Zalo QR
Zalo QR
5.2.2. Bể vách
5.2.2.1. Yêu cầu chung
Vách phải được làm bằng tấm kim loại, chiều dày tối thiểu là 1,2 mm. Vách phải một hệ thống kép các nếp lượn sóng, cho phép dịch chuyển tự do trong mọi điều kiện tải trọng. Một quá trình uốn gấp hay giãn sẽ tạo ra các nếp sóng. Vách phải được nâng đỡ hoàn toàn bởi hệ thống cách nhiệt của bể chứa.
Vách phải được neo giữ vào hệ thống cách nhiệt hoặc vào bể chứa bên ngoài bằng bê tông để nó có thể giữ được vị trí trong suốt tuổi thọ của nó. Ở phía trên của bể chứa, các vách phải được bố trí sao cho có được một bồn chứa kín hơi và chất lỏng (gọi là khoảng hơi cách nhiệt).
Tất cả các thành phần của vách phải được thiết kế theo sao cho chúng có thể chịu đựng được tất cả các tác động tĩnh và động trong suốt tuổi thọ của bể chứa.
CHÚ THÍCH: Xem Phụ lục A để biết thêm thông tin về các tác động điển hình lên vách.
Vách và tất cả các thành phần phải giữ được hình dáng của nó qua các biến dạng hoặc dịch chuyển nhẹ nhàng. Cần phải chứng minh được rằng không có biến dạng lũy tiến xảy ra khi chịu tải theo chu kỳ và độ vênh/oằn trên các nếp sóng phải được ngăn chặn, ví dụ như sự phá hoại do mỏi.
Việc thiết kế vách kim loại phải được tiến hành hoặc thông qua các phép thử mô hình và/hoặc phân tích số, xem Hình 2. Cho dù là phương pháp nào được sử dụng, vách phải được thiết kế để chứng tỏ độ ổn định của nó theo các yếu tố sau đây:
- Vách ngăn phải được duy trì ổn định dưới tác dụng tải trọng dự kiến.
- Vách ngăn phải có đủ độ bền mỏi cho số lượng tải trọng lặp được xét.
Hình 2 - Sơ đồ khối thiết kế vách
Đối với phân tích số, phải sử dụng phương pháp tính toán chuyển vị lớn phi tuyến đàn hồi-dẻo hoặc đàn hồi-dẻo. Các yếu tố sau phải được xem xét:
- Tác động không đối xứng của vách khi chịu tải nhiệt gây ra bởi hệ thống neo giữ vào các kết cấu cách nhiệt hoặc bê tông;
- Ứng suất tương đương phải được đánh giá bằng cách sử dụng một trong hai lý thuyết của Tresca hoặc lý thuyết von Mises cho cả thiết kế tĩnh và mỏi;
- Nếu phù hợp, biến dạng gây ra bởi tải nhiệt phải được sử dụng như là điều kiện biên;
- Tính toán ứng suất hay biến dạng lớn nhất luôn luôn phải dựa trên các trục chính;
- Phải chú ý tới việc xây dựng mô hình (ví dụ kích cỡ các phần tử) của tất cả các phần tử của vách;
- Phải chứng minh rằng mô hình của lý thuyết tính toán tương quan chặt chẽ với ứng xử của tấm thực.
Vách phải được thiết kế cho tải trọng động đất. Mô hình phần tử hữu hạn phải bao gồm kết cấu bể chứa và chất lỏng, bao gồm cả tương tác kết cấu/chất lỏng.
Hệ thống neo giữ vách vào kết cấu cách nhiệt hoặc bê tông phải chịu được tất cả các tải trọng dự kiến, bao gồm cả tải trọng động đất.
5.2.2.2. Phân tích số
5.2.2.2.1. Đường cong ứng suất/biến dạng
Đường cong ứng suất/biến dạng được thiết lập có tính đến các yếu tố sau:
- Đường cong được thiết lập cho vật liệu được chọn;
- Phần của đường cong khi có sự suy giảm tiết diện (ví dụ vùng “cổ thắt”) không được chấp nhận;
- Tỷ lệ theo vị trí (h) là khác nhau giữa các vùng đàn hồi và vùng dẻo.
5.2.2.2.2. Ổn định dưới tác dụng của tải trọng tĩnh
Phải chứng minh được rằng vách giữ được hình dáng của nó qua các biến dạng đều dưới tác động của tải trọng tĩnh nhất định (hệ số an toàn bằng 1,25 đối với áp suất chất lỏng). Điều này khẳng định rằng biến dạng của các phần bị uốn sóng sẽ thỏa mãn các giới hạn được chỉ ra trong đường cong ứng suất/biến dạng. Phải sử dụng các ứng suất chính và biến dạng chính.
5.2.2.2.3. Sự mất ổn định do gãy gập/uốn dọc
Phải chứng minh được rằng không xảy ra hiện tượng phá hoại do mất ổn định/uốn.
CHÚ THÍCH: Với mục đích kiểm tra ổn định uốn, có thể dùng phép phân tích uốn dựa trên các phép phân tích nhân tố tải trọng uốn. Trong trường hợp đó các hệ số an toàn sau đây có thể được xem xét:
1) Mô hình dựa trên phép đo laze hay tương đương: SF = 2,0;
2) Mô hình dựa trên hình dạng lý tưởng: SF = 4,0. Các biến dạng nhiệt có thể được coi như là một trạng thái ổn định và hệ số an toàn chỉ được áp dụng cho tải áp lực.
5.2.2.2.4. Biến dạng lũy tiến
Phải chứng minh được rằng không có biến dạng lũy tiến xảy ra trong bất kỳ một phần nào của vách dưới cả tải trọng nhiệt và áp suất chất lỏng sau 10 chu kỳ.
5.2.2.2.5. Tác động mỏi
5.2.2.2.5.1. Yêu cầu chung
Điều kiện ứng suất hai trục phải được xác định bằng phương pháp ứng suất hoặc biến dạng tương đương, tính toán bằng cách sử dụng các giá trị chính của ứng suất hoặc biến dạng tương ứng thông qua các tiêu chí Tresca hoặc von Mises.
CHÚ THÍCH: Đường cong mỏi thường được xác định trên cơ sở thử mỏi cho chu kỳ biến dạng đơn trục.
5.2.2.2.5.2. Phạm vi biến dạng
Phạm vi của các biến dạng tương đương phải được đánh giá cho tất cả các tải trọng lặp bao gồm cả tổ hợp của mỗi tải.
Phạm vi của biến dạng tương đương (Dee) cho các tải trọng lặp nhất định phải được tính với giả thiết ứng suất phẳng, và vách được coi như là một tấm mỏng.
Các ứng suất và biến dạng hiệu dụng phải gắn liền với các ứng suất chính, s1, s2, s3, hoặc các biến dạng chính, e1 e2, e3 tương ứng, với các ứng suất và biến dạng chính sẽ theo thứ tự tương ứng s1 > s2 > s3 và e1 > e2 > e3 tương ứng. Vì vậy, trong một chu kỳ của một vài tải trọng, s1, s2, s3 và e1, e2, e3 phải hoán vị tương ứng. Hơn nữa, vì vách được coi là tấm mỏng, điều kiện trạng thái ứng suất phẳng được giả thiết ($i{1;2;3}, si = 0). Phải chú ý tới điều này ngay cả nếu si=0, ei ¹ 0 (i{1;2;3}).
Vì vậy, biên độ tương đương của biến dạng, dựa trên lý thuyết Tresca, sẽ được tính như sau:
Còn biên độ tương đương của biến dạng, dựa trên lý thuyết von Mises, sẽ được tính như sau:
Hệ số C được tính như sau:
- Tính dẻo, h = 0,5: C = / 3;
- Tính đàn hồi, h = 0,3: C = 0,544.
5.2.2.2.5.3. Đường cong mỏi (đường cong SN)
Việc lựa chọn đường cong mỏi thiết kế phải xem xét tới một thực tế là vách phải chịu mỏi chu kỳ thấp ở nhiệt độ thấp, và nó phải trải qua các biến dạng dẻo cục bộ.
Nếu đường cong mỏi không thu được bằng phương pháp thử mỏi trên bản thân các phần tử của vách, các đường cong mỏi (được sử dụng trong việc đánh giá ứng xử mỏi) phải là đường cong của vật liệu đã được chọn và phải được gửi cho bên đặt hàng để phê duyệt.
Phải sử dụng định luật Miner như là một kỹ thuật tính tổng các hư hại để xác định cường độ chịu mỏi.
CHÚ THÍCH 1: Đối với các ví dụ về đường cong mỏi xem [16].
CHÚ THÍCH 2: Đường cong mỏi thường dựa theo các yếu tố:
- “Đường cong phù hợp nhất” được dựa trên việc xử lý các số liệu thống kê của kết quả thử độ mỏi, tạo ra các đường cong thực nghiệm trung bình;
- “Đường cong thiết kế” dựa trên “đường cong phù hợp nhất”, kết hợp với hệ số hiệu chỉnh. Hệ số này được tính bằng cách lấy giá trị bất lợi nhất của ứng suất chia cho 2 hoặc số chu kỳ chia cho 20.
Các hệ số này không thể được coi là các hệ số an toàn nhưng chúng phải được coi là hệ số bất định bao gồm cả các dữ liệu phân tán và các hiệu ứng rời rạc (ví dụ như độ thô nhám, mặt cắt,..). Các hệ số này không liên quan đến tính gián đoạn cục bộ [ví dụ như Hệ số tập trung ứng suất (SCF)], và do đó, điều cốt yếu là hiệu ứng này phải được kể đến trong cường độ ứng suất tính toán.
CHÚ THÍCH 3: Trong thực tế, sự phá hủy do mỏi thường xảy ra ở nơi tập trung ứng suất. Vì vậy, các hiệu ứng này phải được đánh giá cho tất cả các điều kiện sử dụng các hệ số tập trung ứng suất phù hợp đã được xác định từ các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của phép phân tích ứng suất phần tử hữu hạn.
5.2.2.2.6. Ổn định dưới tải trọng động đất
Bể chứa ngoài bằng bê tông phải chịu được cả tải trọng động đất OBE và SSE trong các điều kiện vận hành bình thường.
Đối với một sự cố OBE, phải chứng minh được rằng:
- cả vách và các neo giữ đều có thể hấp thụ tải trọng động đất;
- áp lực lên vách là chấp nhận được;
- áp lực lên kết cấu cách nhiệt là chấp nhận được.
Đối với một sự cố SSE, bể chứa ngoài, với hệ thống bảo vệ góc/đáy, phải duy trì được khả năng tồn chứa chất lỏng.
CHÚ THÍCH: Vách có thể bị hư hại.
5.2.2.3. Kiểm tra theo mô hình
5.2.2.3.1. Yêu cầu chung
Khi áp dụng kiểm tra theo mô hình, các lần kiểm tra phải được thực hiện trên tất cả các thành phần của hệ thống. Tất cả các thành phần đều phải được thử với kích thước thực của chúng.
CHÚ THÍCH: Phép thử có thể được thực hiện ở nhiệt độ môi trường.
Số lượng mẫu thử phải đủ lớn nhằm đảm bảo đủ độ tin cậy.
Vị trí đặt các thiết bị đo lường phải được xác định sử dụng các phép phân tích, ví dụ như phép đo quang đàn hồi phản chiếu.
Các biến dạng kế và chất chỉ thị được sử dụng phải đảm bảo tin cậy khi dùng trên bề mặt và hình dạng vật liệu cần thử. Hơn nữa, chúng phải cho phép tính toán ứng suất /biến dạng trên các phương chính.
Tính toán ứng suất hoặc biến dạng tương đương luôn luôn phải dựa trên các trục chính. Vì vậy, biên độ của biến dạng tương đương, dựa trên lý thuyết Tresca, phải được tính như sau:
Còn nếu dựa trên lý thuyết von Mises, phải được tính như sau:
Hệ số C được tính như sau:
- Tính dẻo, h = 0,5: C = / 3;
- Tính đàn hồi, h = 0,3: C = 0,544.
Xem lại: TCVN 8615-2:2010 - Phần 2: Các bộ phận kim loại - Phần 4
Xem tiếp: TCVN 8615-2:2010 - Phần 2: Các bộ phận kim loại - Phần 6
