CURS NR.7
Elementele unui rezervor cilindricorizontal
Un rezervor cilindric orizontal este format din corpul cilindric, din două funduri şi un
număr de inele de rigidizare.
Corpul rezervorului poate fi executat în două alternative:
1. Format din mai multe virole, fiecare virolă fiind obţinută din îndoirea în lungime a
unei table. Lăţimea tablei reprezintă deci înălţimea virolei. Închiderea virolei se
execută printr-un cordon de sudură în capete, iar îmbinarea virolelor una cu alta se
execută prin suprapunere (figura 1.49).
2. Format dintr-o singură virolă, la care tablele sunt aşezate în lungime şi sunt îmbinate
prin cusături sudate cap la cap. Această soluţie constructivă se recomandă în special
atunci când pentru executarea cordoanelor se foloseşte metoda automată de sudare sub
fondant. În figura 1.50, este arătată schema unui astfel de rezervor.
Fig 1.49 Rezervor cilindric
orizontal format din mai multe
virole
Fundul rezervorului poate fi executat:
conic, cilindric, sferic, dintr-o
jumătate de elipsoid sau plan ( fig
1.51 ) . Fundurile cu dublă curbură se
obţin din matriţare la rece sau la cald dintr-o tablă care poate să fie executată dintr-o singură
Fig 1.50 Rezervor cilindric orizontal format dintr-o singură virola
bucată sau din două bucăţi asamblate înainte de matriţare printr-o cusătură sudată cap la cap.
Fundurile cilindrice se obţin prin îndoire la rece, iar cele conice prin îndoire sau matriţare.
Fig 1.51 Forma fundurilor rezervoarelor cilindrice orizontale
Din aceste sisteme fundurile plate se caracterizează printr-o importantă simplificare a
fabricaţiei.
Calculul şi detalii constructive
Rezervoarele cilindrice orizontale, staţionare de obicei nu se dimensionează, grosimile de
tablă rezultând din condiţiile de rigiditate minimă..
Pentru simplificare, lucrând cu o presiune constantă p (figura 1.52) se obţine:
Efortul unitar inelar :
1.81
După generatoare: 1.82
La x1 se mai adaugă efortul specific unitar din încovoierea rezervorului sub greutatea
proprie şi încărcarea cu lichid.
1.83
unde l reprezintă distanţa între punctele de reazem, iar q greutatea proprie şi a lichidului pe
metru liniar de rezervor.
Fig 1.52 Schema de calcul a unui rezervor cilindric orizontal
Reazemele se plasează la extremităţi în cazul rezervoarelor de capacitate redusă ( de
obicei sub 25 m3 ) şi la o anumită distanţă de funduri la rezervoarele de capacitate mai mare.
Suprafaţa de rezemare a suportului se execută cilindrică, cu o rază egală cu cea exterioară a
rezervorului şi cu un unghi de încercuire a corpului rezervorului de cel puţin 90.
Stadiul de membrană este tulburat în regiunea prinderii fundului. Influenţa momentelor de
încovoiere este cu atât mai redusă cu cât trecerea de la fund la corpul cilindric este mai lină.
De exemplu, în cazul executării fundului dintr-o jumătate de elipsoid, tensiunile însumate din
forţele n şi momentele m nu depăşesc cu mai mult de 10 % pe cele calculate în stadiul de
membrană, pe când în cazul executării fundului dintr-o calotă sferică majorarea solicitărilor în
stadiul de încovoiere este de 400 – 500 % faţă de stadiul de membrană.
Din acest motiv, în cazul întrebuinţării fundului dintr-o calotă sferică, rezervorul trebuie
rigidizat printr-un inel aşezat în secţiunea de prindere a fundului de corpul cilindric, sau
trecerea de la sferă la cilindru se alungeşte prin introducerea unui tor. ( fig 1.53 )
Îmbinarea dintre fund şi partea cilindrică se poate face prin cusături sudate cap la cap sau
prin suprapunere. Se recomandă ca aceste cusături să se afle la o distanţă la care influenţa
tulburării marginale devine neglijabilă ( distanţa mai mare de 0,6 ) raza r şi grosimea
de tabla s se referă la mantaua cilindrică.
Fig 1.53 Racordarea fundului sferic
Fig 1.54 Fund plan: 1. inel de fixare; 2. tabla fundului
Aşa cum s-a spus mai înainte fundurile cu dublă curbură prezintă dezavantaje în fabricatia
rezervoarelor, dezavantaje care pot fi eliminate prin adaptarea fundurilor plane. Fundurile
plane au în plus avantajul unei comportări identice, indiferent de direcţia încărcării, avantaj
care se evidenţiază în cazul rezervoarelor îngropate.
Din punct de vedere static, fundul plat se consideră că o placă elastică, circulară, rezemată
articulat pe contur pe un inel elastic. Inelul este executat dintr-o cornieră de care se sudează
atât corpul cilindric cât şi fundul (figura 1.54 ).
Din experimentările făcute pentru presiuni de 0,4...0,5 atm, atât fundul cât şi inelul au avut
o comportare elastică. La o presiune de 0,7 kgf/cm2 , tensiunile din fund, lângă inelul de
susţinere au atins limita de curgere, din încovoierea locală, fără însă ca să fie epuizată
capacitatea portantă şi numai la o presiune de 1,2 kgf/cm2 au apărut deformaţii plastice ale
inelului şi pierderea locală a stabilităţii. Inelele de rigidizare sunt executate din corniere
sudate de tablă rezervorului cu aripa normală pe tablă ( figura 1.55 b ).
Fig 1.55 Inele de rigidizare a)
în dreptul reazemelor ;b) curent
Prin această dispoziţie,
momentul de inerţie al inelului de
rigidizare este mult mai mare
decît în cazul când aşezarea
cornierelor s-ar face cu o aripă
lipită de mantaua rezervorului.
Inelele de rigidizare care se află deasupra reazemelor se completează cu un sistem de
diagonale ( figura 1.55 a ). Acelaşi sistem se aplică la toate inelele atunci cand rezervorul se
îngroapă.
Întrebuinţarea fundurilor plate, în cazul presiunilor mai mari ( peste 0,7 atm ) nu mai este
raţională căci consumul de oţel şi de forţa de muncă creşte, prin introducerea nervurilor de
rigidizare, care devin necesare în acest caz. De exemplu, cisternele de cale ferată, din cauza
şocului pe care-l produce lichidul pe fundurile rezervorului în momentul pornirii sau frânării
trenului, se calculează la o presiune de 6 atm. În aceste cazuri, soluţiile economice sunt
fundurile cu dublă curbură.
O soluţie avantajoasă d.p.d.v. economic o reprezintă rezervoarele cilindrice orizontale cu
funduri semisferice ( figura 1.56 ). Această soluţie permite ridicarea presiunii interioare până
la 0,7 atm şi a vacuumului până la 0,003 atm, fără să fie necesară, pentru un rezervor de 100
m3 majorarea grosimii de tablă peste 4 mm ( grosimea minimă admisă ). În aceste condiţii
pentru un rezervor cu o capacitate de 100 m3 şi un diametru de 3,25 m, avantajele acestei
soluţii faţă de un rezervor cilindric orizontal cu funduri plane constau în: economie de oţel de
cca 10 %, lungimea cusăturilor sudate cu 30 % mai redusă, rigiditatea mai mare a fundurilor
ceea ce influenţează favorabil etanşeitatea, respectarea dimensiunilor geometrice teoretic şi
transportul construcţiei metalice la faţa locului.
Solicitarea maximă de încovoiere apare în cusătura sudată de îmbinare a fundului cilindric
cu mantaua rezervorului şi rezultă din relaţia:
1.84
Pentru o presiune de 0,7 atm , r = 162 cm, s = 0,4 cm si = 0,76 tf/m3 , rezultă
= 1200 kgf/cm2 adică un efort unitar identic cu cel admis într-o cusătură cap la cap
solicitată la încovoiere.
Rezervorul se reazemă prin intermediul a 4 scaune, pe 4 stâlpi de beton armat prefabricaţi,
care sunt plantaţi în fundaţii de asemenea prefabricate ( figura 1.56 ).
Greutăţile 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 verificată stabilitatea mantalei după cele două
direcţii: inelară şi longitudinală. După direcţie inelară stabilitatea corpului cilindric cu inele de
rigidizare aşezate la distanţa a unul de altul rezultă din:
1.85
unde pcr se calculează din formula R. Mises simplificată de Papkevici:
iar pv reprezintă vidul în kgf/cm2. După direcţia longitudinală se verifică cu formula:
c =
1.86
unde cr rezultă din formula Donnel:
cr =
1.87
iar c reprezintă rezistenţa de
compresiune maximă după
direcţia longitudinală.
Stabilitatea inelelor de rigidizare
se verifică cu formula:
1.88
unde Ncr rezultă din formula
Levy:
1.89
şi
1.90
1.3.Rezervoare de diferite forme, sferic, picături de apă
În acest subcapitol vor fi studiate rezervoarele sferice, rezervoarele sub formă de picături
de apă şi rezervoarele formate
Fig 1.56 Rezervoare cilindrice orizontale cu funduri semisferice
din mai mulţi tori.
Top Related