Cursuri PSS

CURS NR.7 Elementele unui rezervor cilindricorizontalUn rezervor cilindric orizontal este format din corpul cilindric, din dou funduri i un numr de inele de rigidizare.Corpul rezervorului poate fi executat n dou alternative:1. Format din mai multe virole, fiecare virol fiind obinut din ndoirea n lungime a unei table. Limea tablei reprezint deci nlimea virolei. nchiderea virolei se execut printr-un cordon de sudur n capete, iar mbinarea virolelor una cu alta se execut prin suprapunere (figura 1.49).2. Format dintr-o singur virol, la care tablele sunt aezate n lungime i sunt mbinate prin custuri sudate cap la cap. Aceast soluie constructiv se recomand n special atunci cnd pentru executarea cordoanelor se folosete metoda automat de sudare sub fondant. n figura 1.50, este artat schema unui astfel de rezervor.

Fig 1.49 Rezervor cilindric orizontal format din mai multe viroleFundul rezervorului poate fi executat: conic, cilindric, sferic, dintr-o jumtate de elipsoid sau plan ( fig 1.51 ) . Fundurile cu dubl curbur se obin din matriare la rece sau la cald dintr-o tabl care poate s fie executat dintr-o singur

Fig 1.50 Rezervor cilindric orizontal format dintr-o singur virola

bucat sau din dou buci asamblate nainte de matriare printr-o custur sudat cap la cap. Fundurile cilindrice se obin prin ndoire la rece, iar cele conice prin ndoire sau matriare.

Fig 1.51 Forma fundurilor rezervoarelor cilindrice orizontaleDin aceste sisteme fundurile plate se caracterizeaz printr-o important simplificare a fabricaiei.Calculul i detalii constructiveRezervoarele cilindrice orizontale, staionare de obicei nu se dimensioneaz, grosimile de tabl rezultnd din condiiile de rigiditate minim..Pentru simplificare, lucrnd cu o presiune constant p (figura 1.52) se obine:

Efortul unitar inelar : 1.81

Dup generatoare: 1.82La x1 se mai adaug efortul specific unitar din ncovoierea rezervorului sub greutatea proprie i ncrcarea cu lichid.

1.83unde l reprezint distana ntre punctele de reazem, iar q greutatea proprie i a lichidului pe metru liniar de rezervor.

Fig 1.52 Schema de calcul a unui rezervor cilindric orizontal

Reazemele se plaseaz la extremiti n cazul rezervoarelor de capacitate redus ( de obicei sub 25 m3 ) i la o anumit distan de funduri la rezervoarele de capacitate mai mare. Suprafaa de rezemare a suportului se execut cilindric, cu o raz egal cu cea exterioar a rezervorului i cu un unghi de ncercuire a corpului rezervorului de cel puin 90.Stadiul de membran este tulburat n regiunea prinderii fundului. Influena momentelor de ncovoiere este cu att mai redus cu ct trecerea de la fund la corpul cilindric este mai lin. De exemplu, n cazul executrii fundului dintr-o jumtate de elipsoid, tensiunile nsumate din forele n i momentele m nu depesc cu mai mult de 10 % pe cele calculate n stadiul de membran, pe cnd n cazul executrii fundului dintr-o calot sferic majorarea solicitrilor n stadiul de ncovoiere este de 400 500 % fa de stadiul de membran.Din acest motiv, n cazul ntrebuinrii fundului dintr-o calot sferic, rezervorul trebuie rigidizat printr-un inel aezat n seciunea de prindere a fundului de corpul cilindric, sau trecerea de la sfer la cilindru se alungete prin introducerea unui tor. ( fig 1.53 )

mbinarea dintre fund i partea cilindric se poate face prin custuri sudate cap la cap sau prin suprapunere. Se recomand ca aceste custuri s se afle la o distan la care influena tulburrii marginale devine neglijabil ( distana mai mare de 0,6 ) raza r i grosimea de tabla s se refer la mantaua cilindric.

Fig 1.53 Racordarea fundului sferic

Fig 1.54 Fund plan: 1. inel de fixare; 2. tabla fundului

Aa cum s-a spus mai nainte fundurile cu dubl curbur prezint dezavantaje n fabricatia rezervoarelor, dezavantaje care pot fi eliminate prin adaptarea fundurilor plane. Fundurile plane au n plus avantajul unei comportri identice, indiferent de direcia ncrcrii, avantaj care se evideniaz n cazul rezervoarelor ngropate.Din punct de vedere static, fundul plat se consider c o plac elastic, circular, rezemat articulat pe contur pe un inel elastic. Inelul este executat dintr-o cornier de care se sudeaz att corpul cilindric ct i fundul (figura 1.54 ).Din experimentrile fcute pentru presiuni de 0,4...0,5 atm, att fundul ct i inelul au avut o comportare elastic. La o presiune de 0,7 kgf/cm2 , tensiunile din fund, lng inelul de susinere au atins limita de curgere, din ncovoierea local, fr ns ca s fie epuizat capacitatea portant i numai la o presiune de 1,2 kgf/cm2 au aprut deformaii plastice ale inelului i pierderea local a stabilitii. Inelele de rigidizare sunt executate din corniere sudate de tabl rezervorului cu aripa normal pe tabl ( figura 1.55 b ).

Fig 1.55 Inele de rigidizare a) n dreptul reazemelor ;b) curentPrin aceast dispoziie, momentul de inerie al inelului de rigidizare este mult mai mare dect n cazul cnd aezarea cornierelor s-ar face cu o arip lipit de mantaua rezervorului.Inelele de rigidizare care se afl deasupra reazemelor se completeaz cu un sistem de diagonale ( figura 1.55 a ). Acelai sistem se aplic la toate inelele atunci cand rezervorul se ngroap.ntrebuinarea fundurilor plate, n cazul presiunilor mai mari ( peste 0,7 atm ) nu mai este raional cci consumul de oel i de fora de munc crete, prin introducerea nervurilor de rigidizare, care devin necesare n acest caz. De exemplu, cisternele de cale ferat, din cauza ocului pe care-l produce lichidul pe fundurile rezervorului n momentul pornirii sau frnrii trenului, se calculeaz la o presiune de 6 atm. n aceste cazuri, soluiile economice sunt fundurile cu dubl curbur.O soluie avantajoas d.p.d.v. economic o reprezint rezervoarele cilindrice orizontale cu funduri semisferice ( figura 1.56 ). Aceast soluie permite ridicarea presiunii interioare pn la 0,7 atm i a vacuumului pn la 0,003 atm, fr s fie necesar, pentru un rezervor de 100 m3 majorarea grosimii de tabl peste 4 mm ( grosimea minim admis ). n aceste condiii pentru un rezervor cu o capacitate de 100 m3 i un diametru de 3,25 m, avantajele acestei soluii fa de un rezervor cilindric orizontal cu funduri plane constau n: economie de oel de cca 10 %, lungimea custurilor sudate cu 30 % mai redus, rigiditatea mai mare a fundurilor ceea ce influeneaz favorabil etaneitatea, respectarea dimensiunilor geometrice teoretic i transportul construciei metalice la faa locului.Solicitarea maxim de ncovoiere apare n custura sudat de mbinare a fundului cilindric cu mantaua rezervorului i rezult din relaia:

1.84Pentru o presiune de 0,7 atm , r = 162 cm, s = 0,4 cm si = 0,76 tf/m3 , rezult = 1200 kgf/cm2 adic un efort unitar identic cu cel admis ntr-o custur cap la cap solicitat la ncovoiere.Rezervorul se reazem prin intermediul a 4 scaune, pe 4 stlpi de beton armat prefabricai, care sunt plantai n fundaii de asemenea prefabricate ( figura 1.56 ).Greutile acestui tip de rezervor sunt: rezervorul de 75 m3 capacitate are 4 tf, iar rezervorul de 100 m3 cca 5 tf. La rezervoarele cilindrice orizontale trebuie verificat stabilitatea mantalei dup cele dou direcii: inelar i longitudinal. Dup direcie inelar stabilitatea corpului cilindric cu inele de rigidizare aezate la distana a unul de altul rezult din:

1.85unde pcr se calculeaz din formula R. Mises simplificat de Papkevici:

iar pv reprezint vidul n kgf/cm2. Dup direcia longitudinal se verific cu formula:

c = 1.86unde cr rezult din formula Donnel:

cr = 1.87

iar c reprezint rezistena de compresiune maxim dup direcia longitudinal. Stabilitatea inelelor de rigidizare se verific cu formula:

1.88unde Ncr rezult din formula Levy:

1.89i

1.90

1.3.Rezervoare de diferite forme, sferic, picturi de ap n acest subcapitol vor fi studiate rezervoarele sferice, rezervoarele sub form de picturi de ap i rezervoarele formate

Fig 1.56 Rezervoare cilindrice orizontale cu funduri semisfericedin mai muli tori.