раздел 2.2.3,
и это привносит некоторые особенности в ее поведение под нагрузкой. Главной такой особенностью является увеличение (по сравнению с теорией правильных оболочек) изгибной жесткости в меридиональном направлении и податливости в радиальном направлении, см. подразделы 4.2, 4.3. В расчетном плане это требует корректировки зависимостей (8.17), (8.18), а именно:
- жесткости участков оболочки под бандажами
,
; (8.19)
- жесткости участков между бандажами
, . (8.20)
Расчеты с учетом (8.19), (8.20) приближают коэффициент к 1.0 и показывают, что распределение нагрузки между стенкой и бандажами оказывается таким, что по сравнению с теорией правильных оболочек напряжения в стенке уменьшаются, а в бандажах возрастают. Графики зависимости напряжений в бандажах и цилиндрической стенке резервуара от относительной амплитуды начальных отклонений приведены на рис. 8.14.
Рис. 8.14. График возможного перераспределения напряжений
между стенкой резервуара и усиливающими бандажами.
Из графиков видно, что напряжения в бандажах при наличии начальной погиби в усиливаемой оболочке могут возрастать в 2.0 и более раза.
В реальных случаях коротковолновые отклонения, имеют место не по всему периметру цилиндрической стенки резервуара, а лишь на отдельных ее участках. Тогда, очевидно, что указанный выше эффект "перекачки" усилий будет иметь место только на этих участках. Результаты проведенных испытаний на крупногабаритных моделях и натурных резервуарах приводят к выводу, что в любом случае напряжения в усиливающих элементах будут в 1.15 -1. 30 раза больше, чем при расчете по формулам правильных оболочек. В цилиндрической стенке резервуара усилия будут несколько меньше, чем этого можно было бы ожидать по теории правильных оболочек. Это уменьшение незначительно, плохо прогнозируемое, но в любом случае обеспечивает запас по отношению к стенке и поэтому может не учитываться в инженерных расчетах.
8.4.4. Управление надежностью эксплуатирующихся резервуаров методом усиления. Применение рассмотренной технологии усиления дает возможность на определенном этапе эксплуатации восстанавливать прочностные свойства цилиндрической стенки стальных резервуаров и увеличивать за счет этого ее остаточный ресурс , определяемый нормативным условием прочности.
Изложенные в предыдущих подразделах исследования позволяют проводить инженерные расчеты усиленных резервуаров на основе следующих основных допущений:
1. Установка бандажей по рассмотренной технологии усиления обеспечивает плотную пригонку их к цилиндрической стенке и одновременное (со стенкой) включение указанных элементов в работу при действии внутреннего давления нефтепродукта.
2. При шаге бандажей (именно в таких пределах рекомендуется установка бандажей по принятой технологии) можно считать, что по всей высоте усиливаемого участка цилиндрической стенки растягивающие напряжения (усилия) при работе резервуара на восприятие внутреннего давления будут распределяться равномерно и определяться по формуле:
, (8.20)
где - фактическая толщина усиливаемого пояса цилиндрической стенки резервуара на момент усиления;
- приведенная толщина усиления, определяемая по формуле:
. (8.21)
Возможность и эффективность управления остаточным ресурсом методом усиления демонстрируется здесь на примере резервуара объемом =5000 м3 с высотой стенки =14.9 м и радиусом =10.45 м для поясов, имеющих начальную толщину стенки =10 мм. Скорость коррозии принималась с характеристиками =0.02 мм/год, =0.004 мм/год. Годовое количество циклов нагружения =40 и коэффициент надежности по числу циклов =3. Безотказность цилиндрической стенки по условию прочности оценивалась индексом надежности ( определяется по известным зависимостям [199] и однозначно определяет соответствующую вероятность рассматриваемого события, в данном случае ). Предельное значение указанного индекса принималось равным =3, что соответствует примерно =0.99. Считалось, что резервуар (без усиления) работает до того момента, пока во всех его поясах выполняется условие 3.0. На этом этапе напряжения в его поясах определяются по формуле:
. (8.22)
На последующем этапе выполняется усиление и стенка резервуара начинает работать совместно с конструкциями усиления. Напряжения в ней от той же нагрузки определяются по (8.20).
По указанным выше исходным данным и принятым допущениям построены графики, см. рис. 8.15, изменения индекса надежности в процессе эксплуатации резервуара до и после усиления. Как следует из приведенных графиков, при принятых условиях отказ резервуара наступает через 25 лет эксплуатации. Далее ставилась задача увеличения остаточного ресурса резервуара (работа с проектным уровнем заполнения нефтепродуктом). Исходя из этого, определялись необходимые параметры усиливающих элементов. Главным таким управляющим параметром является относительное увеличение толщины усиливаемой оболочки (пояса), которое можно определять по формуле:
, (8.23)
По сути дела, коэффициент определяет относительное повышение несущей способности усиливаемого резервуара. Применительно к резервуарам объемом до 5000 м3 включительно принятая технология позволяет проводить усиление со значениями в пределах 1.15- 1.30. В