,6 ( daN )=54656 ( N )
Vậy tổng tải trọng gió :
Wg = Wg1 – Wg2 = 164085 ( N )
Kết luận :
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 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:
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 ) :


V = π .m .(R −
2

( 3.2 )

)

c

3
1

Ta có phương trình sau :
VC =

φι

m

π m2 (R −
i

10

V

m

1 4
3
) = . π .R
3
10 3

Trong đó :
- 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 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 :
g.h.9,81 ( N/mm2 )
Pi =
1000

( 3.3 )

Trong 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


Điểm
tính

θ ( độ )

Mức chất
lỏng (m)

Áp lực
thủy tĩnh
Pi(N/mm2)

Tổng áp
PiTK(KN/m2)

lực
P(N/m2)


A

55o

0,383

0,002

1,6

1,602

B

90o

6,668

0,037

1,6

1,637

C

125o

12,953

0,071

1,6

1,671

D

180o

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:
t=

0,5.P.R
+c.
S − 0,

25.P

(3.4)

Tại những điểm chịu thêm ứng suất kéo, ta có công thức sau:
t=

0,5.P.R + F
S − 0, 25.P

+c.

(3.5)

Trong đó:
-

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 :
C =2,1 ( mm ) ; Ri = 10,96 ( m )
Ptk = 1,6 N/mm2
S=k.Sm=1.161,6 = 161,6 (N/mm2).
Ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.3: tính sơ bộ chiều dày thành bể tại các điểm

Điểm

θ ( độ )

tính

Mức chất

Áp lực

lỏng (m)

thủy tĩnh

Tổng áp
lực
P(N/m2)

t
( mm )

A

55o

0,384

0,002

1,602

56,544

B

90o

6,670

0,037

1,637

57,720

C

125o

12,956

0,071

1,671

58,897

D

180o

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 :
2π .R (1 − cosθ ).t.γ
2

F1=

F2=

2π .R.sin
θ

2

w2
2 .
2.π .R.sin
θ

( 3.6 )

( 3.7 )


F = F1 +F2

( 3.8 )


Trong đó :
-

W1 là trọng lượng bản thân của bể

-

W2 là trọng lượng các thiết bị phụ trợ

-

F1 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

-

F2 là lực dọc theo phương thẳng đứng trong các tấm thép thành bể
sinh ra do lực W2

-

Ra là bán kính trung bình của bể chứa Ra = Ri + t/2 ( mm )

-

Ri 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/m3 ) với t

= 60 (mm ) nên Ra = Ri + t/2 = 10960 + 60/2 =
10990 ( mm )

Bảng 3.4: giá trị lực dọc tại các điểm xét.
F1

F2

F

Điểm tính

θ(độ)

(N/mm)

(N/mm)

(N/mm)

A

55o

-32,895

-2,541

-35,436

B

90o

-51,763

-1,705

± 53,468

C

125o

32,895

0.000

32,895

D

180o

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


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
Điểm
tính

Tổng áp
θ( độ)

lực
( N/mm2 )

F

t

(N/mm

( mm )

A

55o

1,602

-35,436

56.544

B

90o

1,637

-53,468

57.720

C

125o

1,671

32,895

59.101

D

180o

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:
A=

0,125
Ro / 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 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
Pa theo công thức sau:

Pa = B
R/t .
o

Bước 5 : Khi A nằm ở bên trái, ta có thể sử dụng công thức sau để tính Pa:
0,0625.E
Pa = ⊇ R ˆ2 .
⊄ t ↓˜
ℑ
o

Bước 6 : So sánh gí trị Pa trong bước 4 hoặc 5 với P
Nếu Pa lớn hơn P thi thỏa mãn còn ngược lại thì chòn t khác và tính lại
Trong 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
bể chứ Ro = Ri + t
- Ri là bán kính trong của bể ( không kể chiều dày ăn mòn )
- t là chiều dày thành bể ( mm )
- E là mô đun đàn hồi của vật liệu E =
2,1.105 Mpa b). Tính toán kiểm tra:
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
11020

.60 = 6,81.10

−4

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 :
Pa =

0,0625.2,1.10
⊇ 11020
ˆ2
ℑ
˜
⊄ 60 ↓

5

=
0,389

2

(N/mm ).

Giá trị áp suất ngoài thiết kế là : P= 0,1 (N/mm2).
Ta thấy Pa = 0,389(N/mm2) > P = 0,1(N/mm2)
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: Ro= 10,96+0,060= 11,02 (m).
Bước 1: tính hệ số A
A=

0,125
.t
Ro

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


Bán kính ngoài của bể là: Ro= 10,96+0,060= 11,02 (m)

Hệ số A :

A=

0,125

0,125

.t

=
Ro

.0, 06 = 6,81.10
11, 020

−4

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

A.E
2

−4

=

6,81.10 .2,1.10

5

2

= 71,5 (N/mm )

Ta thấy B = 71,5 > F = 53,468 (N/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 :
Wg = 164085 (N )
Mô men gió tác dụng lên bể :
M =
g

⊇ 4RO ˆ
W.
g ℑ
˜
2
3π
⊄
↓

1

Ứng suất do gió tác dụng lên thành bể
T =±

g

Mg
Wb

∪ ⊇ R ˆ4 ˘
Với W = 0, 05.R .⊆1− ℑ i ˜ ˙
b 
o
⊄ Ro ↓ ˙˚
⊆
3

Trong đó :
- Wg là tổng tải trọng gió (N )
- Tg là ứng suất trong phần tử vỏ ( N/m2 )
- Mg là mô men do gió tác dụng lên bể ( N.m )
- Ro là bán kính ngoài của bể , Ro = 11,02 ( m )
- Ri là bán kính trong của bể , Ri = 10,96 ( m )
- Wb là mô men chống uốn của tiết diện bể


Thay số ta có :

∪ ⊇
R

4

ˆ˘

∪

⊇ 10,96 ˆ4 ˘

3
i
W
023=.⊆0,1−05.R .⊆1− ℑ ˜ ˙ = 0, 05.11,

˙ = 1,445 ( m3 )
⊄

↓