Приложение П.20 (рекомендуемое) Стационарные крыши из алюминиевых сплавов
П.20.1 Область действия приложения
Настоящее Приложение устанавливает основные требования к проектированию, изготовлению, монтажу и испытаниям крыш из алюминиевых сплавов (далее — алюминиевых крыш) для новых и существующих вертикальных цилиндрических резервуаров.
П.20.2 Назначение алюминиевых крыш
П.20.2.1 Алюминиевые крыши предназначены для предотвращения попадания атмосферных осадков в виде дождя и снега во внутреннее пространство резервуара и не предназначены для установки на резервуарах, эксплуатируемых при наличии внутреннего давления или вакуума.
П.20.2.2 В случае применения алюминиевой крыши, резервуар для хранения нефти и нефтепродуктов должен оборудоваться понтоном.
П.20.2.3 Допускается применение алюминиевых крыш для резервуаров диаметром не более 45.600 м в районах со снеговой нагрузкой не превышающей 3.2 кПа.
П.20.3 Применение алюминиевых крыш
П.20.3.1 Новые резервуары
Проектирование нового резервуара с алюминиевой крышей должно производиться с учетом конструктивных особенностей крыши и ее опорных узлов. Проект крыши должен содержать величины и направления усилий, предаваемых на стенку резервуара при действии на крышу проектных нагрузок и их сочетаний. Стенка резервуара и ее фундамент должны проектироваться с учетом этих нагрузок, а также нагрузок, действующих на аналогичный резервуар с открытым верхом.
П.20.3.2 Существующие резервуары
Применение алюминиевых крыш при реконструкции существующих резервуаров должно производиться с учетом технического состояния самого резервуара, а также его фундамента и основания. Заказчик предоставляет поставщику крыши необходимую информацию о фактических параметрах резервуара и о размещаемом на крыше оборудовании.
Поставщик крыши должен сообщить заказчику величины и направления сил, передаваемых с крыши на стенку резервуара, а также представить конструктивную схему опирания крыши на стенку. Разработку усиления опорного кольца стенки, обеспечивающего необходимую прочность и жесткость узла соединения стенки и крыши, осуществляет проектировщик резервуара.
П.20.4 Ответственность сторон
Ответственность за эксплуатационные параметры и несущую способность крыши несет поставщик крыши. Ответственность за эксплуатационные параметры и несущую способность стенки, колец жесткости стенки и фундамента резервуара несет проектировщик резервуара.
П.20.5 Материалы
П.20.5.1 Выбор марок алюминия проводят в зависимости от температур эксплуатации, технологии изготовления и монтажа алюминиевых крыш с учетом механических свойств, физических характеристик материалов и степени агрессивности коррозионной среды.
П.20.5.2 Применяемые в конструкциях крыш алюминиевые прессованные профили и листы по химическому составу должны соответствовать требованиям ГОСТ 4784.
П.20.5.3 Прессованные профили из алюминия по своим техническим характеристикам должны соответствовать ГОСТ 8617, а ленты из алюминия — ГОСТ 13726.
П.20.5.4 Несущий каркас крыши должен изготавливаться из прессованных профилей из алюминиевых сплавов общего назначения нормальной и (или) повышенной прочности в закаленном и искусственно состаренном состоянии. Рекомендуемые сплавы — АДЗЗ, АД31, АМг6, АМг5.
Настил крыши рекомендуется изготавливать из сплава АМц, АМг2, АМгЗ. П.20.5.5 Не допускается использовать алюминиевые сплавы с содержанием магния более 3%, если температура эксплуатации выше 65 °С.
П.20.5.6 Уплотнительные резинотехнические материалы и герметики для крыш должны обладать эластичностью и стойкостью к климатическим воздействиям (озона, ультрафиолетовых лучей) с сохранением своих свойств на весь период эксплуатации и быть совместимыми с газами и парами, выделяющимися из продукта в резервуаре.
П.20.5.7 Крышки световых люков в крышах рекомендуется изготавливать из акрилового или поликарбонатного стекла с толщиной не менее 6 мм.
П.20.5.8 Крепежные детали и болты
П.20.5.8.1 Соединение конструктивных элементов алюминиевой крыши должно производиться при помощи следующих крепежных изделий:
— болтов из алюминиевых сплавов АМг5п, АВТ1, аустенитных сталей типа Х18Н10Т;
— высокопрочных стальных болтов, гаек и шайб к ним;
— стальных болтов с обжимными кольцами (лок-болты);
— самонарезающих винтов с шестигранной головкой из углеродистой и высоколегированных аустенитных сталей типа Х18Н10Т;
— заклепок из алюминиевых сплавов.
П.20.5.8.2 Для соединений с использованием крепежных изделий из углеродистых сталей необходимо предусматривать мероприятия по защите их от контактной коррозии (установка диэлектрических прокладок, нанесение кадмиевых, цинковых или алюминиевых покрытий термодиффузионным или гальваническим способом). Крепление элементов из алюминия к стальным элементам резервуара необходимо выполнять крепежными деталями из нержавеющей аустенитной стали.
П.20.5.8.3 Соединительные крепежные детали крыш не должны проходить сквозь элементы настила.
П.20.6 Конструктивные требования
П.20.6.1 Конструктивная схема алюминиевой крыши представляет сетчатый каркас купольной формы, имеющий стержневую треугольную решетку, заполненную закрепленными по контуру плоскими панелями обшивки. Внешний контур каркаса имеет опорное кольцо, воспринимающее распорные усилия и закрепляемое на верхнем контуре стенки.
П.20.6.2 Радиус кривизны сферической крыши должен быть не менее 0.8D и не должен превышать 1.2D.
П.20.6.3 Соединение стержней каркаса крыши должно осуществляться накладками на болтах класса прочности 10.9 или болтах с обжимными кольцами (лок-болтах). Число болтов определяется расчетом с учетом требований СНиП 2.03.06-85 и СНиП II-23-81.
П.20.6.4 Толщина панелей обшивки должна быть не менее 1.2 мм. Конструкция крепления панели к каркасу крыши должна обеспечивать прочность соединения при действии на поверхности панели равномерной вертикальной нагрузки, соответствующей максимальному значению коэффициента ц, определяемого по табл. 9.5.
П.20.6.5 В местах размещения патрубков и люков в панели обшивки крыши должен устанавливаться бордюр высотой не менее 100 мм, препятствующий попаданию атмосферных осадков в резервуар.
П.20.6.6 Элементы из алюминиевого сплава должны быть изолированы от элементов из углеродистой стали с использованием прокладок из аустенитной нержавеющей стали, или эластомерных прокладок, если заказчик не устанавливает другой метод изоляции.
П.20.6.7 Крепление каркаса сферической крыши к опорному кольцу стенки резервуара должно выполняться по одной из следующих схем:
— с использованием неподвижного шарнира;
— с использованием скользящей опоры через прокладку, обеспечивающую минимальный коэффициент трения между контактирующими поверхностями.
Конструктивные элементы опорных узлов и опорных колец крыши и стенки должны обеспечивать совместное восприятие вертикальных и горизонтальных усилий, а также температурных деформаций, передаваемых с крыши на стенку резервуара.
П.20.6.8 Вентилирование надпонтонного пространства РВСП должно осуществляться через отверстия, расположенные под свесом настила крыши за пределами опорного кольца стенки резервуара, и (или) вентиляционные патрубки, расположенные на крыше резервуара.
П.20.6.9 Стенка резервуара должна быть запроектирована с учетом монтажных нагрузок, возникающих при сборке и подъеме купола в проектное положение.
П.20.7 Требования к расчету алюминиевых крыш
П.20.7.1 Расчетная модель
П.20.7.1.1 Алюминиевая купольная крыша должна рассчитываться как единая пространственная система, работающая совместно со стенкой резервуара. Моделирование следует осуществлять на основе метода конечных элементов в геометрически нелинейной постановке.
П.20.7.1.2 Расчетная модель должна включать алюминиевый стержневой каркас, стальное опорное кольцо крыши, примыкающий участок стенки, верхнее ветровое кольцо стенки (при его наличии), элементы крепления крыши к стенке, а также панели настила крыши, работающие в любом направлении только на растяжение.
П.20.7.1.3 Опорные связи устанавливаются на нижней кромке стенки за пределами зоны влияния краевого эффекта.
П.20.7.2 Нагрузки и воздействия
П.20.7.2.1 Нормативные и расчетные значения нагрузок следует принимать по СНиП 2.01.07-85*.
П.20.7.2.2 Распределение снеговой нагрузки по поверхности крыши выполняется в соответствии с требованиями п.9.3 настоящего стандарта.
П.20.7.2.3 Ветровая нагрузка принимается как совокупность нормальных давлений, приложенных к внешней и внутренней поверхности купола. Расчетное значение ветровой нагрузки определяется как сумма средней и пульсационной составляющих, определяемых на уровне, соответствующем середине высоты купола.
П.20.7.2.4 Температурные воздействия задаются в виде двух температурных перепадов, определяемых от температуры на период монтажа до температуры наиболее холодных и наиболее жарких суток.
П.20.7.2.5 Сейсмическое воздействие моделируется в соответствии со СНиП II-7-87*. При этом на каждом тоне колебаний следует учитывать три взаимно перпендикулярные компоненты сейсмической нагрузки: две в горизонтальном и одну в вертикальном направлении.
П.20.7.2.6 Указанные выше нагрузки и их сочетания должны быть приведены к узлам расчетной схемы каркаса. При этом в пролете каждого стержня должно быть не менее пяти нагружаемых узлов, включая концевые узлы стержня.
П.20.7.3 Моделирование материала
Алюминиевые и стальные конструктивные элементы крыши должны моделироваться как линейно упругие, изотропные, с соответствующими значениями физико-механических и прочностных характеристик, принимаемых по СНиП 2.03.06-85 и СНиП II-23-81.
П.20.7.4 Проверка несущей способности
П.20.7.4.1 Прочность и устойчивость элементов конструкций и их соединений следует обеспечивать в соответствии со СНиП 2.03.06-85 и СНиП II-23-81.
П.20.7.4.2 В расчетах следует учитывать коэффициент условий работы, принимаемый равным 0.9.
П.20.7.4.3 Для крыш резервуаров диаметром свыше 40 м следует проверять общую устойчивость купола.
П.20.7.4.4 Конструктивная жесткость крыши должна обеспечивать максимальные перемещения любой точки каркаса в пределах 1/3 от высоты его стержня с наибольшими размерами поперечного сечения при действии любой расчетной комбинации нагрузок.
П.20.8 Оборудование на крыше резервуара
Расположение и конструкция узлов опирания площадок, лестниц и технологического оборудования, устанавливаемых на крыше, должны максимально способствовать распределению нагрузок от этих конструкций на каркас крыши, а также обеспечивать наиболее благоприятные условия схода снега и наледи с поверхности крыши. Максимальная сосредоточенная нагрузка на одну опору устанавливаемого на крыше оборудования не должна превышать 5 кН.
П.20.9 Требования к изготовлению и монтажу
П.20.9.1 Все элементы алюминиевых крыш должны быть изготовлены и проконтролированы в заводских условиях в соответствии с требованиями проектной документации и раздела 16 настоящего стандарта.
П.20.9.2 Работы по сборке и монтажу крыш должны проводиться в соответствии с рабочей документацией, ППР и требованиями раздела 17 настоящего стандарта.
П.20.9.3 Транспортировка, отгрузка и хранение комплектующих элементов крыши должны производиться таким образом, чтобы исключить возможность повреждения их поверхностей.
П.20.10 Испытания алюминиевых крыш
Испытание крыш на водонепроницаемость проводят путем орошения наружной поверхности водой. Ввиду возможных коррозионных последствий следует уделять внимание качеству воды и длительности орошения. Если не оговорено иное, следует использовать питьевую воду. Появление воды с внутренней стороны купола свидетельствует о водопроницаемости купола. Неплотные соединения должны быть повторно герметизированы и испытаны. При испытании должна быть исключена конденсация атмосферной влаги на внутренней поверхности купола. Программа и методика испытаний должны быть разработаны в составе проектов КМ и ППР.
П.20.11 Указания по эксплуатации
В состав проекта алюминиевой крыши должно быть включено руководство по эксплуатации, содержащее основные технические данные, инструкции по техническому обслуживанию и текущему ремонту, а также меры безопасности при эксплуатации.
