Tải bản đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế kỹ thuật bể chứa trụ đứng V=45000m3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

LỜI CẢM ƠN
-----------  -----------

Đối với mỗi sinh viên đồ án tốt nghiệp có vai trò rất quan trọng, đặc biệt là  
khối nghành kĩ thuật như trường Đại học Xây Dưng. Nó giúp sinh viên vận hoàn  
thiện, tổng hợp, vận dụng những kiến thức đã tích lũy, trau dồi trong suốt quá  
trình học tập tại trường. 
Được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS. Phan Ý Thuận và sự cố gắng, tìm  
tòi học hỏi của bản thân sau 3 tháng em đã hoàn thành đồ  án tốt nghiệp của  
mình với đề tài:” Thiết kế kĩ thuật bể chứa trụ đứng V=45000m3”. Đây là đề tài  
mang ý nghĩa thực tế  cao, em cũng đã cố  gắng tập trung nghiên cứa, học hỏi ,  
làm việc nghiêm túc nhưng kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thiết kế thi công  
thực tế chưa có, khối lượng công việc lớn vì vậy không tránh khỏi những sai sót,  
em rất mong được sự, hướng dẫn, chỉ  bảo của các thầy cô để  em có thể  hoàn  
thiện mình hơn khi ra trường.
Qua đây cho phép em xin gửi lời cảm  ơn chân thành đến các thầy cô trong  

trường Đại học Xây Dựng nói chung, các thầy cô trong Viện Xây dựng Công  
trình biển nói riêng đã truyền đạt, dạy dỗ  em trong suốt quá trinh học tập tại  
trường.
Đặc   biệt   cho   phép   em   xin   gửi   lời   cảm   ơn   chân   thành   và   sâu   sắc   tới  
PGS.TS.Phan Ý Thuận đã trực tiếp, tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ  án  
tốt nghiệp này.
Em cũng xin được gửi lời cảm  ơn chân thành đến gia đình, bạn bè ­ Những  
người đã luôn ở bên cạnh động viên, giúp đỡ em trong những lúc khó khăn nhất  
khi làm đồ án tốt nghiệp này.
     Em xin chân thành cảm ơn!
                                                                          Hà Nội, ngày 11 tháng 06  năm 2012
                                                                                             Sinh viên

SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 1


                                                                                    Nguyễn Xuân Thành

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỂ CHỨA DẦU
I.

Khái niệm và phân loại bể chứa
1.

Khái niệm bể chứa


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

Bể chứa là một công trình xây dựng nhằm mục đích phục vụ cho công tác 
tàng trữ các sản phẩm dầu (xăng, dầu hoả…), khí hoá lỏng, nước, axít, cồn công  
nghiệp…
          Hiện nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và yêu cầu về  mặt  
công nghệ, người ta đã tiến hành nghiên cứu và xây dựng các loại bể  chứa có  


cấu trúc phức tạp nhưng hợp lý hơn về  mặt kết cấu góp phần mang lại hiệu  
quả kinh tế cao.
2.

Phân loại bể chứa

a)

Phân loại theo hình dạng bể

­

Bể chứa hình trụ

Bể hình cầu, hình giọt nước
Bể chứa hình trụ (trụ đứng, trụ ngang), bể hình cầu, hình giọt nước… tuỳ 
theo vị  trí của bể  trong không gian chúng có thể  đặt cao hơn mặt đất (trên gối  
tựa), đặt trên mặt đất, ngầm hoặc nửa ngầm dưới đất hoặc dưới nước.
b) Phân loại theo mái bể
­

II.

­

Bể chứa có thể tích không đổi (mái tĩnh – cố định).

­

Bể chứa có thể tích thay đổi (mái phao – ngoài mái cố định còn có mái cố 
định nổi trên mặt chất lỏng, hoặc mái nổi – bản thân là mái phao).

c)

Phân loại theo áp lực dư ( do chất lỏng bay hơi)

­

Bể  chứa áp lực thấp : khi áp lực dư    P d  <= 0.002 MPa. Và áp lực chân 
không      Po <=0.00025 MPa. 

­

Bể chứa trụ đứng áp lực cao : khi áp lực dư  Pd => 0.002 MPa.

Các dạng bể chứa
1.

Bể chứa trụ đứng
1.1.

Bể chứa trụ đứng áp lực thấp

Bể chứa trụ đứng mái tĩnh thường để chứa các sản phẩm dầu mỏ có hơi 
đàn hồi áp lực thấp. Thể  tích có thể  rất khác nhau từ  100 đến 20000 m3 (chứa 
xăng), thậm chí lên tới 50 000 m3 (chứa dầu mazut…)

SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 3


                                            Bể ch ứa tr ụ đứng
Các bộ phận chính của bể:
­ Đáy bể : Được đặt trên nền cát đầm chặt và chịu áp lực chất lỏng. Đáy bể 
gồm các thép tấm có kích thước lấy theo định hình sản xuất và được liên 
kết với nhau bằng đường hàn đối đầu.
­ Thân bể : Là bộ phận chịu lực chính, gồm nhiều khoang thép tấm hàn lại,  
chiều dày các thép tấm thân bể có thể thay đổi hoặc không dọc theo thành 
bể. Liên kết giữa các thép tấm trong cùng một đoạn thân là đường hàn đối  
đầu, liên kết giữa các đoạn thân dùng đường hàn vòng hoặc đối đầu. Nối 
thân bể và đáy bể dùng đường hàn góc
­ Mái bể: Cũng được tổ hợp từ các tấm thép hàn lại với các dạng chính như 
sau: Mái nón, mái treo, mái cầu, mái trụ cầu.

        


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

1.2.

Bể chứa trụ mái nón

Có đường kính có thể tới 300 feet(90m)và chiều cao 64 feet(19.2m) trong  
trường hợp bể  có đường kính rộng cần phải có dàn đỡ  mái bên trong. Loại bể 
này rất phổ  biến với  ưu điểm dễ  thi công, lắp ráp và tương đối kinh tế, tuy 
nhiên phần trên của thành bể chưa được tận dụng hết khả năng chịu lực. 

1.3.

Bể chứa trụ đứng mái phao

Loại bể này hiện nay được sử dụng khá nhiều trên thế giới. Việc sử dụng  
mái mang lại hiệu quả  kinh tế  cao, làm giảm đáng kể  sự  mất mát Cacbua –  
Hydro nhẹ, giảm ô nhiễm môi trường xung quanh. Việc loại trừ khoảng không  
gian hơi trên bề  mặt xăng dầu chứa trong bể, cho phép tăng mức độ  an toàn  
phòng hỏa so với các loại bể khác. Trên thực tế người ta hay dùng hai loại bể:
­

Bể hở có mái phao

­

Bể kín có mái phao

Bể mái phao hao tổn do bay hơi giảm tới 80 % ­ 90%.

SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 5


Bể chứa trụ đứng mái phao
1.4.

Bể chứa trụ đứng mái cầu

Loại bể này dùng để chứa sản phẩm dầu nhẹ dưới áp lực dư P = 0.01 – 0.07 
MPa. Mái gồm các tấm chỉ cong theo phương kinh tuyến, với bán kính thân bể.

Thân bể được hàn từ thép tấm. Dưới bể được bố trí các bu lông neo quanh  
thân tránh hiện tượng đáy bể bị uốn và nâng lên cùng thân dưới tác dụng của áp 
lực dư lớn khi lượng chất lỏng trong bể giảm.

2.

Bể chứa trụ ngang

Bể chứa trụ ngang dùng để chứa các sản phẩm dầu mỏ dưới áp lực dư p d ≤ 
0.2Mpa và hơi hoá lỏng có pd ≤ 1.8Mpa, áp lực chân không p0 ≤ 0.1Mpa.

Bể chứa trụ ngang có 3 bộ phận chính: thân, đáy và gối tựa
­

Thân bể: bằng thép tấm, được chia làm nhiều khoang. Các tấm thép được 
liên kết với nhau bằng đường hàn đối đầu, bên trong mỗi khoang đặt các  
vành cứng bằng thép góc và hàn với thân bể.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

­

Đáy: có các hình dạng khác nhau: phẳng, nón, trụ, cầu, elíp. Việc lựa chọn  
đáy phụ thuộc vào thể tích bể, và áp lực dư trong bể.

­

Gối tựa: gồm hai gối hình cong lõm bằng bê tông hoặc gối tựa dạng thanh  
đứng.
Bể chứa trụ ngang có những ưu điểm, nhược điểm chính sau:

­

Ưu điểm: hình dạng đơn giản, dễ chế tạo, có khả năng chế tạo trong nhà 
máy rồi vận chuyển đến nơi xây dựng.Có thể  tăng đáng kể  áp lực dư  so 
với bể trụ đứng.

­

Nhược điểm: tốn chi phí chế tạo gối tựa.

3.

Bể chứa cầu

Bể chứa cầu dùng để chứa hơi hoá lỏng với áp lực dư P d =( 0.25­1.8)MPa. 
Thể tích bể  V = 600­4000 m3 . 
Bể được ghép từ các tấm thép cong hai chiều và được chế tạo bằng cách  
cán nguội hoặc dập nóng. Các tấm thép được hàn với nhau bằng đường hàn đối  
đầu. Cách chia các tấm trên mặt cầu có nhiều hình dáng khác nhau, múi kinh 
tuyến với các mạch song song hoặc so le.
Bể được đặt trên gối dạng vành hay thanh cống bằng thép ống hoặc thép 
chữ  I. Dùng thanh chống đảm bảo được biến dạng 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.
SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 7


Bể chứa cầu
4.

Bể chứa hình giọt nước

Khuynh hướng đi tìm một giải pháp kết cấu cho  ứng lực trên bể  tương 
đối đồng nhất đã đưa đến giải pháp bể dạng giọt nước.
Loại bể này thường được dùng để chứa xăng nhẹ do khả năng chịu được  
áp suất cao do khí dư bay hơi và có vòng quay sản phẩm lớn.
Bể chứa hình giọt nước được đặt trên hệ giá đỡ, được tổ hợp từ các thanh 
thép ống. Hệ giá đỡ này được đặt trên móng bêtông cốt thép.

5.

Bể chứa trụ đứng mái dome

Đây là loại bể  chứa trụ đứng, mái cầu. Trong đó kết cấu mái là hệ  thống giàn  
không gian được cấu tạo từ các thanh dầm chữ I, liên kết với nhau thông qua hệ 
thống bulông và bản đệm, được bao che kín nhờ các panel mái, tất cả hệ thống  
đều sử dụng loại vật liệu là hợp kim nhôm (aluminum). Ưu điểm chính của hệ 
kết cấu mái này là lắp dựng đơn giản, trọng lượng nhẹ  do đó giảm được tải  
trọng tác dụng lên thân bể, móng bể dẫn đến giảm được giá thành xây dựng Kết 
cấu mái Dome là một loại kết cấu mái làm từ hợp kim aluminum ngày nay được  
sử dụng rất nhiều để làm hệ  thống mái cho các bể chứa.. Người ta dùng nó để 
thay thế cho các loại mái thép nặng nề. Với trọng lượng nhẹ và vượt được nhịp  
lớn, loại kết cấu này đem lại rất nhiều lợi ích cho nhà sử dụng. Cấu tạo của nó  
gồm 2 phần chính.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

Hệ thống khung đỡ không gian với các nút liên kết đặc biệt. Các phần tử 
thanh được cấu tạo từ dầm chữ I và được liên kết với nhau bằng bulông  
thông qua một bản đệm. Cấu tạo của hệ thống này như sau.

Ghi chú  Silicone sealant: chất bịt silicone  
              Gusset cover: nắp kẹp  
              Lock bolts: bulông liên kết    
              Dome strut: dầm vòm                     
              Panel: tấm panel mái  
              Batten: tấm lót                           
              Silicone gasket: miếng đệm silicone             
Hệ  thống các panel kín được liên kết vững chắc vào các phần tử  thanh.  
Hình dạng loại mái này như sau

SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 9


 
Kết cấu mái này được liên kết và đỡ bởi bể thông qua các khung đỡ đựơc bố trí 
đều xung quanh thành bể.
Các tính chất đặc trưng của hệ kết cấu này như sau:
Bảo dưỡng đơn giản, không cần phá vỡ kết cấu và không cần sơn phủ
Đảm bảo tính kín nước, kết quả thí nghiệm cho thấy loại mái này loại trừ 
đựơc sự đi vào của nước mưa.
Giảm   sự   hấp   thụ   nhiệt   bởi   tác   động   bên   ngoài   do   mái   cấu   tạo   từ 
aluminum là hợp kim có mầu sáng trắng.
Phù hợp với tất cả các loại sản phẩm của bể chứa.
Có   trọng   lượng   nhẹ   và   vượt   nhịp   lớn   do   được   chế   tạo   từ   hợp   kim  
aluminum và thép không gỉ.
Có thể thử và điều chỉnh với những thay đổi nhỏ nhất.
Tuổi thọ của kết cấu mái có thể trên 50 năm.
Đáp ứng được yêu cầu thiết kế cho những bể chứa đặc biệt.
Dễ dàng lắp đặt, có thể lắp đặt trên mặt đất sau đó tiến hành cẩu lắp lên 
hoặc lắp đặt trực tiếp trên bể.
Có thể thiết kế cho tải trọng gió và tuyết lớn.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

Bể chứa trụ đứng mái dome

                                                         Các chi tiết của mái Dome
SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 11


III.

Nhu cầu và tình hình xây dựng các công trình bể chứa ở Việt Nam

Bể chứa bắt đầu xuất hiện  ở Việt Nam vào đầu thể kỷ 20 với mục đích 
chủ yếu nhằm phục vụ cho công cuộc khai phá thuộc địa của thực dân Pháp. Sau 
khi đất nước độc lập, cùng với sự phát triển của đất nước nhu cầu sử dụng bể 
chứa cũng tăng theo. Bể chứa chủ yếu tập trung và phổ biến  ở  Hải Phòng, TP.  
Hồ  Chí Minh, Cần Thơ, Vũng Tàu và mới đây nhất là khu lọc hóa dầu Dung 
Quất – Quảng Ngãi(do BP làm tổng thầu). Các công trình này đã đáp  ứng nhu 
cầu phục vụ cho mục đích dân sự, công nghiệp và quốc phòng – an ninh như bể 
chứa nước, xăng dầu, khí hóa lỏng.
Do hạn chế về mặt kỹ thuật nên các công trình bể chứa được xây dựng ở 
Việt Nam chủ yếu là dạng trụ đứng, còn các dạng bể chứa khác như bể cầu, bể 
hình giọt nước còn phải đi mua của nước ngoài.Vì vậy việc nghiên cứu và áp 
dụng các công nghệ tiên tiến trong thiết kế và thi công các công trình bể chứa là 
rất quan trọng  đặc biệt là trong giai đoạn mới khi nhu cầu sử dụng năng lượng  
(có xuất phát từ các sản phẩm dầu khí) của nước ta tăng cao.
Dưới đây là một số  hình  ảnh về  các công trình bể  chứa tại nhà máy lọc 
hóa dầu Dung Quất :

Toàn cảnh khu bể chứa nhìn từ xa


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

Khu bể chứa dầu trụ đứng

       
Khu bể chứa khí hóa lỏng

SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 13


           
Thi công bể chứa cầu

Thi công bể chứa trụ đứng

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÂN BỂ


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

I.

Số liệu thiết kế

THÔNG SỐ THIẾT KẾ BỂ
Stt
Thông Số
Đơn Vị
1
Khả năng chứa
m3
2
Dung tích thiết kế
m3
3
Sản phẩm chứa
 
4
Lưu lượng nhập
m3/h
5
Lưu lượng xuất
m3/h
6
Nhiệt độ làm việc ( to )
oC
7
Nhiệt độ thiết kế
oC
8
Áp suất dương thiết kế
kN/m
9
Áp suất âm thiết kế
kN/m2
10
Độ ăn mòn cho thép thành bể
mm
11
Độ ăn mòn cho thép đáy bế
mm
12
Độ ăn mòn cho phép kết cấu khác
mm
13
Sức chứa lớn nhất
%
14
Vận tốc gió
m/s
15
Tiêu chuẩn thiết kế
 
16
Vật liệu thành bể ( Rc )
Mpa
17
Vật liệu đáy bể ( Rc )
Mpa
18
Vật liệu mái bể ( Rc )
Mpa
                         
                                             Dung tích thiết kế: 45000 (m3)

Giá Trị
45795.78
45000
xăng, dầu
< 800
< 400
> 25
120
2
0,25
2
2
1
90 % thể tích bể
36,4
API 650
250
250
210

                               Số liệu địa chất công trình ( Xem phụ lục 1 )
II.  Phân tích lựa chọn phương án
đưa

Với yêu cầu thiết kế kỹ  thuật bể chứa dầu dung tích V = 45.000 (m3) ta 

           ra các yêu cầu:
­

Tiết kiệm vật liệu

­

Khả năng thi công

­

Phù hợp với diện tích mặt bằng xây dựng

SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 15


Kích thước tối ưu nhất của bể được lựa chọn theo những tiêu chí: kinh tế, 
khả năng thi công, khả năng sửa chữa duy tu, lượng dầu thất thoát là nhỏ nhất.
1.
1.1.

Tính toán sơ bộ các phương án xây dựng 
Lựa chọn kích thước tối ưu bể chứa
Đặc trưng vật liệu cho thân – đáy bể:
Thép tấm A36M có các đặc trưng sau:

­

SMYS = 250 (Mpa), SMTS = 400(Mpa)

­

 Sd =160(Mpa), St =171(Mpa)
Lựa chọn kích thước tối ưu bể chứa:
Chiều cao tối ưu của bể chứa được tính theo công thức B.S.SuKhop:
(2.1)
Trong đó:

­

Hln là chiều cao tối ưu của bể

­

Rkh  là  cường  độ  tính toán của   đường  hàn  đối  đầu  chịu kéo, lấy bằng 
cường độ chịu kéo của vật liệu: Rkh = 40000(T/m2)

­

 là tổng chiều dày của bản đáy và mái,   = 13(mm) =0.013(m)

­

1

­
­

 là tỷ trọng của chất lỏng (dầu) chứa trong bể,  1 = 0.8(T/m3)

n1 là hệ số vượt tải: n1 = 1.5 
 là hệ số điều kiện làm việc  

Thay số vào ta được: Hln = 19.75 (m)  các phương án đưa ra có chiều cao 
H lựa chọn xung quanh giá trị Hln = 19.75 (m)
Đường kính tương ứng với chiều cao H là:
( 2.2 )
Trong đó:
­

V là thể tích bể chứa

­

D là đường kính bể
Lựa chọn kích thước bể phải thỏa mãn điều kiện:
Chiều cao không được quá lớn để  dễ  dàng cho việc chữa cháy khi  
có sự cố xảy ra


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

Chiều cao không được quá nhỏ vì nếu chiều cao nhỏ thì đường kính 
D lớn sẽ  làm tăng diện tích mặt thoáng của chất lỏng, lượng chất lỏng  
bốc hơi sẽ lớn làm giảm độ an toàn của công trình (gây ra áp lực dư lớn) 
và gây ô nhiễm môi trường
Tổng khối lượng thép của thân bể và đáy bể phải là nhỏ nhất
Ta dự định trước thân bể được hàn từ các tấm thép có kích thước 2x9m và  
chiều dày đáy bể là 8mm. Ta sẽ tính toán theo các trường hợp sau để lựa chọn ra 
trường hợp tối  ưu nhất :Trong tính toán sơ  bộ  ta tính chiều dày theo phương 
pháp   1foot (0.3m), phương pháp này chỉ áp dụng cho bể có đường kính nhỏ hơn  
hoặc   bằng 60m(200ft)
 
Theo phương pháp này thì chiều dày thành bể  được tính toán theo công 
thức sau:
( trong điều kiện thiết kế )  (2.3)
( trong điều kiện thử áp lực )  (2.4)
Trong đó:
­

D là đường kính bể (m)

­

H là khoảng cách từ đáy của mỗi tầng đến mặt thoáng chất lỏng (m)

­

G là trọng lượng riêng của chất lỏng (gồm 2 trường hợp là chất lỏng thiết 
kế và nước thử áp lực ) (m)

­

CA là chiều dày ăn mòn cho phép lấy bằng 2mm (theo API650[1])

­

Sd, St là ứng suất cho phép trong điều kiện thiết kế và trong điều kiện thử 
áp lực (Mpa)
Kết quả tính toán như sau:

SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 17


1.

 Phương án 1 : H = 22(m), D = 52 (m).
Bảng II.1. Khối lương thép phương án 1.

LỚP  Mực CL(m)  Td (mm)
1
21.2
28.63
2
19.2
26.08
3
17.2
23.53
4
15.2
20.98
5
13.2
18.43
6
11.2
15.89
7
9.2
13.34
8
7.2
10.79
9
5.2
8.24
10
3.2
5.69
11
1.2
3.15

Chọn sơ bộ (1foot)
 Td'(mm)
Tt(mm)
26.63
31.14
24.08
28.16
21.53
25.18
18.98
22.20
16.43
19.22
13.89
16.24
11.34
13.26
8.79
10.28
6.24
7.30
3.69
4.32
1.15
1.34

T(mm) 
32
30
28
24
22
18
16
12
10
8
8

KL (t)
85.28
79.95
74.62
63.95
58.62
47.96
42.63
31.97
26.64
21.31
21.31

T ổng KL(t)

554.229

  2.Trường hợp 2 : H=20(m)  , D=54(m)
Bảng II.2. Khối lương thép phương án 2.

LỚP  MCL(m)  Td (mm)
1
19.7
27.67
2
17.7
25.02
3
15.7
22.37
4
13.7
19.73
5
11.7
17.08
6
9.7
14.44
7
7.7
11.79
8
5.7
9.14
9
3.7
6.50
10
1.7
3.85

Chọn sơ bộ (1foot)
 Td'(mm) Tt(mm) Tc(mm) 
25.67
30.02
32
23.02
26.92
28
20.37
23.83
25
17.73
20.73
23
15.08
17.64
20
12.44
14.55
17
9.79
11.45
13
7.14
8.36
10
4.50
5.26
8
1.85
2.17
8

KL (t)
85.28
74.62
66.62
61.29
53.29
45.29
34.63
26.64
21.31
21.31

T ổng KL(t)

490.273


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

3.Phương án 3 : H=18(m)  , D=57(m)
Bảng II.3. Khối lương thép phương án 3.
LỚP  Mực CL(m)  Td (mm)
1
17.5
26.02
2
15.5
23.23
3
13.5
20.43
4
11.5
17.64
5
9.5
14.85
6
7.5
12.05
7
5.5
9.26
8
3.5
6.47
9
1.5
3.68
2.

Chọn sơ bộ (1foot)
Td'(mm)
Tt(mm)
24.02
28.09
21.23
24.83
18.43
21.56
15.64
18.29
12.85
15.03
10.05
11.76
7.26
8.49
4.47
5.23
1.68
1.96

T(mm) 
30
26
24
20
17
13
10
8
8

KL (t)
79.95
69.28
63.95
53.29
45.29
34.63
26.64
21.31
21.31

T ổng KL(t)

415.657

Kêt luân ph
́
̣
ương an chon
́
̣

        Từ những tính toán như trên nhận thấy trường hợp 3 (H =18 m, D = 57m) có  
tổng khối lượng thép là nhỏ nhất tuy nhiên chiều cao H = 18(m) xa giá trị chiều 
cao lợi nhất của bể Hln = 19.75(m), đường kính D là tương đối lớn ứng với tăng 
diện tích mặt thoáng của chất lỏng và chất lỏng bốc hơi lớn làm tăng áp suất dư 
gây nguy hiểm và thiệt hại kinh tế. Vậy ta chọn kích thước bể theo phương án 2 
.
               H = 20 (m)
               D = 54 (m)
               V = 45000(m3)
3.
3.1.

Tính toán kết cấu thân bể
Tính toán chiều dày thân bể (theo API650)

Chiều dày thân bể được lấy theo giá trị chiều dày trong điều kiện thiết kế 
(design shell thickness), có  kể  đến ăn mòn(corrosion allowance) và chiều dày 
trong  điều  kiện kiểm  tra  áp lực(hydrostatic test  shell  thickness) nhưng không 
được nhỏ hơn một giá trị chiều dày nhất định tùy thuộc vào đường kính của bể 
theo mục 3.6.1.1 (API 650 – [1]):
API 650 đưa ra hai phương pháp tính toán chiều dày thân bể:
SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 19


­

Phương pháp 1foot (1foot method) đã được trình bày trong phần lựa chọn  
phương án và tính toán sơ bộ chiều dày thành bể.

­

Phương pháp điểm thiết kế biến thiên (variable design point method) tính 
toán chính xác hơn bề dày thành bể, được trình bày như sau:

3.2.

Phương pháp điểm thiết kế biến thiên

Phương pháp điểm thiết kế  biến thiên (Varible design point method) là 
phương pháp tính lặp bề dày thành bể tại điểm thiết kế căn cứ vào bề dày thành  
bể đầu tiên của tầng tôn sát đáy, với bề dày của tầng tôn sát đáy được tính theo  
phương pháp 1foot.
Phương pháp này thường được áp dụng để tính toán đối với bể trụ đứng 
lớn và cực lớn có đường kính lớn hơn 200 feet.
Số tầng tôn của bể được xác định theo công thức sau:
( 2.5 )
Trong đó:
­

Ht là chiều cao bể (m).

­

Hi là chiều cao của mỗi tầng tôn (m).

Phương pháp này được sử dụng khi điều kiện sau thỏa mãn:
( 2.6 )
Trong đó:
­

L = (500Dt)0,5

­

D là đường kính bể (m).

­

t là chiều dày tầng đáy(mm).

­

H là mực chất lỏng thiết kế lớn nhất (m).

Chiều dày tầng đáy
Chiều dày tầng đáy được xác định theo công thức:
­

Trong điều kiện thiết kế: 

­

Trong điều kiện kiểm tra áp lực

( 2.7 )


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

( 2.8 )
Các giá trị t1d ,t1t không đuợc lớn hơn các giá trị tpd ,tpt (chiều dày sơ bộ của 
tầng đáy được tính theo phương pháp 1foot).

SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 21


Chiều dày tầng thứ 2(t2)
Chiều dày tầng thứ 2 được xác định qua kiểm tra tỷ số:
( 2.9 )
Trong đó:
­

h1 là chiều cao tầng đáy (m)

­

R là bán kính của bể (m)

­

t1 là chiều dày của tầng một ứng với hai điều kiện thiết kế và kiểm tra áp 
lực (không kể tới ăn mòn).
Nếu ≤ 1.375 thì t2 =t1 
Nếu ≥ 2.625 thì t2 =t2a 
Nếu  nằm trong khoảng từ 1,375 và 2,625 thì :
( 2.10 )

Trong đó: t2a là chiều dày của tầng 2 được xác định tại điểm cách đáy của 
tầng 2 một khoảng x = Min(x1, x2, x3), t2a được tính toán qua cách lặp sau:
( 2.11 )
( 2.12 )
       

( 2.13 )
( 2.14 )
( 2.15 )

Với: 
TL là chiều dày của tầng thấp hơn
Tu là chiều dày sơ bộ của tầng 2 thay đổi theo các lần lặp:
­

lần 1: tu được tính theo phương pháp 1foot

­

lần 2: tu = t1x

­

lần 3: tu = t2x

Tính toán bề  dày nhỏ  nhất (tx) của lớp vỏ phía trên theo điều kiện kiểm 
tra và thử áp lực theo công thức sau:
­

Trong điều kiện kiểm tra:


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

( 2.16 )
­

Trong điều kiện thử áp lực:
( 2.17 )

Bằng cách tính lặp như  trên ta có kết quả  tính toán chiều dày thành bể 
như sau :
Bảng II. 4. Chiều dày các phân đoạn bể.
Đoạn thân bể(lớp)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4.
4.1.

chiều dày (mm)
32
28
26
24
22
20
18
16
14
12

Tính toán kết cấu đáy bể
Cấu tạo đáy bể

Đáy bể tựa trên nền cát và chịu áp lực chất lỏng. Ứng suất tính toán trong 
đáy không đáng kể nên chiều dày của tấm đáy được chọn theo các yêu cầu của  
cấu tạo khi hàn và chống ăn mòn.
Phần chính của đáy (khu giữa ), gồm các tấm thép có kích thước lấy theo  
các tấm thép định hình (2 x 9 m ).
Phần viền ngoài (vành khăn) cần được tính toán cụ  thể  theo tiêu chuẩn  
API650[1].
Đường kính đáy phải lớn hơn đường kính bể tối thiểu là 100 mm.
4.2.

Tính toán chiều dày đáy bể

SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 23


Theo API 650[1] (phần 3.4.1) chiều dày tối thiểu của đáy bể  chưa kể ăn 
mòn là 6 mm.Vậy chiều dày của đáy bể là :
Tb = 6+CA = 6+2 =8 (mm)
Chọn tb =8 (mm).
4.3.

Tính toán tấm vành khăn (annular bottom plate)

4.3.1.

Tính toán chiều dày tấm vành khăn.

Theo bảng 3.1 của tiêu chuẩn API 650[1] với bể có đường kính bể 50 m,  
áp lực thiết kế cho phép   190 MPa, chiều dày tấm thành bể lớn nhất là 26 mm.  
Chiều dày tối thiểu của tấm vành khăn là: tba = 6 + CA = 6 + 2 = 8 mm(CA là 
chiều dày chống ăn mòn của tấm vành khăn ở đáy: 2 mm)
Chọn chiều dày của tấm vành khăn là: 10 mm
4.3.2.

Tính toán chiều rộng của tấm vành khăn
Theo mục 3.5.2. của tiêu chuẩn API 650[1].
Khoảng cách giữa thành trong của bể và mối hàn chồng    600mm .
Tấm vành khăn phải nhô ra khỏi ít nhất là 100 mm .

Trong trường hợp độ  rộng của tấm vành khăn lớn hơn yêu cầu thì tính 
toán theo công thức sau: 
( 2.18 )
Trong đó:
­

tba là chiều dày của tấm vành khăn

­

H là chiều cao lớn nhất của mực chất lỏng chứa trong bể

­

G là tỷ trọng chất lỏng chứa trong bể

                  Thay số vào (2.18) ta có:
Chọn kích thước của tấm vành khăn sao cho phù hợp với kích thước của  
tấm thép sản xuất thực tế. Vì vậy chọn bề rộng của tấm vành khăn là 2000 mm,  
phần nhô ra phía ngoài bể là 200 mm.

5.

Tính toán vành gia cường chống gió

Vành chống gió có tác dụng làm giảm chiều cao tính toán của thành bể, 
giúp cho bể  ổn định, không bị biến dạng dẻo, tính toán thiết kế vành chống gió  


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG V = 45000m3

dựa trên việc so sánh giữa chiều cao  ổn định của thành bể và chiều cao quy đổi 
của thành bể theo mục 3.9.7. Tiêu chuẩn API 650[1].
Chiều cao ổn định của thân bể
Chiều cao lớn nhất của thành bể  không bị  biến dạng dẻo được tính theo công 
thức sau:
( 2.19 )
Trong đó:
­

H1 là khoảng cách theo phương đứng giữa vành chống trung gian với thép  
góc ở đỉnh bể hay là khoảng cách lớn nhất không cần gia cường

­

t là bề dày tầng bể trên cùng

­

D là đường kính bể thiết kế

                Thay số vào 2.19 ta có: 
Chiều cao quy đổi của thân bể:
( 2.20 )
Trong đó:
­

Wtr là chiều cao quy đổi của thành bể

­

W là chiều cao thực tế của thành bể

­

tuniform là bề dày tầng tôn trên cùng

­

tactual là bề dày thực tế của thành bể
Thay số vào ta có kết quả như sau:

                                

Bảng II. 5. Chiều cao quy đổi thân bể.
SVTH: Nguyễn Xuân Thành
MSSV: 1132.51

Page 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×