- 1 -

bÓ chøa cÇu

- 2 -

phÇn 1

giíi thiÖu chung

Bể chứa cầu dùng để chứa hơi hoá lỏng với áp lực dư pd 0,251,8MPa, thể tích bể V = 6004000m3. Bể được ghép từ các tấm cong hai chiều và được chế tạo bằng cách cán nguội hoặc dập nóng. Các tấm thép đựơc hàn với nhau bằng đường hàn đối đầu. Cách chia các tấm trên mặt cầu có nhiều hình dạng khác nhau: múi kinh tuyến với các mạch song song hoặc so le. Bể được đặt trên gối dạng vành hay thanh chống bằng thép ống hoặc thép chữ I. Dùng thanh chống đảm bảo được biến dạng nhiệt tự do cho bể. Các thanh chống nên tiếp xúc với mặt bể để giảm ứng suất cục bộ và không tỳ vào đường hàn nối các tấm của vỏ bể.

Bể chứa cầu

- 3 -

phÇn 2

thiÕt kÕ bÓ cÇu

2.1 c¸c sè liÖu c¬ b¶n ®Ó thùc hiÖn vÝ dô minh ho¹

§Ó cã thÓ minh ho¹ cho lý thuyÕt tÝnh bÓ cÇu, ta ®−a ra c¸c th«ng sè kü thuËt cña bÓ nh− sau:

2.1.1 Th«ng sè thiÕt kÕ

KiÓu bÓ : BÓ cÇu thÐp ®Æt trªn hÖ trô ®ì Kh¶ n¨ng chøa : 1200 (T)

ThÓ tÝch bÓ chøa V : 1200

0.504 0.9 = 2645.5 m3

B¸n kÝnh trong cña bÓ lμ Ri :

133 2645.5

4

= 8.58 (m)

Träng l−îng riªng lín nhÊt cña LPG : 0.56 T/m3 (§Ó tÝnh ¸p suÊt thuû tÜnh)

Träng l−îng riªng nhá nhÊt cña LPG m : 0.504 T/m3 (§Ó tÝnh thÓ tÝch)

¸p suÊt trong thiÕt kÕ P tk : 1.76 (N/mm2)

¸p suÊt ngoμi thiÕt kÕ P otk : 0.1 (N/mm2)

ChiÒu dμy ¨n mßn cho phÐp bªn trong i :1.6 mm

ChiÒu dμy ¨n mßn cho phÐp bªn ngoμi i : 0.5 mm KiÓm tra b»ng tia R¬ghen : Toμn bé chiÒu dμi ®−êng hμn 100% Søc chøa lín nhÊt : 90% ThÓ tÝch b×nh

¸p lùc giã Wo : 83 daN/m2

2.1.2 Kh¶ n¨ng chøa lín nhÊt cña bÓ

Träng l−îng cña LPG cã thÓ chøa trong bÓ theo thiÕt kÕ lμ 1200 T. Do vËy

thÓ tÝch bÓ chøa lμ

V = 1200

0.504 0.9 = 2645.5 m3

Khi cã thÓ tÝch V, ta cã thÓ t×m ®−îc Ri = 8.58 (m) suy ra D = 17.16 (m).

ThÓ tÝch h÷u Ých cña bÓ : Vh/Ých = 2645.5x0.9 = 2380.95 (m3)

Tuy nhiªn träng l−îng riªng cña LPG cã thÓ thay ®æi, nã cã gi¸ trÞ lín nhÊt

lμ = 0.56 (T/m3). Do vËy kh¶ n¨ng chøa lín nhÊt cña bÓ lμ

W3 = 0.9V = 2645.5 0.56 0.9 = 1333.33 (T)

- 4 -

2.1.3 Tiªu chuÈn thiÕt kÕ bÓ chøa :

2.1.3.1 Tiªu chuÈn tÝnh t¶i träng

TÝnh t¶i träng giã theo tiªu chuÈn TCVN 2737-95 (TL[4])

2.1.3.2 Tiªu chuÈn thiÕt kÕ th©n bÓ chøa

Tiªu chuÈn thiÕt kÕ ASME section VIII Division 2 (TL [1])

2.1.3.3 Tiªu chuÈn vËt liÖu cho th©n bån

Tiªu chuÈn vËt liÖu ASTM A516 Gr 70 (TL [2])

Tiªu chuÈn ASME Section II part D (TL [3])

2.1.3.4 Tiªu chuÈn vËt liÖu cho thÐp gia c−êng vμ häng èng

TÝnh to¸n theo tiªu chuÈn vËt liÖu ASTM A516 Gr 70 (TL [2])

2.1.3.5 Tiªu chuÈn vËt liÖu cho gi¸ ®ì bån

Gi¸ ®ì bån ®−îc tÝnh theo tiªu chuÈn vËt liÖu ASTM A516 Gr 70

2.1.4 M« t¶ vËt liÖu sö dông cho th©n bÓ chøa vμ kÕt cÊu ®ì bÓ

2.1.4.1 VËt liÖu sö dông thiÕt kÕ th©n bÓ chøa

Lo¹i thÐp tÊm A516 Gr70 ,cã c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt sau

Träng l−îng riªng = 7.85 (T/m3)

Giíi h¹n ch¶y thiÕt kÕ Sy = 260 Mpa = 260 (N/mm2)

Giíi h¹n bÒn thiÕt kÕ St = 485 Mpa = 485 (N/mm2)

M« ®un ®μn håi E = 2.1x105 Mpa = 2.1x105 (N/mm2)

Theo Appendix 2 (ASME Section II part D ) ,tra b¶ng Table 2-100(a) ta sÏ lÊy

Giíi h¹n ch¶y thiÕt kÕ : 23 yS =

2 2603 = 173.33 (N/mm2)

Giíi h¹n bÒn thiÕt kÕ : 13 TS =

1 4853 = 161.6 (N/mm2)

LÊy gi¸ trÞ nhá h¬n.

VËy ta lÊy gi¸ trÞ Sm = 161.6 (N/mm2 ) ®Ó tÝnh to¸n

2.2 TÝnh to¸n thiÕt kÕ phÇn th©n bÓ theo quy ph¹m

2.2.1 TÝnh to¸n t¶i träng t¸c dông lªn bÓ chøa

2.2.1.1 TÝnh to¸n t¶i träng giã

TÝnh t¶i träng giã theo tiªu chuÈn TCVN 2737-95 ta cã : Gi¸ trÞ tiªu chuÈn thμnh phÇn tÜnh cña t¶i träng giã :

Wg = Wo kcAs (2.1) trong ®ã:

- Wg lμ gi¸ trÞ tÝnh to¸n thμnh phÇn tÜnh cña t¶i träng giã - Wo lμ gi¸ trÞ cña ¸p lùc giã trªn 1 m2

- k lμ hÖ sè tÝnh ®Õn sù thay ®æi cña ¸p lùc giã theo ®é cao

- 5 -

- c lμ hÖ sè khÝ ®éng lÊy theo b¶ng 6 (TCVN 2737-95) - As lμ diÖn tÝch ch¾n giã hiÖu qu¶ (m2)

As = 2( sin )oR

- Ro lμ b¸n kÝnh ngoμi cña bÓ chøa (m)

- lμ hÖ sè ®é tin cËy cña t¶i träng giã, lÊy = 1.2

2.2.1.2 T¶i träng tÜnh g©y ra bëi c¸c thiÕt bÞ phô trî, sμn c«ng t¸c, cÇu

thang, häng èng, èng...

Tæng träng l−îng cña c¸c thiÕt bÞ phô trî cã thÓ tÝnh dùa vμo c¸c chi tiÕt cÊu t¹o cña bÓ – ®©y lμ träng −îng cña c¸c chi tiÕt phi kÕt cÊu:

2.2.1.3 TÝnh to¸n ¸p lùc thñy tÜnh cña chÊt láng

TÝnh chiÒu cao h chÊt láng (chÊt láng chiÕm 90% thÓ tÝch bÓ) : ThÓ tÝch chám cÇu phÇn kh«ng chøa chÊt láng

Vc = 2. ( )3i

mm R (2.2)

Ta cã ph−¬ng tr×nh sau:

1

10cV V

2. ( )3i

mm R = 31 4

10 3R

Trong ®ã: a lμ kho¶ng c¸ch tõ mÆt chÊt láng ®Õn t©m bÓ (m) Ri lμ b¸n kÝnh trong cña bÓ (m) Vc lμ thÓ tÝch phÇn chám cÇu kh«ng chøa chÊt láng V lμ thÓ tÝch bÓ chøa

Gi¶i ph−¬ng tr×nh trªn ta cã nghiÖm cña m VËy chiÒu cao cét chÊt láng lμ: h = 2.R - m

¸p lùc thñy tÜnh ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau:

Pi = 9.81

1000h

(N/mm2) (2.3)

trong ®ã:

γ lμ träng l−îng riªng cña chÊt láng chøa trong bÓ (T/m3) Pi lμ ¸p suÊt thuû tÜnh øng víi mùc chÊt láng trong bÓ (N/mm2) h lμ chiÒu cao cét chÊt láng (m)

- 6 -

a

d

c

b

H×nh 1: M« h×nh tÝnh mùc chÊt láng øng víi tõng ®iÓm

90% V

10% V

m

R8580 mm

H×nh 2: S¬ ®å chÊt láng chiÕm chæ trong bÓ

- 7 -

Khi ®ã tæng ¸p lùc bªn trong cña bÓ sÏ lμ: P = Ptk + Pi

Ta minh ho¹ c¸c qu¸ tr×nh tÝnh trªn b»ng vÝ dô sè:

TÝnh to¸n t¶i träng giã

TÝnh t¶i träng giã theo tiªu chuÈn TCVN 2737-95 ta cã :

Tra b¶ng E1 (phÇn phô lôc E) ta thÊy ®Þa ®iÓm ®Æt c«ng tr×nh lμ huyÖn Nhμ

BÌ � T.p Hå ChÝ Minh , do vËy c«ng tr×nh n»m trong vïng ¸p lùc giã IIA

Tra b¶ng 4 (tr 20 ,TCVN 2737-95) ta ®−îc ¸p lùc giã lμ W = 95 daN/m2 , tuy

nhiªn do lμ vïng IIA, nªn ¸p lùc giã gi¶m ®i 12 daN/m2

VËy ¸p lùc giã Wo = 95 -12 = 83 daN/m2

Gi¸ trÞ tiªu chuÈn thμnh phÇn tÜnh cña t¶i träng giã :

TÝnh to¸n t¶i träng giã lªn bÓ chøa:

X¸c ®Þnh hÖ sè k

Träng t©m cña bÓ cã cao ®é h = Ro + 2.5 = 8.634 + 2.5 = 11.134 m

tra b¶ng 5 (TCVN 2737-95) ta cã k = 1.19

X¸c ®Þnh hÖ sè c

Tra b¶ng 6, ta thÊy bÓ cã d¹ng h×nh cÇu, do vËy sö dông s¬ ®å 32 ®Ó x¸c ®Þnh hÖ sè

khÝ ®éng

hÖ sè khÝ ®éng ë mÆt ®ãn giã c = 0.8

hÖ sè khÝ ®éng ë mÆt hót giã c = 0.3

X¸c ®Þnh diÖn tÝch hiÖu qu¶ As

Tõ b¶ng 6 ta thÊy diÖn tÝch ch¾n giã hiÖu qu¶ øng víi gãc = 45o

As1 = 2( sin )oR = 2(8.634 sin 45) = 117.1 m2

diÖn tÝch hót giã hiÖu qu¶ øng víi gãc = 30o

As2 = 2( sin )oR = 2(8.634 sin 30) = 58.54 m2

T¶i träng giã t¸c dông lªn bÓ chøa

ë mÆt ®ãn giã Wg1 = 1.2x83x1.19x0.8x117.1 = 11103.32 daN = 111033.2 N

ë mÆt hót giã Wg2 = 1.2x83x1.19x0.4x58.54 = 2775.35 daN = 27753.5 N

VËy tæng t¶i träng

Wg = Wg1 - Wg2 = 111033.2 � 27753.5 = 83297.7 N

KÕt luËn :

T¶i träng giã t¸c dông lªn bÓ chøa lμ Wg = 83297.7 N

T¶i träng tÜnh g©y ra bëi c¸c thiÕt bÞ phô trî, sμn c«ng t¸c, cÇu thang, häng èng, èng...

- 8 -

Tæng träng l−îng cña c¸c thiÕt bÞ phô trî:

W2 = 12 (t) = 12000x9.81 = 117720 ( N)

TÝnh to¸n ¸p lùc thñy tÜnh cña chÊt láng

Víi Ri =8.58 (m), tõ (2.2) ta cã :

Gi¶i ph−¬ng tr×nh nμy ta cã nghiÖm:

m = 3.36 (m)

VËy chiÒu cao cét chÊt láng lμ:

h = 2.R - m = 2x8.58 � 3.36 = 13.8 (m)

¸p lùc thñy tÜnh tÝnh theo (2.3) :

Pi = 9.81

1000h

(N/mm2)

Víi γ = 0.56 (T/m3)

Ta cã b¶ng kÕt qu¶ sau :

B¶ng 1 : TÝnh ¸p lùc thñy tÜnhvμ tæng ¸p lùc t¹i c¸c ®iÓm

§iÓm (®é) Møc chÊt láng

(m)

¸p lùc thñy tÜnh

Pi(N/mm2)

Tæng ¸p lùc

P(N/mm2)

A 550 0.299 0.002 1.762

B 900 5.22 0.029 1.789

C 1250 10.141 0.056 1.816

D 1800 13.8 0.076 1.836

2.2.2 TÝnh to¸n chiÒu dμy thÐp th©n bÓ

2.2.2.1 TÝnh to¸n chiÒu dμy th©n bÓ chÞu ¸p lùc trong

Theo phÇn AD-202 (TL[1]), ta cã

t = 0.5

( 0.25 )PR

CS P

(2.10)

T¹i nh÷ng ®iÓm chÞu thªm øng suÊt kÐo ( vÝ dô, t¸i c¸c tÊm xÝch ®¹o) th×

t = 0.5( 0.25 )PR F

CS P

(2.11)

Trong ®ã:

- 9 -

t lμ chiÒu dμy thμnh bÓ tÝnh to¸n (mm) P lμ ¸p lùc trong tÝnh to¸n t¹i ®iÓm ®ang xÐt (N/mm2)

P = Pi + Ptk Ptk lμ ¸p suÊt thiÕt kÕ trong cña bÓ chøa 1.76 (N/mm2) Pi lμ ¸p suÊt thuû tÜnh øng víi mùc chÊt láng trong bÓ (N/mm2) F lμ lùc däc theo ph−¬ng th¼ng ®øng trong c¸c tÊm thÐp thμnh bÓ (cã gi¸

trÞ d−¬ng khi g©y kÐo víi phÇn tö vá) (N/mm) Ri lμ b¸n kÝnh trong cña thμnh bÓ kh«ng tÝnh ®Õn ¨n mßn (mm) S lμ øng suÊt giíi h¹n mμ phÇn tö vá cã thÓ cã thÓ chÞu ®−îc

S = k.Sm (N/mm2) (2.12) Trong ®ã k lμ hÖ sè ®−îc lÊy trong b¶ng AD150.1 (TL[1])

k = 1 øng víi tæ hîp t¶i träng: ¸p suÊt trong thiÕt kÕ, c¸c t¶i träng tÜnh k = 1.2 øng víi tæ hîp t¶i träng trªn vμ thªm t¶i träng giã

Sm lμ øng suÊt giíi h¹n thiÕt kÕ cña vËt liÖu, Sm = 161.66 ( N/mm2) C lμ chiÒu dμy ¨n mßn cho phÐp, bao gåm c¶ ¨n mßn bªn trong vμ bªn

ngoμi C = 1.6 + 0.5 = 2.1 mm a) TÝnh to¸n s¬ bé bÒ dμy thμnh bÓ (chØ tÝnh víi ¸p lùc trong tÝnh to¸n)

¸p dông c«ng thøc (2.5) víi:

C = 2.1 (mm); Ri = 8580 (mm)

Ptk = 1.76 N/mm2

S = 1x161.66 = 161.66 N/mm2

Ta cã b¶ng kÕt qu¶ sau

B¶ng 2 : TÝnh s¬ bé bÒ dμy thμnh bÓ t¹i c¸c ®iÓm

§iÓm (®é) Møc chÊt láng

(m)

¸p lùc thuû tÜnh

Pi(N/mm2)

Tæng ¸p lùc

P(N/mm2)

t

(mm)

A 55 0.299 0.002 1.762 48.975

B 90 5.22 0.029 1.789 49.696

C 125 10.141 0.056 1.816 50.418

D 180 13.8 0.076 1.836 50.954

b) TÝnh lùc däc trong phÇn tö vá

Gi¶ sö ®· biÕt chiÒu dμy thμnh bÓ chøa lμ t, qua h×nh vÏ, ta thiÕt lËp ®−îc c«ng thøc sau ®Ó tÝnh lùc däc trong phÇn tö vá

- 10 -

F1 = 2

2

2. . (1 cos ). .2. . sinR t

R

(2.12)

F2 = 222. . .sin

W

R (2.13)

F = F1 + F2 (2.14)

W1

w1+ w2

ff

ff

H×nh 3: M« h×nh tÝnh lùc däc trong c¸c tÊm thÐp thμnh bÓ

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau :

W1 lμ träng l−îng b¶n th©n cña bÓ W2 lμ träng l−îng cña c¸c thiÕt bÞ phô trî F1 lμ lùc däc theo ph−¬ng th¼ng ®øng trong c¸c tÊm thÐp thμnh bÓ, sinh ra

do träng l−îng b¶n th©n phÇn bªn trªn ®iÓm tÝnh to¸n F2 lμ lùc däc theo ph−¬ng th¼ng ®øng trong c¸c tÊm thÐp thμnh bÓ sinh ra

do lùc W2

Ra lμ b¸n kÝnh trung b×nh cña bÓ Ra = 2i

tR (mm)

Ri lμ b¸n kÝnh trong cña bÓ (mm) t lμ chiÒu dμy thμnh bÓ (mm)

lμ gãc hîp bëi b¸n kÝnh t¹i ®iÓm ®ang xÐt vμ ph−¬ng th¼ng ®øng

lμ khèi l−îng riªng cña thÐp lμm bÓ (t/m3) g lμ gia tèc träng tr−êng ( m/s2)

Thay sè :

Gi¶ sö chän s¬ bé dμy thμnh bÓ t = 53 mm

Víi = 7.85 (t/m3) , g = 9.81 (m/s2)

Ra = 2i

tR =

5385802

= 8606.5 (mm)

- 11 -

KÕt qu¶ tÝnh to¸n t¹i tõng ®iÓm ®−îc thÓ hiÖn trong b¶ng sau

B¶ng 3: Gi¸ trÞ lùc däc t¹i c¸c ®iÓm

§iÓm (®é)F1

(N/mm)

F2

(N/mm)

F

(N/mm)

A 55� 22 3.24 -25.57

B 90� 35 2.18 37.30

C 125� 22 0.00 22.00

D 180� 0 0.00 0.00

c) TÝnh bÒ dμy thμnh bÓ t¹i c¸c ®iÓm

¸p dông c«ng thøc (2.10) ®èi víi ®iÓm A,B

¸p dông c«ng thøc (2.11) ®èi víi ®iÓm C

Víi C = 2.1 (mm); Ri = 8580 (mm); S = 161.66 (N/mm2)

Ta cã b¶ng kÕt qu¶ sau

B¶ng 4 : TÝnh bÒ dμy thμnh bÓ t¹i c¸c ®iÓm

§iÓm (®é) Tæng ¸p lùc

(N/mm2)

F

(N/mm)

t

(mm)

A 55� 1.762 -25.57 48.975

B 90� 1.789 37.30 49.928

C 125� 1.816 22.00 50.529

D 180� 1.836 0.00 50.954

2.2.2.2 TÝnh to¸n chiÒu dμy thμnh bÓ chÞu ¸p lùc ngoμi

Theo phÇn AD-320 ( TL [1] ) ta cã c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n sau

A = 0.125

/oR t (2.15)

NÕu A n»m bªn ph¶i cña ®−êng ®å thÞ

Pa = /o

B

R t (2.16)

NÕu A n»m bªn tr¸i ®−êng ®å thÞ

- 12 -

Pa = 2

0.0625( / )o

E

R t (2.17)

Pa > P (2.18) C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau :

A lμ hÖ sè dïng ®Ó tra ®å thÞ B lμ hÖ sè Pa lμ ¸p suÊt ngoμi lín nhÊt cho phÐp (N/mm2) P lμ ¸p suÊt ngoμi thiÕt kÕ (N/mm2) Ro lμ b¸n kÝnh ngoμi cña bÓ chøa (mm)

Ro = Ri + t Ri lμ b¸n kÝnh trong cña bÓ (kh«ng kÓ ®Õn ¨n mßn) t lμ bÒ dμy thμnh bÓ (mm) E lμ m« ®un ®μn håi cña vËt liÖu 2.1x105 Mpa

Ta tÝnh to¸n theo c¸c b−íc sau : Gi¶ sö bÒ dμy thμnh bÓ tÝnh to¸n t = 52 mm

Ro = Ri + t = 8580 + 52 = 8632 mm

B−íc 1: TÝnh hÖ sè A

A = 0.125

/oR t =

0.1258632 / 52

= 7.5x10-4

B−íc 2 : Tra ®å thÞ (Chart in Subpart 3 of Section II , part D)

Ta thÊy A n»m phÝa bªn tr¸i cña ®−êng ®å thÞ. Do vËy kh«ng tra ®−îc hÖ sè

B, ta sÏ sö dông c«ng thøc (2.17) ®Ó tÝnh Pa

B−íc 3 : TÝnh Pa

Pa = 2

0.0625( / )o

E

R t =

5

2

0.0625 2.1 10(8632 / 52)

= 0.47 (N/mm2)

B−íc 4 : So s¸nh gi¸ trÞ cña Pa víi ¸p suÊt ngoμi thiÕt kÕ

Ta thÊy Pa = 0.47 (N/mm2) > P = 0.1 (N/mm2)

KÕt luËn :

VËy chiÒu dμy cña thμnh bÓ ®ñ ®Ó chÞu ¸p suÊt ngoμi thiÕt kÕ

2.2.2.3 TÝnh to¸n chiÒu dμy thμnh bÓ trong ®iÒu kiÖn vËn hμnh øng suÊt

nÐn

Ta thÊy ®iÓm B chÞu øng suÊt nÐn däc trôc lín nhÊt. Do vËy ta sÏ tÝnh to¸n chiÒu dμy thμnh bÓ t¹i ®iÓm B trong ®iÒu kiÖn vËn hμnh øng suÊt nÐn

Theo phÇn AD 340 (TL [1]) ta cã c¸c c«ng thøc tÝnh sau

Gi¶ sö chiÒu dμy thμnh bÓ lμ t ta cã

- 13 -

A = 0.125

/oR t

NÕu A n»m phÝa bªn ph¶i cña ®−êng ®å thÞ, tra ®å thÞ ®−îc B NÕu A n»m phÝa bªn tr¸i ®−êng ®å thÞ, ta tÝnh B theo c«ng thøc sau

B = .2A E

(2.19)

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau :

A lμ hÖ sè dïng ®Ó tra ®å thÞ B lμ hÖ sè, biÓu thÞ kh¶ n¨ng chÞu nÐn cña thμnh bÓ (N/mm) Ro lμ b¸n kÝnh ngoμi cña bÓ chøa (mm)

Ro = Ri + t Ri lμ b¸n kÝnh trong cña bÓ (kh«ng kÓ ®Õn ¨n mßn) t lμ bÒ dμy thμnh bÓ (mm) E lμ m« ®un ®μn håi cña vËt liÖu

Ta tÝnh to¸n theo c¸c b−íc sau

Gi¶ sö bÒ dμy thμnh bÓ tÝnh to¸n t = 52 mm

Ro = Ri + t = 8580 + 52 = 8632 mm

B−íc 1: TÝnh hÖ sè A

A = 0.125

/oR t =

0.1258580 / 52

= 7.5x 10-4

B−íc 2 : Tra ®å thÞ (Chart in Subpart 3 of Section II , part D)

Ta thÊy A n»m phÝa bªn tr¸i cña ®−êng ®å thÞ. Do vËy kh«ng tra ®−îc hÖ sè

B, ta sÏ sö dông c«ng thøc (2.19) ®Ó tÝnh B

B−íc 3 : TÝnh B

B = .2A E

= 4 57.5 10 2.1 102

= 78.7

B−íc 4 : So s¸nh B víi lùc nÐn däc trong c¸c tÊm vá

Ta thÊy B = 78.7 > F = 37.3 (N/mm)

KÕt luËn :

VËy thμnh bÓ ®ñ dμy ®Ó chèng l¹i øng suÊt nÐn

2.2.2.4 TÝnh to¸n chiÒu dμy thμnh bÓ khi cã tÝnh ®Õn t¶i träng giã

TÝnh øng suÊt do giã g©y ra ë thμnh bÓ (t¹i ®iÓm ë gi÷ a thμnh bÓ) Tæng t¶i träng giã t¸c dông lªn bÓ lμ :

- 14 -

Wg = 83297.7 (N) M« men gio giã t¸c dông lªn bÓ

Mg = 41

2 3o

g

RW

øng suÊt do giã t¸c dông lªn thμnh bÓ

Tg = g

b

M

W

Víi Wb =

430.05 1 io

o

RR

R

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau :

Wg lμ tæng t¶i träng giã (N) Tg lμ øng suÊt trong phÇn tö vá (N/m2) Mg lμ m« men do giã t¸c dông lªn bÓ (N.m) Ro lμ b¸n kÝnh ngoμi cña bÓ, Ro = 8.634 (m) Ri lμ b¸n kÝnh trong cña bÓ (m) Wb lμ m« men chèng uèn cña tiÕt diÖn bÓ (m3)

Thay sè :

Mg = 1 4 8.63483297.72 3

= 152617.3 Nm

Wb =4

3 8.580.05 8.634 18.634

= 0.797 m3

Tg = 152617.3

0.797 = 191357.3 N/m2 = 0.191 N/mm2

TÝnh ®é dμy thμnh bÓ Ta nhËn thÊy øng suÊt do giã g©y ra ë thμnh bÓ lμ kh«ng lín. Do vËy ta sÏ chØ

tÝnh kiÓm tra ®é dμy cña thμnh bÓ t¹i ®iÓm B khi lμm viÖc trong ®iÒu kiÖn chÞu nÐn Gi¸ trÞ lùc nÐn do giã g©y ra trong phÇn tö vá

Fg = gT

t

Tæng lùc nÐn trong phÇn tö vá Ftt = Fg + F

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau :

Fg lμ gi¸ trÞ lùc däc do giã g©y ra (N/mm) F lμ gi¸ trÞ lùc däc do t¶i träng b¶n th©n bÓ vμ c¸c thiÕt bÞ phô trî (N/mm) t lμ bÒ dμy thμnh bÓ (mm)

Thay sè :

- 15 -

Fg = 0.191

53 = 0.0036 N/mm

Tæng lùc nÐn trong phÇn tö vá

Ftt = 0.0036 + 37.3 = 37.3036 N/mm

Ta thÊy Ftt = 37.3036 N/mm < B = 73.5 N/mm

KÕt luËn : §é dμy cña bÓ ®¶m b¶o an toμn khi chÞu thªm t¶i träng giã

2.2.2.5 TÝnh to¸n chiÒu dμy thμnh bÓ trong ®iÒu kiÖn thö t¶i

Theo phÇn AD 151.1 (TL [1]), ta tÝnh bÒ dμy thμnh bÓ trong ®iÒu kiÖn thö ¸p lùc

n−íc LÊy ¸p suÊt thö t¶i Pt =1.5xPtk = 1.5x1.76 = 2.64 (N/mm2)

LÊy S = 0.9 Sy = 0.9 x 260 = 234 (N/mm2)

TÝnh bÒ dμy thμnh bÓ theo c«ng thøc (2.5)

t = 0.5( 0.25 )PR F

CS P

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau :

P lμ ¸p tÝnh to¸n (N/mm2) P = Pt + Pi

Pt lμ ¸p lùc thö (N/mm2) Pi lμ ¸p suÊt thuû tÜnh t¹i ®iÓm kiÓm tra (N/mm2)

Pi = 9.81

1000h

(N/mm2)

n lμ träng l−îng riªng cña n−íc 1 (T/m3) h lμ chiÒu cao cét chÊt láng tõ ®Ønh bÓ ®Õn ®iÓm tÝnh to¸n (m) S lμ giíi h¹n bÒn cho phÐp cña vËt liÖu lÊy b»ng 0.9 Sy (N/mm2) Sy lμ giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu 260 (N/mm2)

Ta cã b¶ng kÕt qu¶ sau:

B¶ng 5: TÝnh bÒ dμy thμnh bÓ t¹i c¸c ®iÓm

§iÓm (®é) ¸p lùc thuû

tÜnh

Pi(N/mm2)

Tæng ¸p lùc

(N/mm2)

F

(N/mm)

t

(mm)

A 55� 0.003 2.643 -25.57 50.691

- 16 -

B 90� 0.051 2.691 37.30 51.741

C 125� 0.099 2.739 22.00 52.548

D 180� 0.135 2.775 0.00 53.133

NhËn xÐt:

Ta thÊy bÒ dμy thμnh bÓ trong ®iÒu kiÖn thö ¸p lùc cã gi¸ trÞ lín h¬n bÒ dμy trong c¸c tr−êng hîp cßn l¹i, do vËy ta sÏ lùa chän bÒ dμy thμnh bÓ nh− sau

B¶ng 6: Lùa chän bÒ dμy thμnh bÓ

Tªn VÞ trÝ Tæng ¸p lùc

(N/mm2)

t

(mm)

TÊm n¾p Tõ ®iÓm A trë lªn 1.761 52

TÊm xÝch ®¹o Gi÷a ®iÓm A-B 1.873 53

TÊm ®¸y Gi÷a ®iÓm C-D 1.826 54

2.2.3 TÝnh to¸n träng l−îng b¶n th©n cña bÓ

Träng l−îng b¶n th©n cña bån chøa lμ :

W = 3 34 ( ( ) )3 o o a tR R t

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau :

W lμ träng l−îng b¶n th©n cña bÓ chøa (T)

γt lμ träng l−îng riªng cña thÐp (T/m3) Ro lμ b¸n kÝnh ngoμi cña bÓ (m) Ri lμ b¸n kÝnh trong cña bÓ (m) ta lμ bÒ dμy trung b×nh cña thμnh bÓ (mm)

Thay sè :

Víi γt = 7.85 (T/m3)

Ro = Ri + t = 8.58 + 0.054 = 8.634 (m)

ta = 53 (mm)

Ta cã:

W1 = 3 34 (8.634 (8.634 0.053) ) 7.853 = 387.35 (T)

- 17 -

2.3 ThiÕt kÕ lç më trªn thμnh bÓ (lç ng−êi chui & häng

èng)

TÝnh to¸n thiÕt kÕ lç më theo phÇn AD-5 (TL [1])

2.3.1 Lùa chän h×nh d¹ng cña lç më :

Lç më cã hai h×nh d¹ng c¬ b¶n lμ h×nh trßn vμ elip. Tuy nhiªn, tèt nhÊt lμ d¹ng h×nh trßn (dÔ tÝnh to¸n gia c−êng vμ kiÓm tra). Do vËy ta lùa chän h×nh d¹ng cña lç ng−êi chui vμ häng èng lμ d¹ng h×nh trßn

2.3.2 Lùa chän kÝch th−íc cña c¸c lç më

§−êng kÝnh cña lç më ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:

0.5d

D

Trong ®ã: d lμ ®−êng kÝnh trong lín nhÊt cña c¸c lç më (mm) D lμ ®−êng kÝnh trong cña bÓ chøa (mm)

§−êng kÝnh cña c¸c lç më cho trong b¶ng 4 (phÇn 2.4.6 tÝnh to¸n gia c−êng)

2.3.3 TÝnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lç më

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lç më tÝnh tõ t©m cña lç më nμy ®Õn t©m cña lç má liÒn kÒ ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau

2 2

2 3c l

i

l lr

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau: lc lμ hμnh phÇn kho¶ng c¸ch theo ph−¬ng chu vi cña bÓ (mm) ll lμ thμnh phÇn kho¶ng c¸ch theo ph−¬ng däc bÓ (mm) ri lμ b¸n kÝnh trong cña hai lç më liÒn kÒ nhau

Tuy nhiªn, bÓ cã d¹ng h×nh cÇu cho nªn thμnh phÇn kho¶ng c¸ch ll = 0, do vËy c«ng thøc cã d¹ng nh− sau

2c il r

2.3.4 Lùa chän gi¶i ph¸p thiÕt kÕ lç më

Lç më kh«ng cÇn gia c−êng, cã yªu cÇu vÒ ®−êng kÝnh lμ

0.25 md R t

Trong ®ã:

Rm lμ b¸n kÝnh thùc cña bÓ chøa

Rm = 2a

i

tR =

5385802

= 8606.5 mm

ta lμ bÓ dμy trung b×nh cña thμnh bÓ, t = 53 mm

Thay sè:

0.25 8606.5 53d = 168.8 mm

- 18 -

NhËn xÐt: Ta thÊy ®−êng kÝnh giíi h¹n cña lç më kh«ng cÇn gia c−êng qu¸ nhá, kh«ng ®¶m b¶o thiÕt kÕ lç ng−êi chui. Do vËy ta chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ lç më cã gia c−êng

2.3.5 Lùa chän lo¹i thÐp cho thμnh lç më vμ gia c−êng

a) Lùa chän lo¹i thÐp cho thμnh lç më Lo¹i thÐp dïng cho chÕ t¹o thμnh lç më. Ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau vÒ

c−êng ®é

1.5T

Y

S

S

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau: ST giíi h¹n bÒn cña thÐp (N/mm2) SY lμ giíi h¹n ch¶y dÎo cña thÐp (N/mm2)

Ta thÊy ®èi víi lo¹i thÐp A516 Gr70 cã

ST = 485 (Mpa) = 485 (N/mm2)

SY = 260 (Mpa) = 260 (N/mm2)

Tû sè :

T

Y

S

S =

485260

= 1.86

KÕt luËn: Lùa chän lo¹i thÐp chÕ t¹o thμnh lç më lμ A516 Gr70 b) Lùa chän thÐp gia c−êng

ThÐp gia c−êng ph¶i tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn sau: Cã c−êng ®é lín h¬n 80% c−êng ®é cña thÐp lμm thμnh bÓ Tho¶ m·n biÓu thøc sau

| ( ) | 0.008r va a T

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau:

ar lμ hÖ sè gi·n në v× nhiÖt danh nghÜa tÊm gia c−êng (tra b¶ng TE-1 in Subpart 2 ,ASME Section II Part D )

av lμ hÖ sè gi·n në v× nhiÖt danh nghÜa tÊm gia c−êng (tra b¶ng TE-1 in Subpart 2 ,ASME Section II Part D )

T lμ kho¶ng biÕn thiªn nhiÖt ®é tõ 21o C ®Õn nhiÖt ®é thiÕt kÕ T = T – 21

Ta thÊy ph−¬ng ¸n tèt nhÊt lμ lùa chän thÐp gia c−êng cïng lo¹i víi thÐp chÕ t¹o thμnh bÓ KÕt luËn : Lùa chän lo¹i thÐp gia c−êng lμ A516 Gr 70

- 19 -

2.3.6 TÝnh bÒ dμy cña thμnh lç më

BÒ dμy cña thμnh lç më ®−îc tÝnh t−¬ng tù nh− tÝnh bÒ dμy thμnh bÓ. Tuy nhiªn ë ®©y thμnh lç më chØ chÞu ¸p lùc trong BÒ dμy thμnh lç më:

trn = 0.5Pr

( 0.25 )C

S P

Trong ®ã: trn lμ chiÒu dμy yªu cÇu nhá nhÊt cña thμnh häng èng (mm) r lμ b¸n kÝnh trong cña lç më, ch−a kÓ ®Õn ¨n mßn (mm) P lμ ¸p suÊt trong t¹i vÞ trÝ lç më (N/mm2) S lμ giíi h¹n ch¶y dÎo cña thÐp thμnh lç më C lμ chiÒu dμy ¨n mßn cho phÐp, C = 2.1 (mm)

C¸c gi¸ trÞ bÒ dμy cña thμnh häng èng cho trong b¶ng 4 (phÇn 2.4.7 TÝnh to¸n gia

c−êng)

2.3.7 TÝnh to¸n gia c−êng

B¶ng 7: Thèng kª kÝch th−íc l« më vμ chøc n¨ng

Chi tiÕt Cì

(in)

dn

(mm)

dci

(mm) Chøc n¨ng

T1A,

T1C 1 2

1 38.1 38.1 + 2x(1.6)=41.3 DÉn h−íng cho m¸y ®o mùc

chÊt láng

T1B 1 21 38.1 38.1 + 2x(1.6)=41.3 L¾p m¸y ®o mùc chÊt láng

T2 3 76.2 76.2 + 2x(1.6) = 79.4 L¾p m¸y ®o Servo

T3 2 50.8 50.8 + 2x(1.6)=54 L¾p m¸y ®o nhiÖt ®é chÊt

láng

T4 1 21 38.1 38.1 + 2x(1.6)=41.3 L¾p m¸y ®o ¸p suÊt

T5A,

T5B,

T5C

6 152.4 152.4 + 2x(1.6)=155.6 Van gi¶m ¸p

T6 2 50.8 50.8 + 2x(1.6) = 54 Thao t¸c tay vμ dù phßng

T7 2 50.8 50.8 + 2x(1.6) = 54 Thao t¸c tay vμ dù phßng

M1 20 508 508 + 2x(1.6)=511.2 Lç ng−êi chui

- 20 -

èng mÉu 21 12.7 12.7 + 2x(1.6) = 15.9

B1 8 203.2 203.2 + 2x(1.6)=206.4 LÊy LPG

B2 8 203.2 203.2 + 2x(1.6)=206.4 NhËp LPG

B3 6 152.4 152.4 + 2x(1.6)=155.6 Hoμn l−u h¬i

B4 4 101.6 101.6 + 2x(1.6)=104.8 NhËp l¹i chÊt láng

B5 3 76.2 76.2 + 2x(1.6) = 79.4 Hoμn l−u h¬i tõ m¸y b¬m vμ

dù phßng

B6 1 21 38.1 38.1 + 2x(1.6) = 41.3 L¾p m¸y ®o ¸p suÊt

B7 1 25.4 25.4 + 2x(1.6) = 28.4 L¾p m¸y ®o nhiÖt ®é

B8 2 50.8 50.8 + 2x(1.6) = 54 Lç tho¸t n−íc

B9 3 76.2 76.2 + 2x(1.6) = 79.4 LÊy mÉu phÝa trªn lç ng−êi

chui

M2 20 508 508 + 2x(1.6)=511.2 Lç ng−êi chui phÝa d−íi

B¶ng 8: Thèng kª th«ng sè lç më

Chi tiÕt dn

(mm)

dci

(mm)

Gãc,

P

(Mpa)

trn

(mm)

tn

(mm)

T1A,

T1C 38.1 38.1 + 2x(1.6)=41.3 6.29 1.76 2.20 24

T1B 38.1 38.1 + 2x(1.6)=41.3 6.10 1.76 2.20 24

T2 76.2 76.2 + 2x(1.6) = 79.4 7.18 1.76 2.31 32

T3 50.8 50.8 + 2x(1.6)=54 7.18 1.76 2.24 28

T4 38.1 38.1 + 2x(1.6)=41.3 7.18 1.76 2.20 24

T5A,

T5B, 152.4 152.4 + 2x(1.6)=155.6 7.18 1.76 2.52 44

- 21 -

T5C

T6 50.8 50.8 + 2x(1.6) = 54 7.18 1.76 2.24 28

T7 50.8 50.8 + 2x(1.6) = 54 7.18 1.76 2.24 28

M1 508 508 + 2x(1.6)=511.2 0 1.76 3.49 181

èng

mÉu 12.7 12.7 + 2x(1.6) = 15.9 0 1.76 2.13 12

B1 203.2 203.2 + 2x(1.6)=206.4 8.63 1.826 2.68 58

B2 203.2 203.2 + 2x(1.6)=206.4 8.63 1.826 2.68 58

B3 152.4 152.4 + 2x(1.6)=155.6 8.63 1.826 2.53 46

B4 101.6 101.6 + 2x(1.6)=104.8 8.63 1.826 2.39 36

B5 76.2 76.2 + 2x(1.6) = 79.4 8.63 1.826 2.32 32

B6 38.1 38.1 + 2x(1.6) = 41.3 8.63 1.826 2.21 24

B7 25.4 25.4 + 2x(1.6) = 28.4 8.63 1.826 2.17 20

B8 50.8 50.8 + 2x(1.6) = 54 0 1.826 2.24 26

B9 76.2 76.2 + 2x(1.6) = 79.4 8.63 1.826 2.32 32

M2 508 508 + 2x(1.6)=511.2 8.63 1.826 3.54 136

2.3.7.1 Yªu cÇu vÒ diÖn tÝch gia c−êng, AR

AR = 2 1cosr n n

ci r

t t Sd t F

S

Do lùa chän vËt liÖu thÐp gia c−êng cïng c−êng ®é víi thÐp lμm thμnh bÓ cho nªn

1nS

S

AR = ci rd t F

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau :

tr lμ bÒ dμy yªu cÇu nhá nhÊt cña thμnh bÓ (mm) F lμ hÖ sè phô thuéc vμo h×nh d¹ng bÓ. §èi víi bÓ d¹ng h×nh cÇu th× hÖ

sè F = 1 dci lμ ®−êng kÝnh trong cña lç më cã kÓ ®Õn ¨n mßn (mm)

- 22 -

dci = dn + 2x1.6 dn lμ ®−êng kÝnh trong cña lç më (mm) tn lμ bÒ dμy danh nghÜa cña thμnh lç më (mm) Sn lμ giíi h¹n ch¶y dÎo cña thÐp thμnh lç më (N/mm2) S lμ giíi h¹n ch¶y dÎo cña thÐp thμnh bÓ (N/mm2)

lμ gãc hîp gi÷a trôc cña lç më vμ ph−¬ng vu«ng gãc víi thμnh bÓ

2.3.7.2 TÝnh to¸n kh¶ n¨ng tù gia c−êng cña thμnh bÓ vμ thμnh lç më

DiÖn tÝch gia c−êng giíi h¹n, theo ph−¬ng däc theo thμnh bÓ AW

Aw=22 ( )( ) 1

coss n n

W ci s r

t t SL r t t

S

Do thμnh bÓ vμ thμnh lç më sö dông cïng lo¹i vËt liÖu nªn Aw= 2 ( )( )W ci s rL r t t

DiÖn tÝch gia c−êng giíi h¹n, theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn víi thμnh bÓ

An= 2 ( ) nn n rn

SL t t

S

Do thμnh bÓ vμ thμnh lç më sö dông cïng lo¹i vËt liÖu nªn An= 2 ( )n n rnL t t

NÕu: AW + An AR . Thμnh bÓ vμ thμnh häng èng tù gia c−êng AW + An AR . Thμnh bÓ vμ thμnh häng èng cÇn gia c−êng thªm Trong ®ã:

tr lμ bÒ dμy yªu cÇu nhá nhÊt cña bÓ (mm) ts lμ bÒ dμy danh nghÜa cña thμnh bÓ (mm) trn lμ bÒ dμy yªu cÇu nhá nhÊt cña thμnh lç më (mm) tn lμ bÒ dμy danh nghÜa cña thμnh lç më (mm) F lμ hÖ sè phô thuéc vμo h×nh d¹ng bÓ. §èi víi bÓ d¹ng h×nh cÇu th× hÖ sè

F = 1 rci lμ b¸n kÝnh trong cña lç më, cã kÓ ®Õn ¨n mßn (mm) Sn lμ giíi h¹n ch¶y dÎo cña vËt liÖu thÐp gia c−êng (N/mm2) S lμ giíi h¹n ch¶y dÎo cña thÐp lμm thμnh bÓ (N/mm2)

lμ gãc hîp gi÷a trôc cña lç më vμ ph−¬ng vu«ng gãc víi thμnh bÓ LW lμ chiÒu dμi ®−êng biªn däc theo bÒ mÆt bÓ chøa cña gia c−êng (mm) Ln lμ chiÒu dμi ®−êng biªn däc theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn thμnh bÓ cña gia

c−êng (mm)

2.3.7.3 Giíi h¹n khu vùc gia c−êng:

ChiÒu dμi ®−êng biªn däc theo bÒ mÆt bÓ chøa cña gia c−êng: Lw ChiÒu dμi ®−êng biªn däc ph¶i tho¶ m·n hai yªu cÇu sau ®©y

Yªu cÇu 1: Lw1 Toμn bé chiÒu dμi ®−êng biªn cña gia c−êng ph¶i b»ng hoÆc lín h¬n hai gi¸ trÞ sau: L’w1 = 2r

hoÆc L’’w1 = r + ts + tn

- 23 -

Yªu cÇu 2: Lw2 2/3 chiÒu dμi ®−êng biªn cña gia c−êng ph¶i b»ng hoÆc lín h¬n hai gi¸ trÞ

sau: L’w2 = 32

(r + 0.5 smtR )

hoÆc L’’w2 = 32

(r + ts + tn )

LÊy gi¸ trÞ LW lμ gi¸ trÞ nhá h¬n trong hai gi¸ trÞ LW1 vμ LW2

Trong ®ã: ts lμ chiÒu dμy danh nghÜa cña thμnh bÓ (mm) tn lμ chiÒu dμy danh nghÜa cña thμnh häng èng (mm) r lμ b¸n kÝnh trong cña lç më (mm) Rm lμ b¸n kÝnh trung b×nh bÓ (mm)

2a

m i

tR R =

5385802

= 8606.5 mm

Ri lμ b¸n kÝnh trong cña bÓ chøa, Ri = 8580 (mm)

ta lμ bÒ dμy trung b×nh cña thμnh bÓ, ta = 53 (mm)

ChiÒu dμi ®−êng biªn däc theo ph−¬ng ph¸p tuyªn thμnh bÓ cña gia c−êng: Ln ChiÒu dμi ®−êng biªn cña gia c−êng theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn víi thμnh bÓ ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:

ThiÕt kÕ thμnh lç më cã chiÒu dμi h 2.5tn + K Do vËy, giíi h¹n cña gia c−êng ph¶i b»ng hoÆc lín h¬n hai gi¸ trÞ sau

Ln1 =0.5 .m nr t K

hoÆc Ln2 =2.5tn Trong ®ã:

h lμ chiÒu dμi thμnh lç më (mm) tn lμ bÒ dμy danh nghÜa cña thμnh häng èng (mm) ts lμ bÒ dμy thμnh bÓ (mm) rm lμ b¸n kÝnh thùc cña lç më (mm)

rm = r + 0.5tn (mm)

r lμ b¸n kÝnh trong cña lç më, r = 2nd (mm)

h lμ chiÒu dμi thμnh häng èng víi bÒ dμy tn (mm) K lμ hÖ sè phô thuéc b¸n kÝnh cung trßn chuyÓn tiÕp gi÷a thμnh bÓ vμ

thμnh häng èng. Do thiÕt kÕ thμnh häng èng vu«ng gãc víi thμnh bÓ cho nªn K = 0

KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho trong c¸c b¶ng sau:

B¶ng 9: TÝnh diÖn tÝch gia c−êng yªu cÇu AR

- 24 -

Chi

tiÕt

Cì dn dci ts tr trn tn AR

in mm mm mm mm mm mm mm2

T1A,

T1C 1 2

1 38.10 41.30 52.00 44.79 2.20 24 2093.50

T1B 1 21 38.10 41.30 52.00 44.79 2.20 24 2093.50

T2 3 76.20 79.40 52.00 44.79 2.31 32 4024.79

T3 2 50.80 54.00 52.00 44.79 2.24 28 2737.26

T4 1 21 38.10 41.30 52.00 44.79 2.20 24 2093.50

T5A,

T5B,

T5C

6 152.40 155.60 52.00 44.79 2.52 44 7887.36

T6 2 50.80 54.00 52.00 44.79 2.24 28 2737.26

T7 2 50.80 54.00 52.00 44.79 2.24 28 2737.26

M1 20 508.00 511.20 52.00 44.79 3.49 181 25912.73

èng

mÉu 2

1 12.70 15.90 52.00 44.79 2.13 12 805.97

B1 8 203.20 206.40 54.00 46.44 2.68 58 10966.03

B2 8 203.20 206.40 54.00 46.44 2.68 58 10966.03

B3 6 152.40 155.60 54.00 46.44 2.53 46 8267.03

B4 4 101.60 104.80 54.00 46.44 2.39 36 5568.02

B5 3 76.20 79.40 54.00 46.44 2.32 32 4218.52

B6 1 21 38.10 41.30 54.00 46.44 2.21 24 2194.27

B7 1 25.40 28.40 54.00 46.44 2.17 20 1508.89

B8 2 50.80 54.00 54.00 46.44 2.24 26 2869.02

B9 3 76.20 79.40 54.00 46.44 2.32 32 4218.52

- 25 -

M2 20 508.00 511.20 54.00 46.44 3.54 136 27160.06

B¶ng 10: TÝnh diÖn tÝch gia c−êng giíi h¹n däc theo bÒ mÆt bÓ Aw

Chi

tiÕt

Cì dn dci Lw1(mm) Lw2 (mm) Lw Aw

in mm mm L'w1 L''w1 L'w2 L''w2 mm mm2

T1A,

T1C 1 2

1 38.10 41.30 38.10 95.05 507.45 142.58 95.05 194.93

T1B 1 21 38.10 41.30 38.10 95.05 507.45 142.58 95.05 194.93

T2 3 76.20 79.40 76.20 122.10 536.02 183.15 122.10 215.89

T3 2 50.80 54.00 50.80 105.40 516.97 158.10 105.40 205.41

T4 1 21 38.10 41.30 38.10 95.05 507.45 142.58 95.05 194.93

T5A,

T5B,

T5C

6 152.40 155.60 152.40 172.20 593.17 258.30 172.20 247.33

T6 2 50.80 54.00 50.80 105.40 516.97 158.10 105.40 205.41

T7 2 50.80 54.00 50.80 105.40 516.97 158.10 105.40 205.41

M1 20 508.00 511.20 508.00 487.00 859.87 730.50 508.00 661.29

èng

mÉu 2

1 12.70 15.90 12.70 70.35 488.40 105.53 70.35 163.49

B1 8 203.20 206.40 203.20 213.60 640.40 320.40 213.60 192.10

B2 8 203.20 206.40 203.20 213.60 640.40 320.40 213.60 192.10

B3 6 152.40 155.60 152.40 176.20 602.30 264.30 176.20 171.22

B4 4 101.60 104.80 101.60 140.80 564.20 211.20 140.80 153.82

- 26 -

B5 3 76.20 79.40 76.20 124.10 545.15 186.15 124.10 146.86

B6 1 21 38.10 41.30 38.10 97.05 516.57 145.58 97.05 132.94

B7 1 25.40 28.40 25.40 86.70 507.05 130.05 86.70 126.15

B8 2 50.80 54.00 50.80 105.40 526.10 158.10 105.40 136.42

B9 3 76.20 79.40 76.20 124.10 545.15 186.15 124.10 146.86

M2 20 508.00 511.20 508.00 444.00 869.00 666.00 508.00 439.18

B¶ng 11: TÝnh diÖn tÝch gia c−êng giíi h¹n theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn víi mÆt bÓ

Chi

tiÕt

Cì dn dci Ln1 Ln2 Ln An

in mm mm mm mm mm mm2

T1A,

T1C 1 2

1 38.10 41.30 60.00 13.65 60.00 2615.52

T1B 1 21 38.10 41.30 60.00 13.65 60.00 2615.52

T2 3 76.20 79.40 80.00 20.80 80.00 4750.73

T3 2 50.80 54.00 70.00 16.61 70.00 3606.59

T4 1 21 38.10 41.30 60.00 13.65 60.00 2615.52

T5A,

T5B,

T5C

6 152.40 155.60 110.00 32.87 110.00 9126.50

T6 2 50.80 54.00 70.00 16.61 70.00 3606.59

T7 2 50.80 54.00 70.00 16.61 70.00 3606.59

M1 20 508.00 511.20 452.50 124.85 452.50 160649.78

èng

mÉu 2

1 12.70 15.90 30.00 6.09 30.00 591.92

- 27 -

B1 8 203.20 206.40 145.00 43.52 145.00 16044.13

B2 8 203.20 206.40 145.00 43.52 145.00 16044.13

B3 6 152.40 155.60 115.00 33.78 115.00 9997.74

B4 4 101.60 104.80 90.00 24.88 90.00 6050.21

B5 3 76.20 79.40 80.00 20.80 80.00 4749.47

B6 1 21 38.10 41.30 60.00 13.65 60.00 2615.05

B7 1 25.40 28.40 50.00 10.65 50.00 1782.81

B8 2 50.80 54.00 65.00 15.80 65.00 3088.30

B9 3 76.20 79.40 80.00 20.80 80.00 4749.47

M2 20 508.00 511.20 340.00 104.63 340.00 90073.77

B¶ng 12: KiÓm tra kh¶ n¨ng tù gia c−êng

Chi

tiÕt

Cì dn dci Ar Aw An A KÕt

luËn in mm mm mm2 mm2 mm2 mm2

T1A,

T1C 1 2

1 38.10 41.30 2093.50 194.93 2615.52 2810.45 §−îc

T1B 1 21 38.10 41.30 2093.50 194.93 2615.52 2810.45 §−îc

T2 3 76.20 79.40 4024.79 215.89 4750.73 4966.61 §−îc

T3 2 50.80 54.00 2737.26 205.41 3606.59 3812.00 §−îc

T4 1 21 38.10 41.30 2093.50 194.93 2615.52 2810.45 §−îc

T5A,

T5B,

T5C

6 152.40 155.60 7887.36 247.33 9126.50 9373.82 §−îc

T6 2 50.80 54.00 2737.26 205.41 3606.59 3812.00 §−îc

- 28 -

T7 2 50.80 54.00 2737.26 205.41 3606.59 3812.00 §−îc

M1 20 508.00 511.20 25912.73 661.29160649.7

8

161311.0

7 §−îc

èng

mÉu 2

1 12.70 15.90 805.97 163.49 591.92 755.41 §−îc

B1 8 203.20 206.40 10966.03 192.10 16044.13 16236.22 §−îc

B2 8 203.20 206.40 10966.03 192.10 16044.13 16236.22 §−îc

B3 6 152.40 155.60 8267.03 171.22 9997.74 10168.95 §−îc

B4 4 101.60 104.80 5568.02 153.82 6050.21 6204.03 §−îc

B5 3 76.20 79.40 4218.52 146.86 4749.47 4896.33 §−îc

B6 1 21 38.10 41.30 2194.27 132.94 2615.05 2747.99 §−îc

B7 1 25.40 28.40 1508.89 126.15 1782.81 1908.96 §−îc

B8 2 50.80 54.00 2869.02 136.42 3088.30 3224.71 §−îc

B9 3 76.20 79.40 4218.52 146.86 4749.47 4896.33 §−îc

M2 20 508.00 511.20 27160.06 439.18 90073.77 90512.95 §−îc

NhËn xÐt:

Ta thÊy víi bÒ dμy thμnh häng èng vμ lç ng−êi chui. DiÖn tÝch giíi h¹n tù gia c−êng lu«n lu«n lín h¬n diÖn tÝch yªu cÇu. Do vËy, víi bÒ dμy thμnh c¸c lç më vμ bÒ dμy thμnh bÓ ®· chän. T¹i vÞ trÝ c¸c lç më lu«ng ®¶m b¶o tù gia c−êng.

KÕt luËn:

Víi bÒ dμy thμnh lç më vμ thμnh bÓ ®· chän. T¹i vÞ trÝ c¸c lç më, vËt liÖu lu«n ®¶m b¶o tù gia c−êng. Do vËy kh«ng cÇn ph¶i hμn thªm c¸c tÊm gia c−êng

- 29 -

2.4 ThiÕt kÕ kÕt cÊu ®ì bÓ

2.4.1 TÝnh to¸n t¶i träng

T¶i träng t¸c dông lªn bÓ vμ truyÒn xuèng hÖ thèng trô ®ì. Do vËy hÖ thèng trô ®ì chÞu nh÷ng t¶i träng sau

2.4.1.1 T¶i träng giã

T¶i träng giã ®· ®−îc tÝnh ë phÇn ®Çu (2.2.1.1) vμ cã gi¸ trÞ nh− sau

ë mÆt ®ãn giã Wg1 = 1.2x83x1.19x0.8x117.1 = 11103.32 daN = 111033.2 N

ë mÆt hót giã Wg2 = 1.2x83x1.19x0.4x58.54 = 2775.35 daN = 27753.5 N

T¶i träng giã t¸c dông lªn bÓ chøa lμ Wg = 83297.7 N

2.4.1.2 T¶i träng cña LPG chøa trong bÓ

Khi vËn hμnh, l−îng khÝ ho¸ láng cã thÓ chøa tèi ®a ë trong bÓ lμ 90% thÓ

tÝch bÓ, vμ cã träng l−îng (xem môc 2.1.2)

W3 = 1333.33 (T) = 13079967.3 (N)

2.4.1.3 T¶i träng b¶n th©n cña bÓ chøa

(Xem môc 2.2.3):

W1 = 387.35 (T) = 3799903.5 (N)

2.4.1.4 T¶i träng cña c¸c thiÕt bÞ phô trî ,sμn c«ng t¸c �

(Xem môc 2.2.1.3 )

W2 = 12 (T) = 12000x9.81 = 117720 ( N)

2.4.1.5 T¶i träng cña n−íc (Khi thö ¸p lùc)

Khi thö ¸p lùc n−íc th× thÓ tÝch n−íc ®óng b»ng thÓ tÝch bÓ. Do vËy träng l−îng cña n−íc thö t¶i lμ

4 nW V

C¸c ký hiÖu cña c«ng thøc nh− sau: V lμ thÓ tÝch cña bÓ chøa (xem môc 2.1.2 )

n lμ träng l−îng riªng cña n−íc , n =1 (T/m3)

Thay sè:

4 nW V = 2645.5 1 =2645.5 (T) = 25952355 (N)

2.4.2 Tæ hîp t¶i träng

Theo phÇn AD-9(TL[1]), tÊt c¶ c¸c t¶i träng t¸c dông vμo bÓ chøa ®Òu ph¶i

lÊy víi gi¸ trÞ lín nhÊt, hÖ sè tæ hîp t¶i träng lμ 1 ®èi víi tÊt c¶ c¸c t¶i träng. Mçi mét tæ hîp t¶i träng sÏ t−¬ng øng víi mét tr¹ng th¸i lμm viÖc cña bÓ. Trong qu¸ tr×nh vËn hμnh, bÓ chøa cã c¸c tr¹ng th¸i lμm viÖc sau Tr¹ng th¸i thö ¸p lùc n−íc

- 30 -

Tæ hîp t¶i träng = W1 + W2 + W4 +Wg Trong ®ã:

W1 lμ t¶i träng b¶n th©n cña bÓ W2 lμ t¶i träng cña c¸c thiÕt bÞ phô trî W4 lμ t¶i träng b¶n th©n cña n−íc khi thö ¸p lùc bÓ Wg lμ t¶i träng giã

Tr¹ng th¸i lμm viÖc b×nh th−êng

Tæ hîp t¶i träng = W1 + W2 + W3 +Wg

Trong ®ã: W1 lμ t¶i träng b¶n th©n cña bÓ W2 lμ t¶i träng cña c¸c thiÕt bÞ phô trî W3 lμ t¶i träng b¶n th©n cña LPG chøa trong bÓ Wg lμ t¶i träng giã

2.4.3 ThiÕt kÕ hÖ thèng cét ®ì bÓ

HÖ thèng trô ®ì gåm 8 trô Trô ®ì d¹ng thÐp èng (lÊy theo tiªu chuÈn API X65) cã c¸c th«ng sè sau

§−êng kÝnh ngoμi Do = 620 mm

BÒ dμy thμnh èng t = 12.5 mm

Giíi h¹n ch¶y dÎo 315 (Mpa) = 315 (N/mm2)

Liªn kÕt gi÷a trô vμ bÓ lμ liªn kÕt hμn

50

08

34

1

11

13

4

R86

34

22

93

H¦íNG GIã

H×nh 3 : M« h×nh liªn kÕt gi÷a bÓ vμ hÖ thèng trô ®ì

2.4.3.1 TÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng h×nh häc cña cét :

DiÖn tÝch tiÕt diÖn mÆt c¾t ngang

- 31 -

A = 2 2( )4D d

Trong ®ã: D lμ ®−êng kÝnh ngoμi cña èng d lμ ®−êng kÝnh trong cña èng

d = D � 2t = 620 � 2x12.5 = 595 mm

Thay sè:

A = 2 2( )4D d

= 2 2(620 595 )4

= 23856.469 mm2

M« men qu¸n tÝnh

I =

44 1

64

dD

D

=> I =

44 620620 1

59564

= 1.1x109

M« men chèng uèn

Wc = I

R=

91.1 10310

=3.55x106

B¸n kÝnh qu¸n tÝnh

r = I

A =

91.985 1013473.5

= 214.83 mm

2.4.3.2 KiÓm tra t¹i mÆt c¾t A-A (t¹i ®Çu cét)

a) Lùc nÐn t¹i mÆt c¾t A-A Lùc nÐn do tæng t¶i träng th¼ng ®øng

Po = W

N

Lùc nÐn khi tÝnh thªm t¶i träng giã

Pg = 4. .

.g

o

W lW

N N D

Trong ®ã:

Po lμ lùc nÐn t¹i ®Çu cét sinh ra do t¸c dông cña c¸c t¶i träng th¼ng ®øng Pg lμ lùc nÐn khi tÝnh thªm t¸c dông cña giã W tæng t¶i träng th¼ng ®øng t¸c dông xuèng cét N lμ sè cét ®ì bÓ, N = 8

Wg lμ t¶i träng giã, Wg = 83297.7 (N) (Xem môc 2.2.1.3)

Do lμ ®−êng kÝnh ngoμi cña bÓ, Do =2xRo = 2x8634 = 17268 (mm)

(Xem môc 2.2.3)

l lμ chiÒu dμi ®o¹n cét liªn kÕt víi bÓ, l = 2293 (mm)

- 32 -

Thay sè: Trong tr−êng hîp thö ¸p lùc n−íc

Tæng t¶i träng th¼ng ®øng:

W=W1 + W2 + W4=3799903.5+117720+25952355 = 29869978.5 (N)

Lùc nÐn t¹i mÆt c¾t A-A:

Po = W

N =

29869978.58

= 3733747.3 (N)

Pg = 4. .

.g

o

W lW

N N D

= 29869978.5 4 83297.7 2293

8 8 17268

= 3739277.8 (N)

= 3728216.8 (N)

Tr−êng hîp ho¹t ®éng b×nh th−êng

Tæng t¶i träng th¼ng ®øng:

W=W1 + W2 + W3 =3799903.5+17720+13079967.3 =16997590.8 (N)

Lùc nÐn t¹i mÆt c¾t A-A:

Po = W

N =

16997590.88

= 2124698.8 (N)

Pg = 4. .

.g

o

W lW

N N D

= 16997590.8 4 83297.7 2293

8 8 17268

= 2130229.3 (N)

= 2119168.3 (N)

b) M« men lÖch t©m ë ®Çu cét

M = . . .(1 )oS R P

E

Trong ®ã: Po lμ lùc nÐn t¹i ®Çu cét sinh ra do t¸c dông cña c¸c t¶i träng th¼ng ®øng R lμ b¸n kÝnh ngoμi cña bÓ t¹i ®iÓm B

lμ hÖ sè poisson, = 0.3 E lμ m« ®un ®μn håi cña thÐp, E = 2.1x105 Mpa S lμ øng suÊt trong phÇn tö vá t¹i ®iÓm xÝch ®¹o (®iÓm B)

S = 0.5 0.25

s

PR FP

t

P lμ ¸p suÊt trong bÓ chøa P = 1.76 (N/mm2), trong tr¹ng th¸i vËn hμnh b×nh th−êng P = 2.64 (N/mm2), trong tr¹ng th¸i thö ¸p lùc

ts lμ bÒ dμy thμnh bÓ t¹i ®iÓm B, ts = 48 mm Thay sè: Trong tr¹ng th¸i thö ¸p lùc n−íc

- 33 -

øng suÊt trong phÇn tö vá t¹i ®iÓm xÝch ®¹o:

S = 0.5 2.64 8634 37.3 0.25 2.64

53

= 216.4 (N/mm2)

M« men lÖch t©m:

M = 5

216.4 8634 3733747.3 (1-0.3)2.1 10

= 23219304.4 (Nmm)

Trong tr¹ng th¸i ho¹t ®éng b×nh th−êng

øng suÊt trong phÇn tö vá t¹i ®iÓm xÝch ®¹o:

S = 0.5 1.76 8634 37.3 0.25 1.76

53

= 144.5 (N/mm2)

M« men lÖch t©m:

M = 5

144.5 8634 2124698.8 (1-0.3)2.1 10

= 8813006.6 (Nmm)

c) KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu nÐn Theo tiªu chuÈn AISC, øng suÊt cho phÐp

Fa =

2

2

3

3

( / )1(2 )

3( / ) ( / )5 / 38 8

yC

c C

Kl rF

C

Kl r Kl rC C

Trong ®ã: Fa lμ øng suÊt cho phÐp dïng cho t¶i träng tÜnh K lμ hÖ sè chiÒu dμi tÝnh to¸n, k = 0.8 l lμ chiÒu dμi thùc cña cét, l= 10365 mm

Cc lμ hÖ sè kÓ ®Õn sù lμm viÖc dμn dÎo cña vËt liÖu Cc =

12 212. .

y

E

F

r lμ b¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña cét, r = 214.83 mm E lμ m« duyn ®μn håi cña vËt liÖu, E = 2.1 x 105 Mpa

Thay sè:

Cc =

1/ 2212

y

E

F

=

1/ 22 512 2.1 10315

=281

Kl

r =

0.8 10365214.83

= 38.6

Ta thÊy tû sè Kl

r = 38.6 < Cc = 281

VËy c«ng thøc trªn ®−îc ¸p dông

Ta cã:

- 34 -

Fa=

2

2

3

3

(0.8 10365 / 214.83)1 3152 281

3(0.8 10365 / 214.83) (0.8 10365 / 214.83)5 / 38 281 8 10365

Fa = 181.63 N/mm2

øng suÊt nÐn ë mÆt c¾t A-A lμ:

Trong tr−êng hîp thö t¶i

n =g

c

P M

A W = 6

3739277.8 23219304.423856.469 3.55 10

=162.81 Mpa

Trong tr−êng hîp vËn hμnh b×nh th−êng

n =g

c

P M

A W = 6

2130229.3 8813006.623856.469 3.55 10

=91.31 Mpa

Ta thÊy:

Trong tr−êng hîp thö t¶i Fa = 181.63 Mpa > n= 162.81 Mpa

Trong tr−êng hîp vËn hμnh b×nh th−êng Fa = 181.63 Mpa > n= 91.31 Mpa

KÕt luËn: Trong c¸c tr−êng hîp vËn hμnh, cét ®ì bÓ hoμn toμn ®ñ kh¶ n¨ng chÞu nÐn d) KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu uèn

Theo (TL[2]) tiªu chuÈn AISC, kh¶ n¨ng chÞu uèng cho phÐp cña cét lμ

Ta cã: 3000315

= 9.52 < oD

t =

62012.5

= 49.6 < 300

Do vËy:

Fb = .

0.72 0.58 ..

y oy

F DF

E t

= 5

315 6200.72 0.58 3152.1 10 12.5

= 222.7 (N/mm2)

øng suÊt do m« men uèn t¹i mÆt c¾t A-A:

Trong tr−êng hîp thö ¸p lùc

b=2. .

.g

c b

W lM

W NW = 6 6

23219304.4 2 83297.7 22933.55 10 8 3.55 10

= 20.2 (N/mm2)

Trong tr−êng hîp ho¹t ®éng b×nh th−êng

b=2. .

.g

c b

W lM

W NW = 6 6

8813006.6 2 83297.7 22933.55 10 8 3.55 10

= 16.3 (N/mm2)

Ta thÊy:

Trong tr−êng hîp thö ¸p lùc n−íc Fb = 222.7 (N/mm2) > b = 20.2 (N/mm2)

Trong tr−êng hîp ho¹t ®éng b×nh th−êng Fb=222.7(N/mm2)>b=16.3 (N/mm2)

- 35 -

KÕt luËn:

T¹i mÆt c¾t A-A ( §Çu cét). Trong c¸c tr−êng hîp chÞu t¶i, cét hoμn toμn ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc

2.4.3.3 KiÓm tra t¹i mÆt c¾t B-B (ch©n cét)

e) Lùc nÐn t¹i mÆt c¾t B-B Lùc nÐn do tæng t¶i träng th¼ng ®øng

Po = W

N

Lùc nÐn khi tÝnh thªm t¶i träng giã

Pg = 4. .

.g

o

W lW

N N D

Trong ®ã:

Po lμ lùc nÐn t¹i ®Çu cét sinh ra do t¸c dông cña c¸c t¶i träng th¼ng ®øng Pg lμ lùc nÐn khi tÝnh thªm t¸c dông cña giã W tæng t¶i träng th¼ng ®øng t¸c dông xuèng cét, cãtÝnh thªm träng l−îng

b¶n th©n cña cét Wcot Wcot = 7.85A l

Wcot = -6 323856.469 10 10364 10 7.85 = 1.94 (T) = 19040.2 (N)

N lμ sè cét ®ì bÓ, N = 8 Wg lμ t¶i träng giã, Wg = 83297.7 (N)

Do lμ ®−êng kÝnh ngoμi cña bÓ, Do = 2x8634 = 17268 (mm)

l lμ chiÒu dμi ®o¹n cét liªn kÕt víi bÓ, l = 10364 (mm)

Thay sè: Trong tr−êng hîp thö ¸p lùc n−íc

Tæng t¶i träng th¼ng ®øng:

W = W1 + W2 + W4 + Wcot = 3799903.5+117720+25952355 +19040.2

= 29889018.7 (N)

Lùc nÐn t¹i mÆt c¾t A-A:

Po = W

N =

29889018.78

= 3736127.3 (N)

Pg = 4. .

.g

o

W lW

N N D

= 29889018.7 4 83297.7 10364

8 8 17268

= 3758744.3 (N)

= 3708750.3 (N)

Tr−êng hîp ho¹t ®éng b×nh th−êng

Tæng t¶i träng th¼ng ®øng:

- 36 -

W = W1 + W2 + W3 + Wcot=3799903.5+17720+13079967.3+19040.2

=17016631 (N)

Lùc nÐn t¹i mÆt c¾t B-B:

Po = W

N =

170166318

= 2124698.8 (N)

Pg = 4. .

.g

o

W lW

N N D

= 17016631 4 83297.7 10364

8 8 17268

= 2149695.8 (N)

= 2099701.8 (N)

f) M« men lÖch t©m ë ®Çu cét

M = . . .(1 )oS R P

E

Trong ®ã: Po lμ lùc nÐn t¹i ®Çu cét sinh ra do t¸c dông cña c¸c t¶i träng th¼ng ®øng R lμ b¸n kÝnh ngoμi cña bÓ t¹i ®iÓm B

lμ hÖ sè poisson, = 0.3 E lμ m« ®un ®μn håi cña thÐp, E = 2.1x105 Mpa S lμ øng suÊt trong phÇn tö vá t¹i ®iÓm xÝch ®¹o (®iÓm B)

S = 0.5 0.25

s

PR FP

t

P lμ ¸p suÊt trong bÓ chøa P = 1.76 (N/mm2), trong tr¹ng th¸i vËn hμnh b×nh th−êng P = 2.64 (N/mm2), trong tr¹ng th¸i thö ¸p lùc

ts lμ bÒ dμy thμnh bÓ t¹i ®iÓm B, ts = 48 mm Thay sè: Trong tr¹ng th¸i thö ¸p lùc n−íc

øng suÊt trong phÇn tö vá t¹i ®iÓm xÝch ®¹o:

S = 0.5 2.64 8634 37.3 0.25 2.64

53

= 216.4 (N/mm2)

M« men lÖch t©m:

M = 5

216.4 8634 3733747.3 (1-0.3)2.1 10

= 23219304.4 (Nmm)

Trong tr¹ng th¸i ho¹t ®éng b×nh th−êng

øng suÊt trong phÇn tö vá t¹i ®iÓm xÝch ®¹o:

S = 0.5 1.76 8634 37.3 0.25 1.76

53

= 144.5 (N/mm2)

- 37 -

M« men lÖch t©m:

M = 5

144.5 8634 2124698.8 (1-0.3)2.1 10

= 8813006.6 (Nmm)

g) KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu nÐn Theo tiªu chuÈn AISC, øng suÊt cho phÐp

Fa =

2

2

3

3

( / )1(2 )

3( / ) ( / )5 / 38 8

yC

c C

Kl rF

C

Kl r Kl rC C

Trong ®ã: Fa lμ øng suÊt cho phÐp dïng cho t¶i träng tÜnh K lμ hÖ sè chiÒu dμi tÝnh to¸n, k = 0.8 l lμ chiÒu dμi thùc cña cét, l= 10365 mm

Cc lμ hÖ sè kÓ ®Õn sù lμm viÖc dμn dÎo cña vËt liÖu Cc =

12 212. .

y

E

F

r lμ b¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña cét, r = 214.83 mm E lμ m« duyn ®μn håi cña vËt liÖu, E = 2.1 x 105 Mpa

Thay sè:

Cc =

1/ 2212

y

E

F

=

1/ 22 512 2.1 10315

=281

Kl

r =

0.8 10365214.83

= 38.6

Ta thÊy tû sè Kl

r = 38.6 < Cc = 281

VËy c«ng thøc trªn ®−îc ¸p dông

Ta cã:

Fa=

2

2

3

3

(0.8 10365 / 214.83)1 3152 281

3(0.8 10365 / 214.83) (0.8 10365 / 214.83)5 / 38 281 8 10365

Fa = 181.63 N/mm2

øng suÊt nÐn ë mÆt c¾t B-B lμ:

Trong tr−êng hîp thö t¶i

n =g

c

P M

A W = 6

3758744.3 23219304.423856.469 3.55 10

=164.1 Mpa

- 38 -

Trong tr−êng hîp vËn hμnh b×nh th−êng

n =g

c

P M

A W = 6

2149695.8 8813006.623856.469 3.55 10

=92.6 Mpa

Ta thÊy:

Trong tr−êng hîp thö t¶i Fa = 181.63 Mpa > n= 164.1 Mpa

Trong tr−êng hîp vËn hμnh b×nh th−êng Fa = 181.63 Mpa > n= 92.6 Mpa

KÕt luËn: Trong c¸c tr−êng hîp vËn hμnh, cét ®ì bÓ hoμn toμn ®ñ kh¶ n¨ng chÞu nÐn h) KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu uèn

Theo (TL[2]) tiªu chuÈn AISC, kh¶ n¨ng chÞu uèng cho phÐp cña cét lμ Ta cã:

3000315

= 9.52 < oD

t =

62012.5

= 49.6 < 300

Do vËy:

Fb = .

0.72 0.58 ..

y oy

F DF

E t

= 5

315 6200.72 0.58 3152.1 10 12.5

= 222.7 (N/mm2)

øng suÊt do m« men uèn t¹i mÆt c¾t A-A:

Trong tr−êng hîp thö ¸p lùc

b=2. .

.g

c b

W lM

W NW = 6 6

23219304.4 2 83297.7 103643.55 10 8 3.55 10

= 67.35 (N/mm2)

Trong tr−êng hîp ho¹t ®éng b×nh th−êng

b=2. .

.g

c b

W lM

W NW = 6 6

8813006.6 2 83297.7 103643.55 10 8 3.55 10

= 63.3 (N/mm2)

Ta thÊy:

Trong tr−êng hîp thö ¸p lùc n−íc Fb = 222.7 (N/mm2) > b = 67.35 (N/mm2)

Trong tr−êng hîp ho¹t ®éng b×nh th−êng Fb=222.7(N/mm2)>b=63.3 (N/mm2)

KÕt luËn:

T¹i mÆt c¾t B-B ( Ch©n cét). Trong c¸c tr−êng hîp chÞu t¶i, cét hoμn toμn ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc

2.4.4 TÝnh to¸n vμ thiÕt kÕ hÖ thanh gi»ng cã t¨ng ®¬ ®Ó chèng t¶i träng

ngang

Sö dông thanh gi»ng cã ®−êng kÝnh 32mm theo ASME B1.1 B¶ng 8

DiÖn tÝch chÞu kÐo As = 625 mm2

VËt liÖu sö dông theo tiªu chuÈn vËt liÖu JIS G3101 SS400

cã Fy = 235 Mpa = 235 N/mm2

2.4.4.1 TÝnh to¸n lùc kÐo trong thanh gi»ng

- 39 -

T

H¦íNG GIã

22

93

R86

34

11

13

4

9941

83

41

50

0

6781

Lùc c¨ng trong thanh gi»ng

T = 2 gW C

N B

Trong ®ã : Wg lμ tæng t¶i träng giã ngang, Wg = 83297.7 N N lμ sè cét, N = 8 C lμ chiÒu dμi thanh gi»ng, C = 9941 (mm) B lμ kho¶ng c¸ch gi÷a hai cét liªn tiÕp, B = 6781 (mm)

Thay sè:

T=2 gW C

N B =

2 83297.7 99418 6781

= 30528.77 N

2.4.4.2 KiÓm tra øng suÊt kÐo trong thanh gi»ng

k = s

T

A=

30528.77625

= 48.86 N/mm2

øng suÊt chÞu kÐo cho phÐp

Ft = 0.6xFy = 0.6x235 = 141 N/mm2

Ta thÊy

- 40 -

k = 48.86 N/mm2 < 141 N/mm2

KÕt luËn: Thanh gi»ng hoμn toμn ®ñ kh¶ n¨ng chÞu kÐo

2.4.4.3 TÝnh to¸n chèt (Cho chi tiÕt 1)

Theo tiªu chuÈn vËt liÖu JIS G3 101 SS 400 §−êng kÝnh tÝnh to¸n cña chèt Dp ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau

Dp =

12

0.8p

T

Trong ®ã:

T lμ lùc c¾t, T = 30528.77 N

p lμ øng suÊt chÞu c¾t cho phÐp p = 0.4xFy = 0.4x235 = 94 Mpa Thay sè ta cã:

Dp =

1230528.770.8

94

= 14.5 mm

§−êng kÝnh thùc cña chèt

dp = 0.7nD =

14.50.7

= 20.7 mm

Sö dông chèt cã ®−êng kÝnh dp = 24 mm

2.4.4.4 TÝnh to¸n chi tiÕt 1

Theo tiªu chuÈn vËt liÖu JIS G3 101 SS 400

- 41 -

TÝnh to¸n chiÒu dμy thÐp cho chi tiÕt

tb = p b

T

d =

30528.7724 0.9 235

= 7.01 mm

Chän thÐp cã tb = 12 mm

DiÖn tÝch chÞu kÐo cã tÝnh c¶ phÇn gi¶m yÕu tiÕt diÖn

As = 242 (120 ) 122

= 2592 mm2

øng suÊt chÞu kÐo trong chi tiÕt

s = s

T

A=

30528.772592

= 11.77 N/mm2

øng suÊt chÞu c¾t cho phÐp

pa = 0.4xFy = 0.4x235 = 94 N/mm2

Ta thÊy s = 11.77 N/mm2 < pa = 94 N/mm2

KÕt luËn: Víi chiÒu dμy t = 12 mm, chi tiÕt hoμn toμn ®ñ kh¶ n¨ng chÞu c¾t

2.4.4.5 TÝnh to¸n vμ kiÓm tra tÊm nèi thanh gi»ng

Tiªu chuÈn vËt liÖu JIS G3 101 SS 400 ChiÒu dμy tÊm t = 12 mm

T¹i mÆt c¾t F � F:

Lùc kÐo T = 30528.77 N

DiÖn tÝch m¾t c¾t ngang t¹i tiÕt diÖn F-F :

As = (135-32)x12 = 1236 mm2

øng suÊt kÐo t¹i mÆt c¾t F-F:

t = s

T

A=

30528.771236

= 24.7 N/mm2

øng suÊt nÐn cho phÐp:

Ft = 0.6x235 = 141 Mpa

Ta thÊy t = 24.7 N/mm2 < Ft =141 Mpa

KÕt luËn: Víi bÒ dμy ®· chän t = 12 mm, tÊm nèi thanh gi»ng hoμn toμn ®ñ kh¶ n¨ng chÞu kÐo

2.4.4.6 Lùa chän t¨ng ®¬

- 42 -

T¨ng ®¬ ®−îc lùa chän trªn c¬ së c¸c mÉu t¨ng ®¬ ®· ®−îc chÕ t¹o s½n vμ ph¶i tháa m·n ®iÒu kiÖn chÞu lùc ®· ®−îc kiÓm tra

2.4.4.7 TÝnh to¸n tÊm ®Öm ch©n cét

a) Ph¶n lùc tõ bÒ mÆt trô bª t«ng lªn tÊm ®Öm ch©n cét

Q= g

d

P

A

Trong ®ã: Pg lμ lùc nÐn t¹i ch©n cét (N) Ad lμ diÖn tÝch tÊm ®Öm (mm2)

Ad = 2 2( )4b cd d

= 2 2(920 620 )4

= 362854 mm2

db lμ ®−êng kÝnh tÊm ®Öm, db = 920 mm dc lμ ®−êng kÝnh cét, dc = 620 mm

Thay sè: Trong ®iÒu kiÖn thö t¶i

Q = 3758744.3

362584= 10.4 N/mm2

Trong ®iÒu kiÖn vËn hμnh

Q = 2149695.8

362584= 5.9 N/mm2

b) øng suÊt uèn cña tÊm

= 2

2

3. .Q Lt

Trong ®ã:

L = 2

b cd d =

920 6202

= 150 mm

- 43 -

lμ øng suÊt uèn

t lμ bÒ dμy tÊm ®Öm, t = 55 mm

Thay sè:

Trong ®iÒu kiÖn thñ ¸p lùc n−íc

= 2

2

3 10.4 15055

= 232.06 N/mm2

Trong ®iÒu kiÖn vËn hμnh

= 2

2

3 5.9 15055

= 131.65 N/mm2

c) øng suÊt cho phÐp: Trong ®iÒu kiÖn thö ¸p lùc n−íc

Fb = 1.25xFy = 1.25x235 = 293.75 N/mm2

Ta thÊy = 232.06 N/mm2 < Fb = 293.75 N/mm2

Trong ®iÒu kiÖn vËn hμnh

Fb = 0.66xFy = 0.66x235 = 155.1 N/mm2

Ta thÊy = 131.65N/mm2 < Fb = 155.1 N/mm2

Fb = 0.66xFy; Fb1 = 1.33xFy; Fb2 = 1.25xFy

KÕt luËn:

Víi bÒ dμy b¶n ®Öm lμ t = 55 mm, b¶n ®Öm ®¶m b¶o th¶o m·n chÞu uèng trong c¸c ®iÒu kiÖn t¶i träng kh¸c nhau.

2.4.4.8 KiÓm tra øng suÊt c¾t cña mèi hμn, w

a) Mèi hμn gi÷a tÊm chèt vμ cét( chi tiÕt A trong b¶n vÏ KC5)

w = .sin 45

w w

T

l t

Trong ®ã:

lw lμ chiÒu dμi mèi hμn = 400 mm tw lμ chiÒu cao mèi hμn, tw = 12 mm T lμ lùc c¾t, T = 30528.77 N

Thay sè:

w =30528.77

1.41 400 8 = 6.81 Mpa

øng suÊt cho phÐp cña mèi hμn

a = 0.4xFy = 0.4x235 = 94 Mpa

Ta thÊy w = 6.81 Mpa < a = 94 Mpa

KÕt luËn: Mèi hμn chÞu lùc tèt.

- 44 -

b) Mèi hμn gi÷a bÓ vμ ®Çu cét ChiÒu dμi cung ®−êng hμn cña cét víi bÓ lμ:

Lw = 2coso

o

oo

dR

ar RR

Trong ®ã: do lμ ®−êng kÝnh ngoμi cña cét Ro lμ b¸n kÝnh ngoμi cña bÓ

Thay sè:

Lw =

62086342cos 8634

8634ar

= 2320.6 mm

øng suÊt c¾t trong mèi hμn:

w = .sin 45

w w

P

L t

Trong ®ã:

P lùc nÐn ë ®Çu cét

Lw lμ chiÒu dμi ®−êng hμn, Lw = 2320.6 mm

tw lμ chiÒu cao ®−êng hμn lÊp ®Çy bÒ dμy cét, tw = 12.5 mm

§iÒu kiÖn thö ¸p lùc n−íc

P = 3758744.3 (N)

w = 3758744.3

1.41 2320.6 12.5 = 91.89 (Mpa)

§iÒu kiÖn vËn hμnh b×nh th−êng

P = 2149695.8 (N)

w = 2149695.8

1.41 2320.6 12.5 = 52.5 (Mpa)

øng suÊt cho phÐp:

a = 0.4xFy = 0.4x235 = 94 Mpa

Ta thÊy:

Trong ®iÒu kiÖn thö ¸p lùc n−íc. w = 91.89 (Mpa) < a = 94 Mpa

Trong ®iÒu kiÖn vËn hμnh. w = 52.5 (Mpa) < a = 94 Mpa

KÕt luËn:

M«i hμn ë ®Çu cét tho¶ m·n bÒn, ®¶m b¶o kh¶ n¨ng chÞu lùc

- 45 -

2.5 ThiÕt kÕ mãng

2.5.1 §Æt vÊn ®Ò

Mãng lμ mét bé phËn hÕt søc quan träng cña c«ng tr×nh, nã lμ bé phËn trùc tiÕp chÞu toμn bé t¶i träng cña c«ng tr×nh truyÒn xuèng ®Êt. Mãng gãp phÇn quan träng ®Õn chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt vμ sù an toμn cña toμn bé c«ng tr×nh. Do ®ã viÖc lùa chän gi¶i ph¸p kÕt cÊu mãng hîp lý, phï hîp nhÊt cho c«ng tr×nh lμ rÊt cÇn thiÕt vμ quan träng.

2.5.2 X©y dùng c¸c ph−¬ng ¸n mãng

X©y dùng c¸c ph−¬ng ¸n mãng ph¶i c¨n cø vμo c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ, ®Æc tÝnh kü thuËt cña c«ng tr×nh, ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®iÒu kiÖn thuû v¨n� t¹i n¬i x©y dùng c«ng tr×nh. §Ó cã thÓ ®−a ra ph−¬ng ¸n chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt cao nhÊt. C¨n cø vμo:

T¶i träng c«ng tr×nh thiÕt kÕ lμ rÊt lín §iÒu kiÖn ®Þa chÊt t¹i n¬i x©y dùng c«ng tr×nh kh«ng thuËn lîi cho viÖc

x©y dùng c«ng tr×nh do líp ®Êt yÕu trªn bÒ mÆt lμ rÊt lín (37 m). C¸c lo¹i mãng ®ang sö dông phæ biÕn hiÖn nay

Cã thÓ sö dông c¸c lo¹i mãng sau:

- Mãng n«ng (mãng b¨ng, mãng bÌ), khi mãng dÆt trªn nÒn ®Êt tèt, hoÆc ®Æt trªn nÒn ®Êt ®· ®−îc gia cè (b»ng ®Öm c¸t, cäc cÊt, cäc v«i ...)

- Mãng s©u (mãng cäc). Cäc cã thÓ sö dông cäc BTCT Ðp hoÆc ®ong; cäc khoan nhåi ...

2.5.3 TÝnh to¸n, thiÕt kÕ mãng

Tr×nh tù thiÕt kÕ mãng nh− sau: - X¸c ®Þnh t¶i träng t¸c ®éng lªn mãng do tÊt c¶ t¶i träng cña bÓ t¸c dông

lªn c¸c ch©n cét; - TÝnh to¸n kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mãng:

Lùc t¸c dông lªn mãng (mãng cäc, mãng n«ng) Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mãng, x¸c ®Þng tiÕt diÖn mãng (hoÆc cäc),

thiÕt kÕ bè trÝ cèt thÐp cho mãng (hoÆc cäc vμ ®μi); TÝnh kiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ vμ côc bé cña mãng: lón, lËt vμ tr−ît.

-

- 46 -

Mét sè b¶n vÏ chi tiÕt bÓ cÇu