Совершенствование купольной крыши резервуаров для нефти и нефтепродуктов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.19, кандидат наук Окаб Абдулла Казаал

• Окаб Абдулла Казаал
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Окаб Абдулла Казаал

ВВЕДЕНИЕ

1-АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КРЫШ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

1.1. Типовые конструкции крыш резервуаров

1.2. Анализ исследований НДС сетчатых покрытий сооружений

1.3- Структурные конструкции и системы соединений

Цель и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СТРУКТУРНЫХ КУПОЛЬНЫХ КРЫШ ДЛЯ РЕЗЕРВУАРОВ

2.1 - Расчет параметров купольной крыши для резервуара

2.2 Воздействия нагрузки на крышу резервуара

2.3 - Стратегии проектирования

' 2.4- Методика анализа результатов расчёта

Выбор узла и расчет диаметра болтов

Выводы по главе

СОСТОЯНИЯ СТРУКТУРНОЙ МОДЕЛИ

3.1- План эксперимента

3.2.- Описание эксперимента

3.3 - Обсуждение результатов

Выводы по главе

4- ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ СТРУКТУРНОЙ КРЫШИ

4.1- Выбор решетки и элемента топологии

4.2- Обсуждения

4.3- Спецификация крыши

i

4.4- Проектирование узла

Выводы по главе

ВЫВОДЫ

Библиографический список:

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование купольной крыши резервуаров для нефти и нефтепродуктов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Сокращение издержек при добыче, транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов - одно из важнейших направлений ресурсосбережения. В условиях, когда запасы нефти ограничены, а ее добыча требует все больших усилий, естественно стремление минимизировать затраты на хранение нефтепродуктов, обеспечив при этом максимальную безопасность. На данный момент тенденция развития резервуаростроения по-прежнему стремится к увеличению единичной емкости резервуара. Во многом, наряду со строительством магистральных нефтепроводов большого диаметра, это связано с общей тенденцией к укрупнению сооружений. Для строительства резервуарного парка при использовании резервуаров с большей единичной вместимостью требуется значительно меньшая территория и меньшая протяженность инженерных коммуникаций. К настоящему времени в мировой практике получили широкое применение РВС вместимостью 50000 и 100000 м3.

Одной из наиболее актуальных задач является разработка прочных, лёгких и дешевых крыш для перекрытия крупных резервуаров диаметром 60 м и выше. Вертикальные цилиндрические резервуары в настоящее время выполняют со стационарной крышей, с понтоном и плавающей крышей.

Известно, что переход от нефтяных резервуаров с небольшой единичной вместимостью, в том числе с коническими, сферическими и купольными крышами, на резервуары с большей единичной вместимостью, крыши которых представляют собой пространственные конструкции, дает заметные преимущества по сравнению с классическими решениями в данной области, в частности, по экономическим и технологическим показателям.

Как существующие, так и вновь разрабатываемые конструкции крыш для вертикальных цилиндрических резервуаров РВС большого единичного объёма, как правило, относятся к плавающим крышам. Также разработаны однослойные купольные крыши большого диаметра, однако их существенными недостатками

являются высокая стоимость и большой собственный вес конструкции. Кроме того, подобные конструкции, как правило, подразумевают наличие центральной стойки.

В данной работе представлена структурная купольная крыша для РВС большого диаметра (до 100 метров), применение которой позволяет использовать конструкции без дополнительных опор, а также значительно снизить стоимость крыши, что является крайне актуальным в связи с продолжающейся тенденцией к укрупнению ёмкости РВС. Цель работы:

Повышение эксплуатационной надежности структурныой купольной крыши крупных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, путем оптимизации ее конструкции. Задачи исследований

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. Анализ существующих конструкций крыш крупных вертикальных стальных резервуаров и методов расчета структурных покрытий;

2. Разработка методики расчета структурных купольных крыш для вертикальных стальных резервуаров;

3. Сравнительный анализ теоретических значений напряжений, возникающих в стержнях структурной купольной крыши под воздействием симметричных и несимметричных нагрузок, полученных при использовании расчёта, и значений, полученных в ходе практического эксперимента;

4. Определение погрешности результатов расчета методом модельного эксперимента;

5. Подбор оптимальной конструкции структурной купольной крыши для вертикальных стальных резервуаров.

Научная новизна

1) Оптимизирована конструкция структурной купольной крыши для вертикальных стальных резервуаров, состоящей из модулей в виде прямоугольных

пирамид высотой 2100 мм, и размерами оснований 2000*2000 мм для верхнего пояса и 1940х 1940 мм для нижнего пояса. При этом масса структурного купола меньше типового ребристо-кольцевого на 20%.

2) Установлена закономерность измения напряженно-деформированного состояния несущих элементов структурных купольных крыш вертикальных стальных резервуаров от распределения снеговой и ветровой нагрузок. Для купола структурной крыши диаметром 60700 мм и неравномерно распределенной максимальной снеговой нагрузке вертикальная деформация не превышает 25 мм.

На защиту выносятся теоретические и экспериментальные исследования конструкции структурных купольных крыш РВС для хранения нефти и нефтепродуктов.

Теоретическая и практическая значимость работы

1) Теоретическая значимость работы заключается в разработке методики расчета структурных купольных крыш крупных резервуаров для нефти и нефтепродуктов, обеспечивающая достаточно точный результат.

2) Разработана конструкция двухслойной купольной крыши для нефтяного резервуара диаметром от 60 метров (заявка на патент номер 2015103532/03(005562)).

3) Результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также «Методика расчета структурных купольных крыш крупных резервуаров для нефти и нефтепродуктов» используется на ЗАО «Нефтемонтаждиагностика».

Методы решения задач

Для решения поставленных задач использовались: аналитические методы расчета статически неопределенных систем в строительной механике, метод конечных элементов, сравнительный анализ, экспериментальные методы, направленные на комплексную оценку конструкции.

Основные защищаемые положения

1. Методика расчёта структурной купольной крыши крупных вертикальных стальных резервуаров (диаметром более 60 метров) для нефти и нефтепродуктов.

2. Результаты экспериментальных исследований по сравнительному анализу расчётных и экспериментальных значений напряжения и деформации структурной купольной крыши в процессе воздействия симметричных и несимметричных нагрузок в зависимости от варьирования применяемых нагрузок.

3. Модель структурной купольной крыши, состоящей из модулей в виде пирамид с прямоугольным основанием.

4. Программные и технические решения разработанной конструкции купольной крыши для оценки её прочности и устойчивости в процессе эксплуатации.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 3 статей в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых журналов в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ, получено положительное решение на выдачу патента на изобретение. Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 102 рисунка, 28 таблиц, библиографический список из 121 наименований.

1-АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КРЫШ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ.

1.1. Типовые конструкции крыш резервуаров.

Цилиндрические РВС (резервуары вертикальные стальные) уже более 150

лет широко применяются в сфере нефтедобычи: для хранения нефти и нефтепродуктов, а также сжиженных газов и химических жидкостей [1]. Любой готовый к эксплуатации резервуар состоит из следующих конструктивных элементов:

• днище;

• стенка;

• крыша;

• понтон (его наличие опционально).

Можно выделить типы РВС в зависимости от выбора того или иного вида крыши. Данный выбор производится на базе анализа различных данных - вида хранимого продукта, климатических условий, диаметра стенки, материала изготовления, сейсмической устойчивости и прочих факторов [2, 3]. За последние десятилетия эксплуатации вертикальных резервуаров найдены удачные прочные и эффективные конструкции, однако, были и неудачные, использование которых приводило к авариям и становилось причиной экологических катастроф и потерь значительного объема нефтепродуктов [4]. Для обеспечения достаточного качества изготовления и монтажа конструкций при проектировании следует учитывать прошлый опыт, производить тщательные компьютерные расчёты и физические эксперименты на прочность и устойчивость, учитывая рекомендации нормативных документов, сферы применения, а также специфику износа и разрушения различных типов резервуаров[5, 6].

Крыши нефтяных резервуаров также имеют свою специфику применения, и в зависимости от конструкции могут подразделяться на: стационарные и плавающие, каркасные и бескаркасные, конические и сферические [7]. По конструктивным особенностям вертикальные цилиндрические резервуары делятся на следующие типы [8]:

л

- резервуар со стационарной крышей без понтона;

- резервуар со стационарной крышей с понтоном;

- резервуар с плавающей крышей.

Несмотря на то, что наличие понтона опционально, этот элемент эффективно сокращает потери нефти и нефтепродуктов за счёт уменьшения открытой поверхности жидкости. Основным преимуществом конструкций с понтонами является защита продукта и самого плавающего покрытия от атмосферных осадков, уменьшение потерь от испарения, снижение ремонтных расходов и легкость применения на действующих резервуарах.

Рис. 1.1- Классификация крыши РВС.

Как видно из рисунока 1.1, конические крыши используются для резервуаров вместимостью до 5000 м3 включительно, в то время как сферические крыши отвечают требованиям для РВС объемом от 10000 м3 до 50000 м3. Плавающие крыши наиболее универсальны в этом отношении, однако не подходят для малого диаметра.

Конструкция стационарной каркасной конической крыши представлена на рисунке 1.2. Каркасные конические крыши рекомендуются для резервуаров

диаметром от 10 до 25 м; каркасные сферические крыши - для резервуаров диаметром от 25 до 60.7 м.

Согласно требованиям к геометрическим параметрам каркасной конической крыши, минимальный угол наклона образующей крыши к горизонтальной плоскости должен быть не менее 6° (уклон 1:10); как правило, большинство крыш имеют угол конусности 8-12°; максимальный угол наклона образующей крыши к горизонтальной плоскости должен быть 9,5° (уклон 1:6). Каркас конической крыши бывает двух видов: ребристый или ребристо-кольцевой, соединяющий от 2 до 20 трапециевидных щитов, которые монтируются с помощью сварки. В центре крыши расположен круглый щит. Конструкция стационарной каркасной сферической крыши представлена на рисунке 1.3.

КОНИЧЕСКАЯ КАРКАСНАЯ КРЫША

^СТСМ^А_

Рис. 1.2- Конструкция каркасной конической крыши

сздишсшыАслсшялеышА

Рис. 1.3- Конструкция стационарной каркасной сферической крыши

По требованиям действующих стандартов, радиус сферической поверхности должен составлять 0,8-1,5 диаметра резервуара, каркас сферической крыши может быть ребристым, ребристо-кольцевым или сетчатым и состоит из отдельных трапециевидных щитов, которые в отличие от щитов конической крыши, имеют определенную радиальную кривизну. Число щитов зависит от конкретного типа РВС. Так, для РВС-10000 необходимо 28 щитов, для РВС-20000 36 щитов, для РВС-30000 24 щита. Каркасные купольные крыши могут изготавливаться в виде щитов или раздельно из элементов каркаса и листов настила [9]. Типовая конструкция плавающей крыши представлена на рисунок 1.4.

ОДНОДЕЧНАЯ ПЛАВАЮЩАЯ КРЫША

КОЛЬЦЕВЫЕ СТЕНКА

МИУЦЕЧНАЯ плавающая ккышд

ОТСЕКИ ИЛИ СТЕНКА

Рис. 1.4- Типы плавающих крыш Как видно из рисунка, плавающие крыши бывают однодечные и двудечные. Они отличаются, в основном, разной жесткостью, непотопляемостью и, следовательно, разной устойчивостью при снеговых нагрузках. В частности, однодечные крыши не рекомендовано использовать для районов, в которых предполагаемый вес снегового покрова превышает 240 кг/м2, в то время как двудечные крыши применяются без ограничений. Для сокращения потерь нефти и нефтепродуктов рекомендуется применять именно плавающие крыши, газовые обвязки и диски отражатели [10, 11]. Плавающие крышы более безопасны в отношении взрыво-пожаробезопасности, за счет отсутствия под ними газового пространства [12].

В отличие от стационарных конструкций, к плавающим крышам предъявляется сравнительно большее количество более жестких требований, касающихся полного контакта с поверхностью хранимого продукта, уровня продукта относительно высоты стенки, положения крыши при пустом резервуаре, контроля герметичности коробов, защиты от осадков, обеспечения стока ливневых вод, блокировки вращения, уплотнения зазоров, пожарной безопасности и прочих деталей [13, 14].

Пример сетчатой купольной крыши резервуаров схематически представлен на рисунке 1.5.

I 2

Фиг. 1

Рис. 1.5- Схема сетчатой купольной крыши резервуаров Конструкции сетчатой купольных крыш являются сравнительно недавней разработкой и проектируются, как правило, для конкретного заказчика с учетом особенностей конкретного резервуара. Сетчатый купол наиболее экономичен по расходу металла вследствие пространственной работы каркаса и равномерности распределения материала по поверхности оболочки [15]. Для конструкции купольной крыши наиболее эффективно и экономично решение, в котором применены заводские щитовые элементы. В виду того, что детали таких купольных крыш стандартны, их изготовление и монтаж не представляют большой сложности. В основу расчета купольной крыши положен метод конечных элементов с использованием в качестве основных неизвестных перемещений и поворотов узлов расчетной схемы. [16].

Вопросы проектирования и конструирования резервуаров и резервуарных парков в России активно поднимались уже с 17 века, в связи с развитием нефтяной промышленности в Баку. Увеличение добычи нефти привело к возникновению необходимости безопасного хранения большого количества нефти в специальных нефтяных складах. Первые нефтяные склады имели форму земляных резервуаров (ям) в глиняном грунте. Построение первого стального клепаного резервуара по проекту В.Г. Шухова и A.B. Бари, имело место в 1878 году [17]. В 1935 году впервые в России был сооружен металлический сварной резервуар емкостью 1000 м3. Этот прогрессивный метод сооружения приобрёл известность и позволил в дальнейшем перейти на индустриальный метод изготовления основных частей резервуаров. Емкость отдельных резервуаров, построенных в России, достигает 50000 м3. Тенденция развития резервуаростроения стремится к увеличению единичной емкости резервуара [18]. К настоящему времени в мировой практике получили широкое применение РВС вместимостью 50 000, 100 000 м3. Построены резервуары вместимостью 250 000 м3.

Зарубежные проектировщики, помимо разработки оптимальных конструкций металлических резервуаров большой емкости, также озадачены проблемой хранения большого количества нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов путем создания новых типов емкостей с использованием естественных и искусственных пустот в земной толще. Первое подобное подземное хранилище построено в США в 1950 году. Емкость отдельных резервуаров в данном хранилище составляет 1,5 млн. мЗ. Как правило, в крупных хранилищах имеется несколько камер, как, например, в техасском подземном хранилище все пространство поделено на шесть камер, общий объем которых составляет 905,7 тыс. м3. Глубина резервуаров, сооруженных в отложениях каменной соли, колеблется от 200 до 1200 м и определяется в зависимости от наиболее высокого ожидаемого давления паров нефтепродукта или сжиженного газа внутри емкости.

Для перекрытия крупных резервуаров диаметром 60 м и выше требуются прочные, легкие и дешевые крыши. Вертикальные цилиндрические резервуары выполняют со стационарной крышей, с понтоном и плавающей крышей.

Резервуары со стационарной крышей в зависимости от конструкции покрытия могут быть с конической крышей с центральной стойкой или без стойки; со сферической крышей в виде распорной конструкции; торосферической кровлей и кривизной в двух направлениях.

Известно, что переход от нефтяных резервуаров с небольшой единичной вместимостью, в том числе с коническими и сферическими купольными крышами, на резервуары с большей единичной вместимостью, крыши которых представляют собой пространственные структуры, дает заметные преимущества по сравнению с классическими решениями в данном области, в частности, по экономическим и технологическим показателям. Во многом, наряду со строительством магистральных нефтепроводов большого диаметра, это связано с общей тенденцией к укрупнению сооружений. Для строительства резервуарного парка при использовании резервуаров с большей единичной вместимостью требуется значительно меньшая территория и меньшая протяженность инженерных коммуникаций [19].

Определений пространственной конструкции существует множество. На наш взгляд, наиболее удачным представляется следующее определение, предложенное в 1984 году интернациональной ассоциацией мембранных и пространственных конструкций (IASS), «пространственная рама - структурная система, смонтированная из линейных элементов, расположенных таким образом, что нагрузки распределяются в трехмерном пространстве. В отдельных случаях, составные элементы могут быть двумерными. Макроскопически, пространственная рама часто принимает форму плоской либо изогнутой поверхности».

Ещё одно более раннее определение описывает пространственные рамы следующим образом:

Пространственная рама - это «структурная система, имеющая форму сети элементов (в отличие от непрерывной поверхности) <...> ещё одна характерная особенность решетчатой структурной системы заключается в том, что её механизм распределения нагрузки обладает трехмерной природой».

В технологии изготовления резервуаров диаметром от 60 метров, в отличии от традиционной вместимости резервуаров, технические требования к конструкциям гораздо выше. Стартовой позицией в этом случае является структурная сферическая крыша, т. е. купол, который состоит из отдельных элементов заводского изготовления. Основные преимущества выбора в пользу данного покрытия для РВС очевидны:

■ оптимальное сочетание веса конструкции, затраченного материала и структурной эффективности,

■ прочное и красивое решение для покрытия объектов большой площади, в которых отсутствуют и не предполагаются промежуточные опоры,

■ трехмерная природа распределения нагрузки, что позволяет направить значительную локальную нагрузку на определенный узел,

■ высокая внутренняя жесткость в сочетании с легкостью, что в сумме обеспечивает необходимую защиту от прогибов, позволяя использовать пространственные рамы в сфере производства параболических антенн [20], многопластинчатых антенн [21] и телескопов [22].

■ облегченный процесс изготовления, транспортировки и сборки, благодаря унифицированным деталям и схемам.

Из перечисленных преимуществ наиболее важным для нашей цели являются внутренняя жесткость конструкции, легкость составляющих и относительная дешевизна.

Существует целый ряд нормативных документов, регламентирующих вопросы проектирования и расчета стальных вертикальных цилиндрических резервуаров в разных странах. В России основным нормативным документом является ГОСТ [23],[24].Как правило, данный нормативный документ принято при проектировании использовать совместно со СНиП П-23-81* Стальные конструкции [25], Пособием по проектированию стальных конструкций (к СНиП П-23-81*) [26], СП 53-102-2004 Общие правила проектирования стальных конструкций [27], СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия, наряду с другой справочной литературой, в частности, справочником проектировщика [28].

Резервуары низкого давления со стационарной крышей в зависимости от конструкции покрытия могут быть двух типов:

■ с каркасной крышей, с центральной стойкой или без нее (конической или сферической);

■ с бескаркасной крышей и центральной стойкой (висячая, «безмоментная кровля»).

Выбор оптимального типа крыши в большей степени зависит от единичного объёма резервуара, степени снеговой нагрузки и её равномерности, что особенно важно для V снегового района, к которому относится республика Башкортостан. Для сферической крыши применяется только распорная конструкция, при которой конструкция крыши опирается исключительно на стенку. В прочих случаях также возможно применение двойной опоры - на стенку резервуара (на кольцевой элемент жесткости) и центральную стойку. Бескаркасная крыша применяется при небольших снеговых нагрузках (до 1,5 кН/м2) и малых объемах (до 5000 м3) [29, 30].

Для РВС объемом 100-400 мЗ применяют стальное конусное покрытие из рулонных заготовок, для РВС объемом 700-5000 мЗ покрытие стальное щитовое из сборных блоков заводского изготовления, для РВС объемом 10000-50000 мЗ покрытие купольное стальное из сборных блоков или сетчатое из алюминмиевых сплавов поэлементной сборки [31 ].

Рассмотрим подробнее и сравним основные характеристики наиболее распространенных в сфере современной нефтепереработки разновидностей крыш для РВС, конструкция которых основана на пространственной раме: конические крыши, сферические крыши и плавающие крыши.

Для резервуаров объемом до 5000 м3 применяется каркасная коническая кровля (рисунок 1.6).

а)

б)

Рис. 1.6- Схемы конической каркасной кровли

а) без центральной стойки; б) с центральной стойкой; 1 - нижнее опорное кольцо; 2 - верхнее опорное кольцо; 3 - продольные ребра; 4 - поперечные ребра;

для резервуаров объемом более 5000 м3 - каркасное сферическое покрытие. Каркас сферической крыши следует выполнять ребристым, ребристо-кольцевым или сетчатым (рисунок 1.7). Сетчатые крыши экономичнее ребристых по расходу стали и трудоемкости изготовления.

Рис. 1-7- Конструктивные решения купольных покрытий а) ребристый; б) ребристо-кольцевой; в) сетчатый; 1 - нижнее опорное кольцо; 2 - верхнее опорное кольцо; 3 - ребра; 4 - промежуточные кольца; 5 -

сетка

Конические крыши для РВС имеют свои особенности. Во-первых, применение каркасных конических крыш рекомендуется для резервуаров диаметром свыше 10 м до 25 м. Угол наклона образующей крыши к горизонтальной поверхности должен находиться в пределах от 4,76 градуса (уклон 1:12) до 9,46

5 - центральная стойка.

б)

в)

градуса (уклон 1:6). Номинальная толщина настила должна составлять не менее 4 мм. Крепление настила крыши к верху стенки должно осуществляться, как правило, в соответствии с рисунок 1.8 (в), через кольцевой уголок жесткости с минимальным размером 63 х 5 мм. Площадь поперечного сечения узла сопряжения крыши со стенкой (с учетом участвующих в работе площадей поперечных сечений стенки и настила) должна обеспечивать восприятие растягивающих или сжимающих усилий от внутреннего давления или внешней нагрузки на крышу.

Рис. 1.8- Соединение каркасных конических или купольных крыш со

стенкой

Каркасные конические крыши могут изготовляться в виде щитов, состоящих из соединенных между собой элементов каркаса и настила или раздельно - из элементов каркаса и настила, не приваренного к каркасу. В последнем случае настил может выполняться из отдельных листов, крупногабаритных карт или рулонируемых полотнищ, а два диаметрально-противоположных элемента каркаса должны быть раскреплены в плане диагональными связями.

Купольная крыша представляет собой радиально-кольцевую каркасную систему, образующую поверхность сферической оболочки. Купольные крыши рекомендуются для резервуаров объемом свыше 5000 м3 диаметром от 25 м до 50 м.

Купольные крыши должны отвечать следующим требованиям:

■ радиус кривизны сферической поверхности крыши должен быть в пределах от 0,8 Б до 1,5 Б, где Б - диаметр резервуара;

■ минимальная толщина настила для конической кровли равна 4 мм, для сферической - 5 мм, включая припуск на коррозию.

Каркасные купольные крыши могут изготавливаться в виде щитов, состоящих из соединенных между собой элементов каркаса и настила или раздельно из элементов каркаса и настила, не приваренного к каркасу. В последнем случае настил может выполняться из отдельных листов или крупногабаритных карт, а каркас должен иметь не менее четырех связевых блоков, расположенных в плане ортогонально. Опирание крыши на стенку резервуара рекомендуется выполнять с устройством опорного кольца по рисунок 1.8 (г).

Конические и сферические каркасные крыши обычно состоят из сборных секторных щитов заводского изготовления. Щиты состоят из радиальных и поперечных ребер (прокатные или гнутые профили) и обшивки из стальных листов. Количество щитов принимается из условия габаритности при перевозках (ширина щита должна быть в пределах 3,2 - 3,85 м). Расстояние между поперечными (кольцевыми) балками назначается кратным 100 мм (в дальнейшем уточняется расчетом); длиной участка, примыкающего к опорному кольцу, обычно компенсируются возможные невязки. Монтаж каркасных конических и сферических крыш производится с временной центральной стойкой. На ней устанавливается центральное кольцо, к которому крепятся все щиты кровли. Щиты между собой свариваются внахлест. Диаметр верхнего опорного кольца - 15002500 мм. Сферические крыши конструируют в виде ребристо-кольцевых куполов для резервуаров объемом 6000 м3 и более, и сетчатыми при объемах 10000 м3 и более. Допускается применение стационарных крыш из алюминиевых сплавов (приложение Б [31]). В случае если купольные алюминиевые крыши поставляются на российский рынок зарубежными фирмами, необходимо в соответствии с российскими нормами выполнять поверочные расчеты таких крыш.

Резервуар с плавающей крышей представляет собой вертикальный стальной резервуар, внутри которого на поверхности нефти или нефтепродукта находится плавающая крыша. Резервуары с плавающими крышами решают проблему значительных потерь, возникающих в результате испарения при хранении нефти и нефтепродуктов. Ущерб для экологии и для нефтедобывающих предприятий оценивается более чем в несколько сотен миллионов рублей ежегодно. Плавающие

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Окаб Абдулла Казаал, 2015 год

Библиографический список:

1.Мустафин Ф.М., Жданов P.A., Каравайченко М.Г. и др. Резервуары для нефти t нефтепродуктов: том 1. Конструкции и оборудование: учебник для вузов. - СПб. Недра, 2010.-480 с.

2. Мустафин Ф.М., Быков Л.И. и др. Строительные конструкции нефтегазовых объектов: учебник. - СПб.: Недра, 2008.

3. Шаммазов A.M., Бахтизин Р.Н., Мастобаев Б.Н. и др. История нефтегазового дела России: учебник. - М.: Химия, 2001. - 316 с.

4. Владимиров А.И., Ремизов В.В. Экология нефтегазового комплекса: учебное пособие. В 2 т. - М.: ГУП изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003.- 524 с.

5. Антипьев В.Н., Бахмат Г.В., Васильев Г.Г. и др. под общ.ред. Земенкова Ю.Д. Хранение нефти и нефтепродуктов. - Тюмень: Вектор Бук, 2002. - 536 с.

6. Васильев Г.Г., Прохоров А.Д., Пирожков В.Г., Лежнев М.А., Шутов В.Е. Стальные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов. - М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2007. - 113с.

7. Васильев Г.Г., Прохоров А.Д., Земенков Ю.Д. и др. Хранение нефти и нефтепродуктов. - Тюмень: Вектор Бук, 2003. - 536 с.

8. ГОСТ 31385-2008 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия. Издание официальное. -М.: Стандартинформ, 2010. - 56 с.

9. Тарасенко A.A., Воробьев В.А., Васильев Г.Г., Иванцова С.Г. - Практикум по проектированию, сооружению и ремонту вертикальных стальных цилиндрических резервуаров. - М.: РГУ нефти и газа, 2004. - 157 с.

10. Ф.Ф.Абузова, И.С. Бронштейн, В.Н.Новоселов и др. Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировке и хранении. - М.: Недра, 1981.-248 с.

11. Коршак A.A. Ресурсосберегающие методы и технологии при транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. - 192 с.

12. Сальников A.B., Агиней Р.В. Резервуар вертикальный стальной с двудечной плавающей крышей для нефти и нефтепродуктов объемом 50000 мЗ (РВСПК-50000) [Текст]: метод, указания. - Ухта: УГТУ, 2006. - 54 с.

13. Гадельшин Р.З., Лукъянова И.Э. Повышение надежности плавающих покрытий резервуаров. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999. - 239 с.

14. Фатхиев Н.М. Применение плавающих покрытий для сокращения потерь нефти и нефтепродуктов: Обзор, информация. - М.: ВНИИОЭНГ, 1979. - 60 с.

15. Сооружение и ремонт газонефтепроводов и газонефтехранилищ: Сб. науч. тр. // Под ред. А.Г. Гумерова и др. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2002. - 232 с.

16. Larry J. Segerlind. Applied Finite Element Analysis. Second Edition. — Canada, 1984.-427 c.

17. Черникин В. И. Сооружение и эксплуатация нефтебаз, 2 изд. - М: Гостоятехиздат, 1955.

18. Большая советская энциклопедия: В 30 т. - М.: "Советская энциклопедия",

19. Analysis, design and realization of space frames: a state-of-the-art report. // Bulletin of the International Association of Shell and Spacial Structures, Special Issue. -1984. - 15 (84-85).

20. Rajaraman A., Appa Rao, T.V.S.R, Khadakkar, A.G. and Ramaswamy, G.S. Minimum weight designs of parabolic antennas. // Proceedings of the 2nd International Conference on Space Structures. - University of Surrey. - 1975. - pp. 804-809.

21. Lacopulos, A.J. Space frames for multiple antenna reflecting panels // Proceedings of the 2nd International Conference on Space Structures. - University of Surrey. - 1966. -pp. 1134-1143.

22. Medwadowski, S.J. Space frames in architecture and science // Bulletin of the International Association for Shells and Space Structures. - 1997. - pp. 7-12.

23. СНиП H-23-81* Стальные конструкции. Актуализированная редакция. Издание официальное. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 96 с.

24. Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП П-23-81* «Стальные конструкции»). - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 148 с.

25. СП 53-102-2004. Общие правила проектирования стальных конструкций. -М.: ФГУП ЦПП, 2005. - 188 с.

26. СНиП 2.01.07-85*. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. - М.: ФГУП ЦПП, 2005. - 44 с.

27. Металлические конструкции [Текст]: справочник проектировщика: в 3 т. // под общ. ред. В. В. Кузнецова. - М.: АСВ, 1998. - Т. 1-3.

1969-1978.

28. Металлические конструкции. Справочник проектировщика // Под ред. Мельникова Н. П. - М.: Стройиздат, 1980. - 11 в с.

29. Вертикальный цилиндрический резервуар // Под ред. Молева И. В., Ширманова В. С. - Горький: ГИСИ им. В. П. Чкалова, 1987. - 83 с.

30. Галюк В.А. Эксплуатация и ремонт резервуаров большой вместимости: Обзор, информация. - М.: ВНИИОЭНГ, 1987. - 63 с.

31. Денисова А.П. Стационарные покрытия стальных вертикальных цилиндрических резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов // Вестник саратовского государственного технического университета. - 2011. - Т. 4, № 3.

32. Коновалов Н.И., Мустафин Ф.М., Коробков Г.Е., Ахияров Р.Ж., Лукьянова И.Э. Оборудование резервуаров: Уч. пособие для вузов, 2-е изд., перераб., доп. -Уфа, ДизайнПолиграфСервис, 2005. - 214 с.

33. Каравайченко М.Г., Бабин JI.A., Усманов P.M. Резервуары с плавающими крышами. - М.: Недра, 1992. - 240 с.

34. Патент РФ № 2005140873/12, 26.12.2005. Мустафин Ф.М., Лукьянова Н.Э., Рябинин В.П. Плавающее покрытие для резервуара // Патент России № 2302365. 2007. Бюл. № 19.-7с.

35. Верёвкин С.И., Ржавский Е.Л. Повышение надежности резервуаров, газгольдеров и их оборудования. - М.: Недра, 1980. - 282 с.

36. Ржавский Е.Л. Методы и средства борьбы с потерями нефти и нефтепродуктов при транспорте и хранении. Сер. Транспорт и хранение нефти, нефтепродуктов и углеводородного сырья. - М.: ВНИИОЭНГ, 1983. -с. 65.

37. Корниенко B.C. Поповский Б.В. Сооружение резервуаров. - М.: Стройиздат, 1971.- 224 с.

38. РД 23.020.00-КТН-079-09 Нормы проектирования стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти объемом 1000-50000 куб. м. - М.: ОАО «АК Транснефть», 2009.

39. СТО-СА-03-002-2009 Правила проектирования, изготовления и монтажа вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. - М.: НО Ростехэкспертиза, 2009.

40. Semenov A.A., Porivaev I.A., Safmllin M.N. Research of wind and snow cover loads on the roofs of the vertical cylindrical tanks // Magazine of Civil Engineering. -2012. - №5 (31). - Pp. 12-22.

41. Рекомендации по назначению ветровых и снеговых нагрузок на здание с купольным покрытием Московской монорельсовой транспортной системы. — М.: ГУП ЦНИИСК им. Кучеренко, 2002.

42. Рекомендации по назначению ветровых и снеговых нагрузок на покрытие резервуара объемом 20 000 м3. — М.: ГУП ЦНИИСК им. Кучеренко, 2000.

43. Рекомендации по определению снеговой нагрузки для некоторых типов покрытий. — М.: ЦНИ- ИСК им. Кучеренко, 1984.

44. Востров В.К., Павлов А.Б. Вопросы расчета экстремальных снеговых нагрузок на купольные покрытия // ПГС. — 2005. — №7.

45. Данилова, М. В. Совершенствование методов расчета и конструктивных решений треугольных трехслойных панелей купольных покрытий: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Данилова Мария Владимировна. - Пенза, 2004. - 185 с.

46. Толушов, С.А. Совершенствование методов расчета и конструктивных решений сетчатых деревянных куполов: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Толушов Сергей Александрович. - Пенза, 2002. - 178 с.

47. Poryvaev I. A., Safiullin M. N., Semenov A. A. Oil and Gas Business [Электронный ресурс]. - 2011. - № 4. - Pp. 158-168. - URL: http://www.og-bus.ru/authors/Poryvaev/Poryvaev_ 1 .pdf (02.02.2012).

48. Ружанский И.Jl. Опыт проектирования и сооружения сетчатых куполов: материал технической информации // Монтажные и специальные работы в строительстве. - 2005. - №11. - С. 22-26.

49. Ильин Е.Г., Востров В.К. Снеговые нагрузки и конструктивные параметры сферических алюминиевых крыш для вертикальных цилиндрических стальных и

железобетонных резервуаров // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2011. - № 1. - С. 27-31.

50. Востров В.К., Павлов А.Б. Вопросы расчета экстремальных снеговых нагрузок на купольные покрытия // Промышленное и гражданское строительство. -2005. - № 7. - С. 39-42.

51. Мондрус В. Л., Павлов С. А. Определение расчетных значений снеговых нагрузок для купола резервуара [Текст] // Промышленное и гражданское строительство. - 2010. - № 11. - С. 50-51.

52. Popov N. A., Otstavnov V. A., Berezin М. A. Wind tunnel investigations of wind and snow loads acting on long-span roofs // In proceedings of Third European and African conference on wind engineering. - 2011. - July 2-6. - Pp. 115-118.

53. Delpech Ph., P. Pailer and J. Gandemer. Snowdrifting simulation around Antarctic buildings // In proceeding of the 2nd European and African Conference on Wind Engineering. - 1997. - June 22-26. - Vol. 1. - Pp. 903-910.

54. Scarascia G., Castellano J. Snow distributions on greenhouses // Snow Engineering. Recent advances and developments. - 2000. - Pp. 265-274.

55. Analysis, design and realization of space frames: a state-of-the-art report // Bulletin of the International Association of Shell and Spatial Structures, Special Issue. - 1984. - № 15.-Pp. 84-85.

56. Latticed structures: state-of-the-art report. Task Committee of Latticed Structures // Journal of Structural Division, ASCE. - 1976. - Vol. 102.

57. MartHnez-Calzyn, J. Palafolls Sports Hall: a Singular Roof // Spatial Structures: Heritage, Present and Future. IASS International Symposium. - 1995. - vol. 1. - Pp. 629-38.

58. MartHnez-Calzyn, J. Palafolls Sports Hall: a Singular Roof// IASS Bulletin. - 1995. -Vol. 3,№36, Pp. 157-66.

59. Morley, S. and Whatmore, J. Stadium Australia // Lightweight Structures in Architecture, Engineering and Construction. LSAA - 1998. - Pp. 41-8.

60. Nooshin, H. , Disney, P. L. Formian 2. Multi-Science Publishing. - London, 1997.

61. Файбишенко В. К. Металлические конструкции: Учебное пособие для вузов. -Санкт-Петербург: Стройиздат, 1984.

62. Gerrits, J.M. (1998). An architectomic approach to choosing a space frame system // Lightweight Structures in Architecture, Engineering and Construction. LSAA. -1998.-Vol. 2.-Pp. 992-999.

63. Трущев А.Г. Пространственные металлические конструкции: Учебное пособие для вузов - М.: Стройиздат, 1983. - 215 с.

64. Davison J.B., Lam D., Nethercot D.A. Semi-Rigid Action of Composite Joints // The Structural Engineer. - 1990. - Vol. 68, № 24. - Pp. 489-498.

65. Chilton J. Space Grid Structures. - Great Britain: Architectural Press, 2000. - 191 p.-ISBN: 0 7506 3275 5

66. Fentiman, H. G. Developments in Canada in the fabrication and construction of three-dimensional structures using the Triodetic system // Proceedings of the First Conference on Space Structures. University of Surrey. - 1966. - Pp. 1073-1082.

67. Makowski Z.S. Development of jointing systems for modular prefabricated steel space structures // Proceedings of the international symposium. Warsaw, Poland. -2002. - Pp. 17-41.

68. Ramaswamy G.S., Eekhout M., Suresh G.R. Steel space frames, analysys, design and construction. - London: Thomas Felford Publishing, 2002.

69. Davoodi M.R., Pashaei M.H., Mostafavian S.A. Experimental study of the effects of bolt tightness on the behaviour of MERO-type double-layer grids // Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures. - 2007. - Pp. 45-52.

70. Pashaei M.H., Davoodi, M.R., Nooshin. Effects of Tightness of Bolts on the Damping of a MERO-Type Double Layer Grid // International Journal of Space Structures. -2006.-№21:2.-Pp. 103-110.

71. ТУ 5285-001-47543297—09. Стержни и узловые элементы системы МАРХИ. Технические условия. - М., 2009.

72. Инжутов, И.С., Дмитриев, П.А., Деордиев, С.В., Захарюта В.В. Анализ существующих узлов сопряжения пространственных конструкций и разработка сборно - разборного узлового элемента // Вестник МГСУ. - 2013. -№ 3,- С.61-71.

73. Ramaswamy G.S., Eekhout M., Suresh G.R. Steel space frames, analysys, design and constrution // Produced by Thomas Felford Publishing. London, 2002.

74. Описание изобретения к А.С. 779529 СССР, 04.05.79. Узловое соединение стержней пространственного покрытия // В.П. Деев, В.П. Птичкин, М.Т. Кондратов, А.А. Толстых, В.В. Короткое. № 855141. 1981. Бюл. № 30.

75. British Steel Corporation. Structural Advisory Service, Tubes Division. NODUS Space Frame Grids. Part 3. - Croydon, 1984.

76. Трофимов В.И., Каминский A.M. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений: монография. М.: Изд-во АСВ, 2002. - С. 130—132.

77. Сорочан Е.А. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. - М.: Стройиздат, 1985. - 479 с.

78. Сафарян М.К. Металлические резервуары и газгольдеры. - М.: Недра, 1987. -200 с.

79. Сафарян М.К. Металлические резервуары и газгольдеры - М.: Недра», 1987200 с.

80. ГОСТ 7798-70 Болты с шестигранной головкой и шестигранные гайки диаметром до 48 мм. Издание официальное. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. - 17 с.

81. SAP2000® Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures. Steel Design Manual. - California, USA: Computers and Structures, Inc., 2000. - 161 pp.

82. SAP2000. Анализ и расчёт конструкций методом конечных элементов: учебное руководство. Версия 6.1 - Калифорния, США: CSI Компьютеры и конструкции, 1997. - 51 с.

83. Adams V., Askenazi A. Building Better Products with Finite Element Analysis. 1st edition. - Sante Fe: On Word Press, 1999. - 585 p.

84. Куликова Ирина Владимировна, разработка модели для расчета напряженно-деформированных состояний в полупроводниковых структурах при лазерном воздействии // ИВД . 2014. №2.

84. Davoodi, M.R., Pashaei,M.H. and Mostafavian .S.A. Experimental Study of the Effects of Bolt Tightness on the Behaviour of MERO-type Double-layer Grids // Journal of

the International Association for Shell and Spatial Structures. - 2007. - 48:1. - Pp. 45-52.

85. Хисамов P.И. Расчет и конструирование структурных покрытий. - Киев: Бущвельник, 1981. - 48 с.

86. Трофимов В.И., Бегун Г.Б. Структурные конструкции. - Москва: Госстройиздат, 1972.

87. Puthli, R., Fleischer, О. Investigations on Bolted Connections for High Strength Steel Members // Journal of Constructional Steel Research. - 2001. - № 57 (3). -Pp. 313-326.

88. Khurmi, R.S., Gupta, J.K. A Textbook of Machine design. - S Chand & Co Ltd, 2005. -ISBN 10: 8121925371, ISBN 13: 9788121925372.

89. Harris, H. G., Pahl, P. J. and Sharma, H. D., Dynamic Studies of Structures by Means of Models. Department of Civil Engineering, M.I.T. - Cambridge: MA, 1962.

90. Moore D.B., Nethercot D.A., Kirby P.A. Testing Steel Frames at Full Scale // The Structural Engineer. -1993. - Vol. 71, Nos 23-24. - Pp. 418-427.

91. Grewal B.S. Higher Engineering Mathematics. - Delhi, India: Khanna Publishers, 1998.

92. Алабуже П.М., Геронимус В.Б., Минкевич JT.M. и др. Теория подобия и размерностей. Моделирование. - М.: Высшая школа, 1968. - 208 с.

93. Мочернюк Д.Ю. Физическое моделирование инженерных процессов. - Львов: Вища школа, 1987. - 181 с.

94. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. - М.: Издательство технико-теоретической литературы, 1954. - 328 с.

95. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. - М: Металлургия, 1968. -155 с.

96. Cho, U., Wood, К. L., Crawford, R. Н. Novel empirical similarity method for the reliable product test with rapid prototypes // Proceedings of DETC, Atlanta, GA. - 1998. - September 13 - 16.

97. Langhaar H. L. Dimensional Analysis and Theory of Models. - New York: John Wiley & Sons, 1951.

98. Винарекий M.C., Лурье M.B. Планирование эксперимента в тенхологических исследованиях. К: Техника, 1975. - 168 с.

99. Skoglund V.J. Similitude - Theory and Applications. - Pennsylvania: International Textbook Company, 1967.

100. Baker W. E., Westine P. S., Dodge F. T. Similarity Methods In Engineering Dynamics: Theory And Practice of Scale Modeling. - Elsevier Science, 1991. - ISBN: 9780444598134.

101. Murphy G. Similitude in Engineering. - New York: Ronald, 1950.

102. Cho, U., Wood, K. L., and Crawford, R. H. Online Functional Testing with Rapid Prototypes: a Novel Empirical Similarity Method // Rapid Prototyping Journal. - 1998. -№3 - Pp. 128-138.

103. Dornfeld, W. H. Direct Dynamic Testing of Scaled Stereolithographic Models // Sound and Vibration. - 1995. - August 12 - 17.

104. Farrar, C. R., Baker, W. E., Dove, R. C. Dynamic Parameter Similitude for Concrete Models // ACI Structural Journal. - 1994. - № 91-S10. - Pp. 90-98.

105. Szirtes T. Applied Dimensional Analysis and Modeling. - New York: McGraw, 1998.

106. СП 20.13330.201 1 Нагрузки и Воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. Издание официальное. - М.: 2011.

107. Avriel М. Nonlinear Programming: Analysis and Methods. - N.Y.: Dover, 2003.

108. Farsangi H.E. Topological optimization of double layer grids using genetic algorithm: Ph. D. Thesis: Civil Eng. Dept., University of Surrey. - UK, 2002.

109. Salajegheh E., Mashayekhi M., Khatibinia M., Kaykha M. Optimum Shape Design of Space Structures by Genetic Algorithm // International Journal of Space Structures. - 2009. - Vol. 24, №1. - Pp. 45-57.

110. Sonmez M. Artificial Bee Colony Algorithm for Optimization of Truss Structures // Applied Soft Computing Journal. - 2011. - №11. - Pp. 2406-2418.

111. Harris, H. G., Pahl, P. J. and Sharma, H. D. Dynamic Studies of Structures by Means of Models. Research Report R63-23, Department of Civil Engineering, M.I.T., Cambridge, MA, September 1962.

112. Дрыгин В.В. Теория механизмов, детали машин и основы конструирования: курс лекций. - Хабаровск: ДВГУПС, 2007. - 239 с.

113. Fan F., Ma, Н., Chen, G., Shen, S. Experimental Study of Semi-rigid Joint Systems Subjected to Bending with and without Axial Force // Journal of Constructional Steel Research.-2012. -№68:1.-Pp. 126-137.

114. Bjorhovde R., Colson A., Zandonini R. Connections in Steel Structures III: Behavior, Strength and Design. - Elsevier Science, 1996. - 594 p. ISBN: 0-08-042821-5

115. Kaveh A. Optimal Structural Analysis. 2nd ed. - UK: John Wiley, 2006.

116. Lan T.T. Space Frame Structures: Structural Engineering Handbook. - Boca Raton: CRC Press LLC, 1999.

117. Otero, C., Oti, J., Villar, F., Otero, F. Classical Geometry in Flat and Simple Curved Meshes // Bulletin of the International Association of Shell and Spatial Structures. -1992.-№ 33(108), Pp. 3-31.

118. Daniel A. Guidelines for the design of double-layer grids. ASCE, Task Committee on Double-Layer Grids. - USA: 1997. - ISBN: 0 7844 0253 1.

119. Makowski, Z.S. Space Frames and Trusses // Constructional Steel Design. An International Guide. - 1992. - Pp. 791-843.

120. Sonmez M., Sevim O., Kilic M. Topology Optimization of Double-curved Double-layer Grids. // 2nd International Balkans Conference on Challenges of Civil Engineering, BCCCE. Epoka University. - 2013. - May 23-25.

121. Orbison J. G., Wagner M. E., Fritz W. P. Tension Plane Behavior in Single-row Bolted Connections Subject to Block Shear // Jouirnal of Constructional Steel Research. - 1999. - № 49. - Pp. 225-239.