Проверка устойчивости стенки резервуара производится по формуле

где σ_i1 – расчетные осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;

σ₂ – расчетные кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа;

σ_i01 – критические осевые напряжения в стенке резервуара, МПа;

σ₀₂ – критические кольцевые напряжения в стенке резервуара, МПа.

Осевые напряжения (в системе СИ их называют меридиональными) определяются по минимальной толщине стенки пояса, кольцевые напряжения – по средней толщине стенки.

Расчетные осевые напряжения для резервуаров РВС определяются по формуле

где n₃ = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса;

n_сн = 1,4 – коэффициент надежности по снеговой нагрузке;

n₂ = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке от избыточного давления и вакуума;

ψ – коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый по СНиП 2.01.07-85*;

G_кр – вес покрытия резервуара, Н;

G_ст,i – вес вышележащих поясов стенки, Н;

G_cн – полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия, Н;

G_вак – вес покрытия резервуара, Н;

δ_i – расчетная толщина стенки i-го пояса резервуара, м.

Определение веса крыши. Вес покрытия резервуара рассчитывается по нормативному давлению крыши p_кр (таблица 3.5)

G_кр = p_кр⋅π⋅R²

Таблица 3.5 – Нормативный вес крыши на единицу площади

Объем резервуара, м³	1000	5000	10000	20000	30000	50000
Удельный вес крыши, кН/м³	0,3	0,35	0,45	0,55	0,6	0,65

Для резервуара объемом V = 20000м³ давление крыши .

Определение веса стенки резервуара. Вес вышележащих поясов стенки резервуара определяется из условия, что высота всех поясов одинакова и равна ширине листа B

где а – номер последнего пояса, если начало отсчета снизу;
– удельный вес стали.

Вес стенки при расчете первого пояса

Вес стенки при расчете второго пояса

Результаты расчетов веса стенки всех поясов приведены в таблице 3.6.

Определение снеговой нагрузки. Нормативная снеговая нагрузка на горизонтальную проекцию резервуара

где μ – коэффициент перехода от веса снегового покрытия горизонтальной поверхности земли к снеговой нагрузке на трубопровод;

S_g – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м²горизонтальной поверхности земли, которое выбирается по СниП 2.01.07-85 для соответствующего снегового района Казахстана.

Таблица 3.6 – Вес стенки резервуара

Номер пояса	Вес стенки, кН
1	2166
2	1808
3	1525
4	1262
5	1036
6	829
7	622
8	414
9	207

Павлодарская область находится в III снеговом районе, для которого S_g = 1,8 кН. Коэффициент μ = 1 для такого варианта крыши, когда угол наклона поверхности крыши к горизонтальной плоскости α ≤ 25^∘

Вес снегового покрова на всю крышу

Определение нагрузки от вакуума. Нормативная нагрузка от вакуума на покрытие определяется как

Определение осевых напряжений в каждом поясе стенки резервуара от вертикальной нагрузки.

Определение напряжений

• в первом поясе

• во втором поясе

Значения осевых напряжений в остальных поясах приведены в таблице 3.7

Таблица 3.7 – Напряжения для расчета стенки резервуара на устойчивость

Номер пояса	σi1, МПа	σi01, МПа	σi1/σi01	σ2, МПа	σ02, МПа	σ2/σ021	σi1/σi01 + σ2/σ02
1	2,6	14,6	0,18	1,01	2,13	0,47	0,65
2	3,0	11,6	0,26				0,73
3	3,1	10,8	0,29				0,76
4	3,4	9,2	0,37				0,84
5	3,5	8,5	0,41				0,88
6	3,4	8,5	0,40				0,87
7	3,2	8,5	0,38				0,85
8	3,0	8,5	0,35				0,82
9	2,9	8,5	0,34				0,81

Определение осевых критических напряжений. Осевые критические напряжения определяются по формуле

где E = 2.1 ⋅ 10⁵ МПа – модуль упругости стали;

C – коэффициент, принимаемый по таблице 3.8.

Таблица 3.8 – Значение коэффициента C

R/δср	600	800	1000	1500	2500
С	0,11	0,09	0,08	0,07	0,06

Для определения коэффициента C необходимо вычислить среднюю толщину стенки

Вычисляем отношение радиуса резервуара к средней толщине стенки

По таблице 3.8 выбираем коэффициент C = 0,07.

Вычисляем осевые критические напряжения:

• для первого пояса

• для второго пояса

Остальные значения критической силы приведены в таблице 3.7.

Определение кольцевых напряжений. Расчетные кольцевые напряжения в стенке при расчете на устойчивость резервуара определяются по формуле

где p_в – нормативное значение ветровой нагрузки на резервуар, Па;

n_в = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;

δ_ср – средняя арифметическая толщина стенки резервуара, м.

Нормативное значение ветровой нагрузки определяется по формуле

где W₀ – нормативное значение ветрового давления, для рассматриваемого района, Па;

k₂ – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

C_i – аэродинамический коэффициент.

Павлодарская область относится к третьему району по давлению ветра, соответственно W₀ = 0,38 кПа.

Коэффициент k₂ = 1,0 для резервуаров высотой от 10 до 20 метров.

Аэродинамический коэффициент C_i выбирается по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» (таблица 3.9).

Таблица 3.9 – Аэродинамический коэффициент C_i

H/2R	0,17	0,25	0,5	1,0	2,0
C_i	0,5	0,55	0,7	0,8	0,9

Вычисляем отношение

Выбираем C_i = 0,7 по таблице 3.9 с использованием метода линейной интерполяции.

Вычисляем ветровую нагрузку (давление)

Вычисляем кольцевые напряжения

Критические кольцевые напряжения определяются по формуле

где H – геометрическая высота стенки резервуара, м.

По результатам расчета условие устойчивости выполняется для каждого пояса стенки резервуара.