Приложение G. Алюминиевые купольные крыши на опорных конструкциях

G.1 Общая часть

G.1.1 Назначение

Данное приложение устанавливает минимальные требования для проектирования, производства и установки алюминиевых купольных крыш на опорных конструкциях. При применении данного приложения оно заменяет собой как требования раздела 3.10, так и посвященные конструкциям крыш параграфы в Приложении F. Все остальные требования Стандарта Американского нефтяного института API 650 остаются в силе за исключением положения, что рабочая температура не должна превышать 200°Ф.

G.1.2 Определение

Алюминиевая купольная крыша на опорной конструкции представляет собой полностью состоящую из треугольных элементов алюминиевую пространственную ферму с распорками, соединенными в точках, образующих регулярную решетку на поверхности сферы. Алюминиевые кровельные панели жестко крепятся к элементам каркаса. Крыша соединяется с резервуаром и опирается на него в точках крепления, расположенных равномерно по периметру резервуара.

G.1.3 Общие принципы применения

G.3.1.1 Новые резервуары

Если действие этого приложения предусматривается применительно к новому резервуару, последний должен быть рассчитан и конструктивно выполнен таким образом, чтобы он мог нести купольную алюминиевую крышу . Изготовитель крыши должен предоставить данные по величине и направлению всех сил, действующих на резервуар со стороны крыши, а также детальные данные, касающиеся крепления крыши к корпусу. Резервуар должен быть спроектирован как открытый сверху, а его ветровая балка должна удовлетворять требованиям раздела 3.9. Конструкция верхней части корпуса резервуара должна допускать установку купольной крыши.

G.1.3.2 Существующие резервуары

Если действие этого приложения предусматривается применительно к установке алюминиевой купольной крыши на существующий резервуар (независимо от того, имеется ли на нем в настоящий момент крыша), то изготовитель крыши должен удостовериться, что этот резервуар достаточно прочен» чтобы выдержать новую крышу. Информация по существующему резервуару должна быть предоставлена заказчиком. Заказчик должен указать существующие или новые устройства, которые изготовитель крыши должен разместить. Производитель крыши должен предоставить данные по величинам всех сил, действующих на резервуар со стороны крыши. Заказчик должен проверить соответствие оснований сооружений техническим требованиям. За любые усиления конструкции, требующиеся для того, чтобы резервуар мог выдержать крышу, отвечает заказчик, если специально не оговорены другие условия. Проект и возведение крыши должны быть приспособлены к фактической форме резервуара. Существующий резервуар должен быть снабжен ветровой балкой, удовлетворяющей требованиям раздела 3,9 для резервуаров с открытым верхом.

G.1.3.3 Перечень технических характеристик действующего резервуара

Если алюминиевый купол заказан для существующего резервуара, заказчик должен заполнить перечень технических данных (см. рис. G-1).

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕХНИЧЕСКИХ ДАННЫХ АЛЮМИНИЕВОГО КУПОЛА НА ОПОРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ, УСТАНАВЛИВАЕМОГО НА ДЕЙСТВУЮЩИЙ РЕЗЕРВУАР

Номер задания

Номер изделия

Номер заказа на поставку

Номер заявки

Номер запроса

Информация, представляемая заказчиком:

1. Заказчик/агент

Адрес

Город

Штат

Номер почтового отделения

Номер телефона

Номер факса

2. Потребитель
3. Место строительства: Наименование предприятия Место расположения
4. № резервуара
5. Расход жидкости при перекачке: Входной (в баррелях в секунду) / Выходной (в баррелях в секунду)
6. Максимальная расчетная температура крыши (не свыше 200°Ф)
7. Расчетное давление: Атмосферное или Отличное от атмосферного (в дюймах водяного столба; указать положительное или отрицательное)
8. Нагрузка на крышу:

Равномерно распределенная динамическая (в фунтах на квадратный фут)

Местная (в фунтах на квадратный фут; привести эскиз)

9. Сейсмостойкое исполнение: (Да/ Нет).

Зона сейсмичности

Показатель зоны (см. таблицу Е-2)

Показатель значимости

Снеговая нагрузка (если она существует), добавляемая к сейсмической (в фунтах на квадратный фут)

10. Ветровая нагрузка: скорость (в милях в час)
11. Максимальная высота от верхней точки резервуара до верхней точки купола (в футах)
12. Действительная толщина корпуса резервуара

Порядковый номер зоны Минимальная толщина   Типовая толщина Ширина листов

13. Фактическая конструкция, расположение и размеры ребер жесткости резервуара (предоставить эскиз)
14. Газы, которые предположительно имеются над поверхностью жидкости в резервуаре.
15. Требуемая высота борта над верхним торцом резервуара (в дюймах)
16. Фактический минимальный диаметр резервуара на уровне верхнего торца резервуара (в футах)

Фактический максимальный диаметр резервуара на уровне верхнего торца резервуара (в футах)

17. Высотная отметка верхнего торца резервуара: максимальная / минимальная

18. Перечень всех устройств, за исключением тех, которые будут удалены заказчиком (с указанием действий, которые потребуются от заказчика):

Действия, требуемые от подрядчика:

Устройство                     Удалитъ                       Установить

G.2.4 Болты и крепежные детали

Крепежные детали должны быть изготовлены из алюминия марок 7075-Т73, 2024—Т4, аустенитной нержавеющей стали или другого материала по согласованию с заказчиком. Для присоединения деталей из алюминия к стальным элементам должны использоваться только крепежные детали из нержавеющей стали.

G.2.5 Герметизирующие и уплотняющие материалы.

G.2.5.1 В качестве герметиков должны использоваться силиконовые или мочевино-уретановые соединения, соответствующие Федеральной спецификации TT-S-00230C, если не требуется применять другой материал для обеспечения совместимости с хранимой продукцией. Герметики должны сохранять гибкость в диапазоне температур от – 80 до – З00^оФ без образования разрывов и трещин, а также не становясь хрупкими. Относительное удлинение, прочность на растяжение, твердость и адгезия не должны существенно меняться в результате как старения, так и воздействия озона, ультрафиолетового излучения или паров продуктов, хранящихся в резервуаре.

G.2.5.2 Для уплотнения должны применяться элементы из таких материалов, как неопрен, силикон, Buna-N, уретан-мочевина или эластомер EPDM с предварительно приданной формой, удовлетворяющие стандарту С 509 Американского общества по испытанию материалов или Федеральной спецификации ZZ-R-765C, если для обеспечения совместимости с хранящейся продукцией не требуется другой материал.

G.2.6 Прозрачные панели

Прозрачные панели должны быть выполнены из чистого акрилового или пол и карбонатного материала с номинальной толщиной не менее 0.25 дюйма.

G.3 Допустимые напряжения

G.3.1 Алюминиевые конструктивные элементы

Алюминиевые конструктивные элементы и соединения должны проектироваться в соответствии со стандартом АА SAS-30, если в данном приложении не вносятся соответствующие изменения.

G.3.2 Алюминиевые панели

Алюминиевые панели должны проектироваться в соответствии со стандартом АА ASM-3S и данным приложением. Крепежные детали не должны проходить через панель и выступ элемента конструкции одновременно.

G.3.3 Болты и крепежные детали

G3.3.1 Максимальные напряжения в болтах и прочих крепежных деталях для любых проектных условий не должны превосходить допустимых напряжений, приведенных в таблице G-1.

G3.3.2 Диаметр отверстия под крепежную деталь не должен превосходить диаметр крепежной детали 1/16 дюйма.

Таблица G.1. Болты и крепежные детали

^аДля расчета прочности деталей с резьбой должна использоваться площадь сечения, определяемая по внутреннему диаметру (впадине) профиля резьбы

^bДля ветровых и сейсмических нагрузок эти величины могут быть увеличены на одну треть.

^сЕсли участок с резьбой расположен целиком вне области сдвига, то для определения допустимой сдвиговой нагрузки можно использовать площадь поперечного сечения стержня.

^dДля болтов с минимальной прочностью на растяжение 90 x 10³ фунтов/кв, дюйм.

^еДля болтов с минимальной прочностью на растяжение 125 x 10³ фунтов/кв. дюйм.

G.4 Конструкция

G.4.1 Принципы проектирования

G.4.1.1 Система каркаса крыши должна проектироваться как трехмерный пространственный каркас или ферма с мембранным покрытием (кровельные панели), создавая нагрузку, направленную вдоль индивидуальных элементов конструкции.

В проекте необходимо учитывать усиление сжатия элементов каркаса из-за натяжения кровельных панелей. Необходимо учитывать также локальное и общее коробление корпуса.

G.4.1.2 Фактические напряжения в элементах каркаса и панелях при всех расчетных условиях нагрузки не должны превышать допустимых напряжений.

G.4.2 Расчетные нагрузки

G.4.2.1 Статическая нагрузка

В качестве статической нагрузки рассматривается вес крыши и всех постоянно закрепленных на ней устройств (включая любую изоляцию).

G.4.2.2 Динамическая нагрузка

G.4.2.2.1 Однородная динамическая нагрузка

Минимальная динамическая нагрузка должна рассчитываться как однородная нагрузка в 25 фунтов на квадратный фут проектной площади.

G.4.2.2.2 Неуравновешенная динамическая нагрузка

При проектировании должна быть рассмотрена приложенная к одной половине купола нагрузка, составляющая половину от равномерно распределенной нагрузки (на квадратный фут) при отсутствии динамической нагрузки на другую половину купола.

G.4.2.3 Ветровая нагрузка

В качестве минимальной ветровой нагрузки должна приниматься нагрузка от действия ветра скорость которого 100 миль в час, если другая скорость ветра не указана заказчиком. Ветровая нагрузка должна быть определена в соответствии с разделом 3.11.

G.4.2.4 Сейсмическая нагрузка

Если резервуар рассчитан на сейсмические нагрузки, крыша должна проектироваться с расчетом на горизонтальную сейсмическую силу, определяемую следующим образом:

F = 0.6 ZIW

где

F – горизонтальная сейсмическая сила,

Z, I и W определены в Приложении Е.

Сила должна быть распределена равномерно по поверхности крыши.

G.4.2.5 Сочетания нагрузок

Должны быть рассмотрены следующие сочетания нагрузок:

1. Статическая нагрузка.
2. Статическая нагрузка в сочетании с равномерно распределенной динамической нагрузкой.
3. Статическая нагрузка в сочетании с неуравновешенной динамической нагрузкой.
4. Статическая нагрузка в сочетании с ветровой нагрузкой.
5. Статическая нагрузка в сочетании с равномерно распределенной динамической нагрузкой н ветровой нагрузкой.
6. Статическая нагрузка в сочетании с неуравновешенной динамической нагрузкой и ветровой нагрузкой.
7. Статическая нагрузка в сочетании с сейсмической нагрузкой.

Если заказчиком задано расчетное внутреннее или внешнее давление, то нагрузка, являющаяся результатом действия любого из этих давлений, должна бьггь дополнительно включена в комбинацию нагрузок, указанных в пп. a-g приведенных выше, и конструкция должна проектироваться с учетом наиболее жестких условий,

G.4.2.6 Нагрузки от собственного веса панелей

G.4.2.6.1 Панели крыши должны быть изготовлены из цельных алюминиевых листов (кроме прозрачных секций, что предусмотрено в разделе G.8.4) и должны быть рассчитаны на приложение равномерно распределенной нагрузки в 60 фунтов на квадратный фут по всей площади панели без возникновения остаточных деформаций.

G.4.2.6.2 Крыша должна проектироваться таким образом, чтобы она выдерживала концентрированные нагрузки по 250 фунтов, каждая из которых распределена по двум отдельным площадкам площадью no I квадратному футу, находящимся на любой панели.

G.4.2.6.1 Нагрузки, заданные в G.4.2.6.1 и G.4.2.6.2, не должны рассматриваться как прилагаемые одновременно или в сочетании с любыми другим нагрузками.

G.4.3 Внутреннее давление

Если заказчиком не оговорены иные условия, то расчетное внутреннее давление не должно создавать нагрузку, превосходящую вес крыши. Ни в коем случае максимальное расчетное давление не должно превосходить 9 дюймов водяного столба. При определении расчетного давления Ртах резервуара с алюминиевой купольной крышей вес крыши, включая каркас, должен быть прибавлен к весу корпуса в выражении W, входящем в формулу Е.4.2, a t_h должно быть принято равным нулю. Размеры вентиляционных устройств следует выбирать так, чтобы требования по перепуску и отводу газов могли быть выполнены без превышения расчетного внутреннего давления.

С.5 Крепление крыши

G.5.1 Передача нагрузок

Каркасные опоры для крыши должны быть прикреплены болтами или приварены к резервуару. Чтобы предотвратить перегрузку корпуса, число точек крепления должно быть определено изготовителем крыши в процессе консультаций с изготовителем резервуара. Крепежная деталь должна обеспечивать передачу всех нагрузок, связанных с крышей, корпусу резервуара и поддерживать местные напряжения в установленных пределах.

G.5.2 Опоры для крыши

Точки крепления крыши могут быть снабжены скользящими опорами с подпятниками низкого трения, с тем, чтобы свести к минимуму горизонтальные радиальные усилия, передаваемые резервуару. В другом варианте, крыша может крепиться прямо к резервуару, и при этом верхняя часть резервуара рассчитывается и конструктивно выполняется таким образом, чтобы выдерживать горизонтальную нагрузку, передаваемую крышей, включая и нагрузку, связанную с различной степенью теплового расширения и сжатия.

G.5.3 Разделение углеродистой стали н алюминия

Если другой метод не определен заказчиком, то алюминий должен быть изолирован от углеродистой стали разделительной вставкой из аустениткой нержавеющей стали или прокладкой из эластомерного изолирующего материала.

G.5.4 Электрическое заземление

Алюминиевая купольная крыша должна быть электрически соединена и связана со стальным корпусом или верхним краем резервуара. Как минимум, в каждой третьей точке опоры должны быть установлены проводники из нержавеющей стали диаметром 1/6 дюйма. При выборе кабеля следует учитывать прочность, стойкость по отношению к коррозии, проводимость, надежность соединений, гибкость и срок службы.

G.6 Физические характеристики

G.6.1 Размеры

Алюминиевая купольная крыша может быть использована для резервуара любого размера, сооруженного в соответствии с данным стандартом.

G.6.2 Радиус купола

Максимальный радиус купола должен быть в 1-2 раза больше диаметра резервуара. Минимальный радиус купола должен быть в 0.7 раз меньше диаметра резервуара, если другие требования не установлены заказчиком.

G.7 Платформы, переходные мостки и перила

Платформы, переходные мостки и перила должны соответствовать требованиям раздела 3.8.9, за исключением того, что максимальная концентрированная нагрузка, воздействующая на переходные мостки и лестницы, опирающиеся на конструкцию крыши, должна составлять 1000 фунтов. Если переходные мостки предназначаются для прохода по внешней части крыши (например, на вершину купола), то участки с наклоном более 20 градусов должны быть выполнены в виде лестниц. Переходные мостки и лестницы могут быть выполнены криволинейными или прямыми.

G.8 Устройства н приспособления

G.8.1 Люки, расположенные на крыше

Если требуются люки на крыше, каждый из них должен быть снабжен бордюром высотой в 4 дюйма или выше и щеколдой для фиксации люка в открытом положении. Минимальный размер отверстия не должен быть меньше 24 дюймов. Ось отверстия может быть перпендикулярна скату крыши, но минимальный просвет в проекции на горизонтальную плоскость должен составлять 20 дюймов.

G.8.2 Расположенные на крыше горловины и люки для приборов

Расположенные на крыше горловины и люки для приборов должны снабжаться фланцами у основания и крепиться болтами к кровельным панелям, снабженным алюминиевыми усилительными пластинами, установленными на нижней стороне панели. Ось горловины или люка для прибора должна быть вертикальной, Если горловина используется для вентиляционных целей, она не должна заглубляться дальше нижней поверхности кровельной панели. Фланцы из алюминия или нержавеющей стали могут крепиться болтами непосредственно на кровельную панель, причем соединение уплотняется герметиком. Стальные фланцы должны отделяться от алюминиевой панели прокладками (см. типовые детали горловины на рис. G-2).

Рисунок G-2. Типовая горловина крыши

G.8.3 Вентиляционные устройства, размещенные на крыше

Если иное не оговорено заказчиком, то в соответствии с данным стандартом на крыше должны быть установлены вентиляционные устройства. Вентилируемая площадь должна соответствовать расходам притока и вытяжки. Купольные крыши, построенные над внутренними плавающими крышами, в соответствии с требованиями раздела 3.6.2.2 должны предусматривать циркуляционную вентиляцию. Соединения между алюминиевой купольной крышей и корпусом не рассматриваются как хрупкие. Если требуется аварийная вентиляция, она должна удовлетворять требованиям стандарта API 2000.

G.8.4 Прозрачные панели

Если требуется установка прозрачных панелей, каждое световое окно должно быть снабжено бордюром в 4 дюйма или выше и рассчитано на динамические и ветровые нагрузки, указанные в разделе G.4 2.6. Заказчик должен задать полную площадь световых окон.

G.9 Заделка (герметизация) соединения с корпусом

Крыша не должна герметически соединяться с корпусом резервуара, если это не определено заказчиком или не требуется поддерживать внутреннее давление. Нижняя часть свеса кровли должна быть по крайней мере на 2 дюйма ниже верхнего края резервуара. Для предотвращения проникновения птиц должен быть установлен экран из коррозионно-стойкой крупноячеистой сетки (размер ячейки составляет 1/2 дюйма).

G.10 Испытание

G.10.1 Испытание на герметичность

G.10.1.1 После завершения монтажа крыши швы должны быть проверены на герметичность путем подачи воды снаружи из рукава с минимальным статическим напором 50 фунтов на квадратный дюйм, измеренным у насадки. Из-за возможных коррозионных эффектов следует уделить внимание качеству воды и продолжительности испытания. При не питаниях следует использовать питьевую воду, если не оговорено иное. Не следует непосредственно обдавать водой установленные на крыше вентиляционные устройства. Любое количество воды на внутренней поверхности крыши свидетельствует о течи.

G.10.1.2 Там, где требуются газонепроницаемые крыши, испытание на герметичность может выполняться согласно разделам Е.4.4 или E.7.6 или другими способами, приемлемыми для изготовителя крыши и заказчика.

G.10.1.3 Обнаруженные в ходе испытаний течи должны быть заделаны, а крыша испытана снова, до тех пор пока не будут устранены все течи.

G.11 Производство и монтаж

G.11.1 Общая часть

Подрядчик, выполняющий монтаж купола должен производить работы, описанные в данном приложении, используя квалифицированных руководителей, обладающих навыками и опытом в производстве н монтаже алюминиевых конструкций.

G.11.2 Изготовление

Все части крыши должны быть при изготовлении предварительно подготовлены для последующей сборки на месте установки. Технология производственных процессов должна соответствовать разделу 6 документа АА SAS-30. Отверстия, во всех используемых конструктивных элементах монтажа крыши, должны быть выполнены с использованием пробойника или просверлены до нанесения покрытий.

G.11.3 Сварка

Проектирование и производство сварных алюминиевых деталей должно выполняться согласно Разделу 7 документов АА SAS-30 и AWS D1.2. Все алюминиевые сварные конструкции и компоненты, соединенные сваркой, должны быть визуально проверены и испытаны на проникновение красителя в соответствии с Разделом 6, часть О документа AWS D1.2 Американского общества сварщиков. Все сварные работы на алюминиевых конструкциях должны быть выполнены до сборки купола на месте. Полный комплект актов об удовлетворительных результатах испытаний должен быть предоставлен владельцу перед сборкой на месте.

G.11.4 Транспортировка и обращение

Материалы необходимо перевозить, складировать и обращаться с ними таким образом, чтобы не повредить поверхность алюминия или покрытие стальных поверхностей.

G.11.5 Монтаж

Руководитель монтажа должен иметь опыт в строительстве алюминиевых купольных крыш и должен следовать инструкциям производителя и чертежам, предоставленным для этой цели.

G.11.6 Качество сборки

Для сведения к минимуму внутренних напряжений в конструкции после затяжки креплений крыша должна быть установлена на хорошо выверенные в горизонтальной плоскости опоры. Составные части конструкции должны быть точно установлены, выровнены и подогнаны. Подрезка и рихтовка в полевых условиях, изменение расположения отверстий и приложение силы к деталям для их подгонки неприемлемы.