ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ им. В. А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ РЕЗЕРВУАРОВ И ГАЗГОЛЬДЕРОВ НА СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Москва — 1969

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ им. В. А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ РЕЗЕРВУАРОВ И ГАЗГОЛЬДЕРОВ НА СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ Моек в а — 1969

4,83

2,39

1,49

1.1

0,9

0,72

5.92

2.93 1,84 1,33 1,08 0,88 0,75

6,35

3,27

2,06

1.5

1.21

0,98

8,37

4,15

2,58

1,89

1,56

1,27

Ei	0,4	0,3	0,2	0.1	0,05
со,

vx = 0.005 \/сек

10 3,83 7,52 11,3 15 16,9 18,75 6 2,01 3,74 5,66 7,4 8,34 9,27 4 1,405 2,38 3,49 4,63 5,21 5,78 3 1,175 1,795 2,57 3,4 3,83 4,27 2.5 1,06 1,48 2,14 2,81 3,14 3,49 2 0,973 1,26 1,71 2,26 2,51 2,77 1 0,95 1,1 1,25 1,4 1,6 1,8 ''1 = 0,004 \/сек 10 4,26 0,35 12,6 16,8 18,9 21 6 2,22 4,18 6,21 8,28 9,32 10,32 4 1,51 2,65 3,9 5,18 5,81 6,47 3 1,24 1,98 2,87 3,8 4,26 4,74 2.5 1,12 1,67 2,38 3,14 3,52 3,91 2 1,01 1,36 1,9 2,49 2,8 3,1 1 1,1 1,2 1,4 1.7 1,8 2,1 1 1,05 1,21 1,71 2,25 2,72 3 vi = 0,003 II се к 10 4,9 9,73 14,5 19,4 21,8 24,2 6 2,51 4,81 7,16 9,56 10,76 11,93 4 1,69 3,04 4,49 5,95 6,7 7,45 3 1,35 2,26 3,3 4,38 4,93 5,46 2,5 1,205 1,91 2,74 3,61 4,06 4,51 2 1,073 1,56 2,18 2,87 3,23 3,58 1 1 1,2 1,62 1,93 2,21 2,45

2* Зак. 2TJ

11

II	0,4	0.3	0.2	0.1	0,65
CUI

Vj = 0,002 1/сек

10	5,96	11,85	17,8	23,7	26,7	29,7
6	3,03	5,87	8,8	11,7	13,18	14,62
4	1,99	3,7	5,49	7,32	8,24	9,14
3	1,56	2,74	4,03	5,35	6,03	6,66
2.5	1,36	2,29	3,34	4,43	4,98	5,52
2	1,18	1,86	2,66	3,52	3,96	4.4
1	1,05	1.21	1,71	2,25	2,72	3
		vi	= 0,001 \/сек
10	8,44	16,81	25,2	33,6	37,81	42
6	4,22	8,29	12,42	16,58	18,65	20,71
4	2,7	5,2	7,78	10,36	11,64	12,95
3	2,06	3,84	6,65	7,59	8,55	9,49
2.5	1,76	3,18	4.71	6,97	7,04	7,83
2	1,47	2,56	3,75	4,25	5,59	6,21
1	1,13	1,62	2,11	2,63	3,12	3,75
		vi =	= 0,0005 \/сек
10	11,9	23,81	35,6	47,5	53,3	61
6	5.9	11,84	17,58	23,4	26,3	28,8
4	3,75	7,35	11	14,65	16,5	18,3
3	2,8	5.4	8,05	10,71	12,15	13,15
2,5	2,36	4,47	6,65	8,86	9,95	11,06
2	1,93	3,57	5,29	7,04	7,92	8,82
1	1,73	2,63	3,21	38,1	4,21	4,95
		vi =	= 0,0001 \/сек
2	—	-	7,2	9,8	11,4	13,4
1	-	-	4,6	5,5	6	6,6

12

X_r = Q_xk_cl_P Vl-e ^60,1,    (1.10)

где Q*—вес всей жидкости; коэффициент £_р, определяемый по табл. 2 в зависимости от ©i, vi и £i, которое равно:

Ei = 0,418 — 0,237 ^th0.84M_    (1.11)

Л₀

1.15. Координата (рис. 4,а), определяющая линию действия силы Х_г , соответствует центру тяжести эпюры гидродинамического давления.

Для приближенного определения у_с допускается кривую Р_тях (у) заменить двумя трапециями (см. рис. 4,а), тогда

+ 0.5

0,5(P₁ + P₂)h₁ + 0,b{P_t + P_i)h_t

1.16.    Контурное давление на днище (см. рис. 4,в), вызванное моментом сил, действующих на стенки резервуара, вычисляется по формуле

?(0) = <7maxSin6,    (1.13)

где

<7mix =    .    (1.14)

г. а,²

Примечание. Статический расчет днища на контурную нагрузку <7(0) производят но формулам, приведенным в Инструкции, опубликованной в сборнике «Исследование по сейсмостойкости зданий и сооружений», Госстройиздат, 1961. Для расчета днища можно использовать практические методы, приведенные в книгах Б. Г. Коренева и Е. И. Черниговской «Расчет плит на упругом основании», Госстройиздат, 1962, И. И. Гольденблатан Н. А. Николаенко «Расчет конструкций на действие сейсмических и импульсивных сил», М., Госстройиздат, 1961.

В книге И. И. Гольденблата и Н. А. Николаенко имеются указания по расчету резервуаров на действие нагрузки Я (у).

1.17.    Распределенная гидродинамическая нагрузка по оси центральной круглой колонны вычисляется по формуле:

Poc(</) = 3,14K₀,a_fllk_cl_v V    (1.15)

где аI — радиус колонны;

13

где ai — коэффициент, который берется по графику

a_t

рис. 3,6 в зависимости от /С₃= _а ; остальные величины имеют прежнее значение [см. расшифровку к формуле (1.8)].

1.18.    Если частота волны первой формы жидкости, заполняющей резервуар, меньше или равна 1 1 /сек (toi< < 1 l/сек), то расчет высоты волны не производится.

1.19.    Для cot < 1 1 /сек гидродинамическое давление жидкости на стенки резервуара вычисляется по формуле

/>((/) = Яшах (У) Sin 0,	(1.17)
Рmax (у) = УоО & К Kl*	(1.18)
ch 11,84 ft# -J-)
-°-836 ch (1,84 Л0) -	(119)

V_o6— объемный вес жидкости.

h

На рис. 5,а для ряда значений h₀= ^—~ в зависимости от y/h приведены графики коэффициента К\.

1.20. Для (oi <1 1 /сек результирующая гидродинамического давления жидкости на стенки резервуара (полное горизонтальное усилие) определяется по формуле

Хг = <?жМъ    (1-20)

15

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Рекомендации составлены в дополнение к СНиП II-A.12-62 «Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования», Стройиздат, М., 1962 и «Инструкции по определению расчетной сейсмической нагрузки на здания и сооружения», М., 1962 и состоят из трех разделов.

В первом разделе даны общие рекомендации по выбору расчетных схем и определению расчетной сейсмической нагрузки для частично заполненных резервуаров и газгольдеров с учетом влияния гидродинамической нагрузки.

Приведен расчет резервуаров с плавающей крышей, даны указания по определению гидродинамического давления при вертикальном сейсмическом толчке.

Во втором разделе даны рекомендации по определению расчетной сейсмической нагрузки на мокрые газгольдеры.

В третьем разделе приведены примеры расчета по определению сейсмической нагрузки для цилиндрических и сферических резервуаров различной емкости, вертикальных газгольдеров постоянного и переменного объемов.

В рекомендациях содержатся данные по определению расчетной сейсмической нагрузки для частично заполненных резервуаров и газгольдеров различной емкости.

Дирекция ЦНИИСК им. Кучеренко

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ ЧАСТИЧНО ЗАПОЛНЕННЫХ РЕЗЕРВУАРОВ

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на расчет вертикальных круговых цилиндрических и сферических резервуаров, частично заполненных жидкостью.

1.2.    Предполагается, что резервуар абсолютно жесткий; жидкость, заполняющая резервуар, обладает вязкостью; сейсмическое движение основания является случайным процессом времени или импульсивным; рассматривается переходной процесс колебания жидкости в резервуаре и считается, что длительность землетрясения составляет 30 сек; рассматриваются горизонтальные движения резервуара; даны указания по расчету на вертикальный сейсмический толчок.

1.3.    Полная сейсмическая нагрузка, действующая на резервуар, складывается из нагрузки от веса конструкций и от веса заполняющей жидкости.

1.4.    Горизонтальные сейсмические силы, приложенные к резервуару и вызванные весом его конструкций, определяются обычным способом по действующему СНиП II-A.12-62, как для жестких конструкций, фундамент которых настолько развит, что поворот сооружения за счет упругости грунта при определении сейсмических воздействий не учитывается.

1.5.    Резервуар рассчитывается на горизонтальные и вертикальные гидродинамические силы. Днище резервуара рассчитывается на передаваемое стенками резервуара контурное давление. Указанные нагрузки суммируются с гидростатическим давлением жидкости на стенки и днище.

1.6.    Во избежание гидродинамического удара развивающейся в резервуаре волны о покрытие определяется необходимый зазор А, между уровнем жидкости и покрытием, если частота волны первой формы больше 1 (1 /сек).

1.7.    Если балки покрытия разделяют свободную поверхность жидкости на отсеки, то величина зазора A_s определяется от низа балок до уровня жидкости.

4

1.8.    Если резервуар в силу технологических особенностей заполнен полностью, то жидкость рассматривается как твердое тело.

1.9.    Резервуары с одной центральной колонной, радиус которой меньше 0,07 радиуса резервуара, рассчитываются как резервуары без колонны (влиянием колонны можно пренебречь).

1.10.    Для резервуара, в котором колонны расположены по концентрическим окружностям, радиус которых меньше 0,07 наименьшего расстояния между колоннами, влиянием колонн можно пренебречь.

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕЗЕРВУАР

1.11.    Частота волны первой формы вычисляется по формуле

“i =    0-84    -J-),    (1.1)

Рис. 1. Схема цилиндрического резервуара

где а — внутренний радиус резервуара;

А— высота резервуара (см. рис. 1); th — гиперболический тангенс.

_ 1

Если о>1 >1 _сек , то весь дальнейший расчет ведется по формулам п. 1.11—1.16.

Если 0)1 <1 то расчет ведется по формулам п. 1.19—1.21.

5

1.12. Величина зазора A_s (рис. 1) между уровнем жидкости и покрытием резервуара определяется по формуле (1.2):

Л, = 0,836 а АД;/l — е^-в0,‘,    (1.2)

где    k_Q— коэффициент    сейсмичности, зависящий от

балльности района; определяется по СНиП II-A.12-62;

е — основание натурального логарифма;

?е — коэффициент, который берется по графикам рис. 2 в зависимости от параметра, характеризующего затухание vi, который вычисляется по формулам (1.3) и (1.4) и частоты волны первой формы ©1.

h

Для любого отношения    ~~

(1.3)

где — коэффициент, который берется по графику рис. 3,а в зависимости от А₀=-;

v — коэффициент кинематической вязкости жидкости, который берется в см²/сек, а величина а — берется в см, для Н>а (Ло>1)

7

= 5,98 >^4/ th (1,84 Ло)

a у a

Некоторые значения коэффициента v приведены в табл. 1.

Если 1 <«*<6 1/се/с, то A_s вычисляется по формуле А, = 0,0836 фг- ak_c V \-    ⁷ .    (1.5)

У'* I    ⁷

1.13. Гидродинамическое давление жидкости на стенки резервуара вычисляется по формуле

Р(у) — Рmax (у) sin 0 ,	(1.6)
(y) = Vo6 akclp У 1-Г"\	(1.7)

Уоб- объемный вес жидкости, заполняющей резервуар;

£р — коэффициент, который берется по табл. 2 в зависимости от величины Vi, coi и Е\ (у);

(1.8)

ch — гиперболический косинус; у — ордината (см. ₍рис. 4,а);

О—угол (см. рис. 4,6).

Распределенная нагрузка по оси резервуара вычисляется 'по формуле

iy) — 3,14V_oia*k_c5_Р У 1-Г⁶⁰’¹.    (1.9)

Примечания: 1. Значения коэффициента £_р могут вычисляться ло линейной интерполяции табл. 2.

2. Резервуар на нагрузку Р(у) рассчитывается как консольная балка с защемленным концом, по оси которой действует нагрузка Яос (У) [формула (1.9) (см. рис. 4,г)].

1.14. Результирующая гидродинамического давления жидкости на стенки резервуара (полное горизонтальное усилие) определяется по формуле

2 Зак. 279