3.7. Приказ Ростехнадзора от 26.12.2012 N 780 "Об утверждении Руководства по безопасности вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов"

3.7.1. В настоящем пункте устанавливаются рекомендации к конструкциям стационарных крыш и не ограничивается применение других конструкций и материалов, изготовляемых по различным стандартам и нормам, при условии выполнения положений настоящего Руководства по безопасности.

Конструкции стационарных крыш рекомендуется подразделять на следующие типы:

бескаркасная коническая крыша, несущая способность которой обеспечивается конической оболочкой настила;

бескаркасная сферическая крыша, несущая способность которой обеспечивается вальцованными элементами настила, образующими поверхность сферической оболочки;

каркасная коническая крыша, близкая к поверхности пологого конуса, состоящая из элементов каркаса и настила;

каркасная купольная крыша, поверхность которой близка к сферической и образуется изогнутыми по радиусу сферической поверхности элементами каркаса и радиальными или иным образом раскроенными листами настила.

Все крыши удерживаются по периметру опиранием на стенку резервуара или на опорное кольцо в соответствии с подпунктом 3.6.3 настоящего Руководства по безопасности. Для каркасных конических и купольных крыш в качестве промежуточной опоры применяется установка центральной стойки.

Минимальная толщина любого элемента стальной крыши составляет 4 мм, исключая припуск на коррозию.

3.7.2. Основные положения по определению нагрузок:

а) при расчете учитывают первое основное сочетание нагрузок, в котором участвуют максимальные значения расчетных нагрузок, действующих на крышу "сверху вниз" от:

1) собственного веса элементов крыши;

2) веса стационарного оборудования и площадок обслуживания на крыше;

3) собственного веса теплоизоляции на крыше;

4) веса снегового покрова при симметричном и несимметричном распределении снега на крыше;

5) внутреннего разрежения в газо-воздушном пространстве резервуара;

б) в резервуарах, работающих с избыточным внутренним давлением, учитывают второе основное сочетание нагрузок, в котором участвуют следующие нагрузки:

1) нагрузки, действующие на крышу "сверху вниз" и принимаемые с минимальными расчетными значениями от:

собственного веса элементов крыши;

веса стационарного оборудования на крыше;

собственного веса теплоизоляции на крыше;

2) нагрузки, действующие на крышу "снизу вверх" и принимаемые с максимальными расчетными значениями от:

избыточного давления;

отрицательного давления ветра.

Коэффициент условий работы при расчете элементов крыши принимается равным 0,9.

3.7.3. Снеговые нагрузки на стационарные крыши.

Несущая способность крыши проверяется с учетом равномерного и неравномерного распределения снеговой нагрузки по ее поверхности.

3.7.3.1. Расчетная величина действующей на крышу снеговой нагрузки определяется по формуле:

. (29)

3.7.3.2. Варианты нагружений и соответствующий коэффициент неравномерности распределения снегового покрова рекомендуется определять в соответствии с СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденным приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787 (приложение Г, Г.13 и Г.14) или по таблице 7. Неравномерное распределение снеговой нагрузки на стационарной крыше приведено на рисунке 8 настоящего Руководства по безопасности.

Таблица 7. Варианты нагружений и соответствующий коэффициент неравномерности распределения снегового покрова

Форма крыши	Коэффициент , при распределении снеговой нагрузки
	неравномерное		равномерное
Купольная при	Учитывать не требуется		;
Коническая при
Купольная при	; =1,0	При отсутствии снегозадерживающих преград	; = 0,85 при D 60 м; = 1,0 при D > 100 м; = 0,85 + 0,00375(D - 60) - в промежуточных случаях
	=1,0	При наличии снегозадерживающих преград
Коническая при	; =1,0		-
Примечания: 1. При / D > 2/15 коэффициент следует определять в соответствии с СП 20.13330.2011 (Приложение Г, разд. Г.13). 2. На покрытия в районах со среднемесячной температурой воздуха в январе выше минус 5 °C (см. СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия", утвержденный приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787, Приложение Ж, карта 5) коэффициент принимается равным 1,0.

3.7.3.3. В таблице 7 настоящего Руководства по безопасности рекомендуется использовать следующие коэффициенты:

; ;

; ,

где - высота стационарной крыши, м;

D - диаметр резервуара, м.

Рисунок 8. Неравномерное распределение снеговой нагрузки
на стационарной крыше (не приводится)

3.7.3.4. Сочетания нагрузок для расчета стационарных крыш приведены в таблицах 8 и 9 настоящего Руководства по безопасности.

Таблица 8

Вид нагрузки	Номер сочетания нагрузок для расчета стационарных крыш
	1	2	3	4	5	6
Вес конструкций и теплоизоляции	+	+	+	+	+	+
Вес снегового покрова, равномерно или неравномерно распределенного на поверхности крыши	+	-	+	+	-	+
Избыточное давление 1,2 · p <*>	-	+	-	-	+	-
Вакуум 1,2 · <*>	-	-	+	-	-	+
Ветровой отсос	-	+	+	-	-	+
Сейсмическая нагрузка	-	-	-	+	+	+
<*> Приведены со значениями коэффициента перегрузки.

Таблица 9

3.7.4. Бескаркасная коническая крыша.

Бескаркасная коническая крыша представляет собой гладкую коническую оболочку, не подкрепленную радиальными ребрами жесткости.

Рекомендуются следующие геометрические параметры бескаркасной конической крыши:

максимальный диаметр крыши в плане - 12,5 м;

минимальный угол наклона образующей крыши к горизонтальной поверхности - 15°, максимальный угол наклона - 30°.

Номинальная толщина оболочки крыши определяется расчетом на устойчивость в соответствии с пунктом 3.7.6 настоящего Руководства по безопасности и составляет не менее 4 мм и не более 7 мм (при изготовлении оболочки крыши методом рулонирования). При недостаточной несущей способности гладкая коническая оболочка подкрепляется кольцевыми ребрами жесткости (шпангоутами), устанавливаемыми с наружной стороны крыши.

Оболочка крыши изготавливается в виде рулонируемого полотнища (из одной или нескольких частей). При изготовлении полотнища крыши на монтаже толщина оболочки крыши составляет не более 7 мм.

Узел соединения крыши со стенкой рекомендуется выполнять по одному из вариантов, приведенных на рисунке 9 настоящего Руководства по безопасности. При опирании крыши на кольцевой уголок его минимальный размер составляет 63 x 5 мм.

3.7.5. Бескаркасная сферическая крыша.

Рекомендуются следующие геометрические параметры бескаркасной сферической крыши:

минимальный радиус сферической поверхности - 0,8 от диаметра резервуара;

максимальный радиус сферической поверхности - 1,2 от диаметра резервуара.

Узел соединения крыши со стенкой выполняется по одному из вариантов, приведенных на рисунке 9 настоящего Руководства по безопасности. При опирании крыши на кольцевой уголок его минимальный размер составляет 63 x 5 мм.

а) узел соединения крыши со стенкой через кольцевой уголок
с внутренней стороны; б) узел соединения крыши со стенкой
через кольцевой уголок с внутренней стороны; в) узел
соединения крыши со стенкой без уголка; г) узел соединения
крыши со стенкой через усиливающий лист

Рисунок 9. Соединения бескаркасных конических
или сферических крыш со стенкой (не приводится)

3.7.6. Расчет бескаркасных конических крыш.

3.7.6.1. Расчет настила.

Расчетная толщина настила бескаркасной конической крыши , м, определяется из условия устойчивости оболочки по формуле:

, (30)

где - угол наклона образующей крыши к горизонтальной плоскости.

Номинальная толщина настила бескаркасной конической крыши , м, определяется по формуле:

, (31)

где - припуск на коррозию, м.

Расчетная нагрузка на крышу , МПа, определяется по формуле:

, (32)

где - вес металлоконструкций крыши, МН;

- вес оборудования на крыше, МН;

- вес теплоизоляции на крыше, МН;

- расчетная снеговая нагрузка на поверхности земли, МПа. Расчетная снеговая нагрузка на поверхности земли определяется согласно СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденному приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787;

- нормативное значение вакуума, МПа;

= 0,85 при D 60 м;

= 1,0 при D > 100 м;

= 0,85 + 0,00375 · (D - 60) - в промежуточных случаях;

D - диаметр резервуара, м;

, , - коэффициенты сочетаний для длительных нагрузок, назначаемые в соответствии с СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденным приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787 (подпункты 6.2, 6.3); для основной по степени влияния нагрузки = 1, для остальных = 0,95.

Формулы (30) - (32) применимы:

для углов 30°;

при выполнении условия: r / () > 274.

3.7.6.2. Расчет узла сопряжения крыши и стенки.

Узел крепления крыши к верху стенки выполняется по одному из вариантов, приведенных на рисунке 10 настоящего Руководства по безопасности. В расчетное сечение включается кольцевой элемент жесткости, а также прилегающие участки крыши и стенки.

Узел сопряжения крыши со стенкой рассчитан на прочность при действии кольцевого растягивающего усилия. При этом размеры поперечного сечения , , выбираются в соответствии с условиями:

, (33)

где - выделенная на рисунке 10 настоящего Руководства по безопасности площадь поперечного сечения уторного узла крыши. Размеры участков стенки , , определяются по формуле:

. (34)

Размеры участков настила крыши , , определяются по формуле:

. (35)

В резервуарах, работающих с внутренним избыточным давлением, узел сопряжения крыши со стенкой рекомендуется также проверять на устойчивость в случае действия кольцевого сжимающего усилия. При этом размеры поперечного сечения выбираются в соответствии с выполнением следующего условия:

, (36)

где - момент инерции расчетного поперечного сечения относительно вертикальной оси "y-y", совпадающей с осью стенки, (см. рисунок 10);

E - модуль упругости стали;

- вес металлоконструкций крыши, МН;

- вес оборудования на крыше, МН;

- вес теплоизоляции на крыше, МН;

, , - коэффициенты сочетаний для длительных нагрузок, назначаемые в соответствии с СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденным приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787 (пп. 6.2, 6.3); для основной по степени влияния нагрузки = 1, для остальных = 0,95. Рекомендуемое соединение крыши со стенкой приведено на рисунке 10 настоящего Руководства по безопасности.

- размеры участков стенки; - размеры участков настила
крыши; - минимальная толщина настила бескаркасной
конической крыши; t - толщина стенки

Рисунок 10. Соединение крыши со стенкой (не приводится)

3.7.7. Каркасная коническая крыша.

3.7.7.1. Каркасные конические крыши применяются для резервуаров диаметром от 10 до 25 м.

3.7.7.2. Рекомендуется, чтобы угол наклона образующей крыши к горизонтальной поверхности находился в пределах от 4,76° (уклон 1:12) до 9,46° (уклон 1:6). Номинальная толщина настила составляла не менее 4 мм.

3.7.7.3. Крепление настила крыши к верху стенки осуществляется в соответствии с рисунком 11в настоящего Руководства по безопасности, через кольцевой уголок жесткости с минимальным размером 63 x 5 мм.

3.7.7.4. Рекомендуется, чтобы площадь поперечного сечения узла сопряжения крыши со стенкой (с учетом участвующих в работе площадей поперечных сечений стенки и настила) обеспечивала восприятие растягивающих или сжимающих усилий от внутреннего давления или внешней нагрузки на крышу.

3.7.7.5. При выполнении крыши во взрывозащищенном исполнении рекомендуется:

приварку настила выполнять в соответствии с пунктом 3.2.5 настоящего Руководства по безопасности;

площадь поперечного сечения узла сопряжения крыши со стенкой определять в соответствии с пунктом 3.7.10 настоящего Руководства по безопасности.

3.7.7.6. Каркас конической крыши может быть ребристым или ребристо-кольцевым.

3.7.7.7. Каркасные конические крыши изготавливаются 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 выполняется из отдельных листов, крупногабаритных карт или рулонируемых полотнищ, а два диаметрально-противоположных элемента каркаса раскреплены в плане диагональными связями.

3.7.8. Каркасная купольная крыша.

3.7.8.1. Купольная крыша представляет собой радиально-кольцевую каркасную систему, образующую поверхность сферической оболочки.

3.7.8.2. Купольные крыши применяются для резервуаров объемом свыше 5000 и диаметром от 25 до 65 м.

3.7.8.3. Рекомендуемый радиус кривизны сферической поверхности купольной крыши в пределах от 0,8 · D до 1,5 · D, где D - диаметр резервуара.

3.7.8.4. Каркасные купольные крыши изготавливаются:

обычным исполнением в виде щитов, состоящих из соединенных между собой элементов каркаса и настила;

взрывозащищенного исполнения в виде отдельных элементов каркаса и настила, не приваренного к каркасу. В каркасных крышах взрывозащищенного исполнения листовой настил прикреплен только к окаймляющему элементу стенки по периметру крыши. Катет сварного шва в соединении между настилом и кольцевым элементом жесткости принимают равным не более 5 мм. Площадь поперечного сечения узла сопряжения крыши со стенкой определяется в соответствии с пунктом 3.7.10 настоящего Руководства по безопасности.

3.7.8.5. Опирание крыши на стенку резервуара рекомендуется выполнять с устройством опорного кольца по рисунку 11 настоящего Руководства по безопасности.

а) узел соединения с опорным кольцом прямоугольного
сечения; б) узел соединения с усиливающим кольцом и опорным
кольцом прямоугольного сечения; в) узел соединения
с опорным элементом из уголкового профиля; г) узел
соединения с опорным кольцом таврового сечения

Рисунок 11. Узлы соединения каркасных конических
или купольных крыш со стенкой (не приводится)

3.7.9. Расчеты каркасных крыш.

3.7.9.1. Каркас крыши представляет собой систему радиальных и кольцевых балок. Количество радиальных балок определяется по конструктивным соображениям с учетом неравенства: . Результат округляется до числа, кратного четырем.

3.7.9.2. Моделирование и расчеты крыш на все комбинации нагрузок рекомендуется производить методом конечных элементов. Расчетная схема включает все несущие стержневые и пластинчатые элементы, предусмотренные конструктивным решением. Если листы настила не приварены к каркасу, то в расчете учитываются только их весовые характеристики.

3.7.9.3. Модель крыши учитывает деформативность ее внешнего опорного контура, т.е. включает элементы уторного узла, верхний участок стенки высотой и кольцевой участок настила крыши шириной . При этом минимальные размеры , определяются подпунктом 3.7.6.2 настоящего Руководства по безопасности.

3.7.9.4. Элементы и узлы крыши запроектированы таким образом, чтобы максимальные усилия и деформации в них не превышали предельных значений по прочности и устойчивости, регламентируемых СП 16.13330.2011 "Свод правил "СНиП II-23-81*. Стальные конструкции", утвержденным приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 79, и СНиП 2.03.06-85 "Алюминиевые конструкции" (для алюминиевых крыш).

3.7.10. Каркасные взрывозащищенные крыши.

3.7.10.1. Рекомендуется, чтобы каркасные крыши взрывозащищенного исполнения удовлетворяли положениям подпунктов 3.7.2, 3.7.9 настоящего Руководства по безопасности, а также были рассчитаны на действие двух дополнительных сочетаний нагрузок, которые включают помимо веса конструкций и теплоизоляции внутреннее избыточное давление с коэффициентами надежности по нагрузке 1,25 (гидро- и пневмоиспытания) и 1,6 (аварийный режим).

3.7.10.2. Рекомендуемые условия для взрывозащищенных крыш:

а) D 15 м;

б) 9,5° (уклон крыши меньше или равен 1:6);

в) листовой настил крепится только к окаймляющему элементу стенки по периметру крыши односторонним угловым швом с катетом не более 5 мм;

г) конструкция узла сопряжения стенки и крыши в соответствии с одной из схем, приведенных на рисунке 10;

д) площадь сечения , , выделенного на рисунке 10, выбирается в соответствии с условиями:

, (37)

где R - расчетный параметр, определяемый формулой (8);

- вес листов настила крыши, МН;

- вес стенки, МН;

- вес оборудования на стенке, МН;

- вес оборудования на крыше, МН;

- вес теплоизоляции на стенке, МН;

- вес крыши, МН;

- вес теплоизоляции на крыше, МН.

3.7.10.3. Если положения подпункта 3.7.10.2 не обеспечены, взрывозащищенная крыша рассчитывается в следующей последовательности:

а) выполняется конечно-элементный геометрически нелинейный расчет крыши на действие комбинаций нагрузок, включающих действие избыточного давления:

1,25p для гидро- и пневмоиспытаний,

1,6p для условий аварии.

В расчетную модель рекомендуется включать настил и каркас крыши;

б) определяются реактивные усилия, передаваемые на шов крепления настила к опорному кольцу крыши и проверяется его прочность по СП 16.13330.2011 "Свод правил "СНиП II-23-81*. Стальные конструкции", утвержденному приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 79;

в) крыша является взрывозащищенной, если конструкция узлов сопряжения стенки и крыши, стенки и днища резервуара, а также размеры сварного шва сопряжения настила крыши с кольцевым элементом жесткости удовлетворяют следующим условиям:

прочность шва сопряжения стенки и настила крыши обеспечена в условиях гидро- и пневмоиспытаний;

прочность шва сопряжения стенки и настила крыши не обеспечена в условиях аварии;

прочность узла сопряжения стенки с окрайкой днища для всех расчетных сочетаний нагрузок обеспечена, т.е. выполняется условие:

, (38)

где - избыточное давление, при котором происходит разрушение уторного шва крыши (1,2p < < 1,6p).

Прочность узла сопряжения стенки с окрайкой днища в условиях аварии не проверяется, если резервуар оборудован анкерными устройствами, предотвращающими его подъем при аварийном избыточном давлении.