Расчёт устойчивости оболочки резервуара – это расчет, в ходе которого определяются возможные формы потери устойчивости и соответствующие им значения коэффициентов запаса по устойчивости.
С сожалением должны отметить, что для резервуаров данный расчет часто не производится или производится по очень упрощенным расчетным схемам, которые не позволяют получать корректные результаты. Из-за подобного отношения к проектированию, в ходе строительства (эксплуатации) происходит общая или местная потеря устойчивости оболочки резервуара, и объект переходит в аварийное состояние.
Важно заметить, что даже после местной потери устойчивости, восстановить резервуар почти невозможно. С учетом этого, мы рекомендуем крайне серьезно относиться к вопросам устойчивости при проектировании резервуаров.
Пример потери устойчивости оболочки резервуара
Емкости (в количестве 16 штук) длиной 13 метров и радиусом 3,5 метра из стали толщиной 4 мм были смонтированы и засыпаны грунтом. Важно заметить, что все работы были выполнены строго по проекту. С момента обратной засыпки прошло не более месяца, и случилось следующее:
«Фото изнутри одной из емкостей, которая относительно не смята, остальные все смяты грунтом, как целлулоидные игрушки…» — это цитата из сообщения Заказчика, который обратился к нам с этой проблемой.
Пример расчета устойчивости оболочки резервуара
Расчет устойчивости оболочки резервуара выполняется численными методами, т.к. аналитических решений в большинстве случаев данная задача не имеет.
В нашей практике для расчета устойчивости оболочки резервуара используется линейный/нелинейный анализ потери устойчивости методом конечных элементов (МКЭ).
Первым делом создается детальная трехмерная модель резервуара, которая затем разбивается на конечные элементы и дополняется нагрузками и граничными условиями. Для подземных резервуаров крайне важно учесть контакт с грунтом и фактор совместной работы с грунтовым основанием. В общем случае грунт моделируется объемными конечными элементами. Оболочка моделируется конечными элементами типа «пластина». Внутренние распорные элементы моделируются стержневыми конечными элементами типа «балка». Следует учитывать, что в расчетах (особенно нелинейных) необходимо использовать упругопластические модели материалов, что актуально как для стали, так и грунта.
Исходные данные для расчета
Расчёт устойчивости оболочки резервуара выполняется на основании следующих основных исходных данных:
- Техническое задание на выполнение расчета;
- Чертежи резервуара в объеме рабочей документации;
- Геометрическая 3D модель резервуара (при наличии);
- Технический отчет по результатам инженерно-геологических изысканий;
- Технический отчет по результатам обследования (для поверочных расчетов);
- Сведения о нагрузках и воздействиях;
- Проектные схемы установки и монтажа.
