TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ.................................................................5

1.1. Các thông số thiết kế......................................................................................5
1.2. Các tiêu chuẩn áp dụng..................................................................................5
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU BỂ................................................6

2.1. Nhiệm vụ thiết kế...........................................................................................6
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế mái bể..............................................................6
2.2.1. Các phương án mái bể.............................................................................6
2.2.2. Lựa chọn phương án mái bể....................................................................6
2.3. Lựa chọn phương án thiết kế thân bể và đấy bể............................................6
2.4. Các chi tiết công nghệ bể chứa trụ.................................................................7
2.4.1. Các loại van và cửa bể............................................................................7
2.4.2. Cầu thang thành bể..................................................................................8
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THÂN, ĐÁY BỂ THEO API 650.............................................9

3.1. Thiết kế thân bể theo tiêu chuẩn API650.......................................................9
3.1.1. Tính toán sơ bộ các phương án kích thước bể........................................9
3.1.2. Thiết kế chiều dày thân bể theo phương pháp điểm thiết kế biến
thiên.................................................................................................................13
3.2. Thiết kế kết cấu đáy bể..............................................................................19
3.2.1. Tính toán chiều dày đáy bể...................................................................19
3.2.2. Tính toán tấm vành khăn.......................................................................19
3.3. Tính toán vành gia cường chống gió............................................................21

3.3.1. Xét điều kiện thiết kế vành chống gió..................................................21
3.3.2. Tính toán tiết diện vành chống gió........................................................24
3.4. Thiết kế kết cấu mái bể................................................................................24
3.4.1. lựa chọn kết cấu mái bể.........................................................................24


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

3.4.2. Xác định kích thước cơ bản của mái.....................................................24
3.4.3. Tải trọng tác dụng lên mái....................................................................25
3.4.4. Thiết kế cột đỡ.......................................................................................26
3.4.5. Thiết kế giàn vì kèo mái bể...................................................................27
3.4.6. Thiết kế xà gồ vòng...............................................................................29
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA KẾT CẤU BẰNG PHẦN MỀM...............33

4.1. Tải trọng tác dụng vào bể chưa....................................................................33
4.1.1. Hoạt tải mái...........................................................................................33
4.1.2. Áp lực nước...........................................................................................33
4.1.3. Áp lực dầu.............................................................................................33
4.1.4. Áp suất âm............................................................................................33
4.1.5. Áp suất dương......................................................................................33
4.1.6.Tải trọng gió...........................................................................................33
4.1.7. Tổ hợp tải trọng.....................................................................................35
4.1.8. Mô hình kết cấu.....................................................................................36
4.1.9. Kết quả suất nội lực...............................................................................38
4.2. Tính toán kiểm tra kết cấu bể.......................................................................41

4.2.1. Tính toán thiết kế cột đỡ mái................................................................41
4.2.2. Tính toán thiết kế liên kết nút giàn vì kèo............................................42
4.2.3. Tính toán kiểm tra ứng suất bể..............................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................45

DANH MỤC BẢNG BI
Bảng 1. 1 Các thông số thiết kế bể chứa..............................................................3
Y
Bảng 3. 1 Bảng tổng hợp theo phương án 1.......................................................10
Bảng 3. 2 Bảng tổng hợp theo phương án 2........................................................11


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

Bảng 3. 3 Bảng tổng hợp theo phương án 3.......................................................12
Bảng 3. 4 Bảng tổng hợp chiều dày đoạn thân bể thứ 1.....................................13
Bảng 3. 5 Bảng tổng hợp chiều dày thân bể phương án 1..................................16
Bảng 3. 6 Bảng tổng hợp chiều dày thân bể phương án 2..................................17
Bảng 3. 7 Bảng tổng hợp chiều dày thân bể phương án 3..................................18
Bảng 3. 8 Chiều cao quy đổi các lớp thân bể......................................................22
Bảng 3. 9 Hệ số k(z) theo độ cao và địa hình.....................................................25
Bảng 3. 10 Bảng tiết diện kết cấu mái................................................................25

Bảng 4. 1 Hệ số k theo độ cao và dạng địa hình................................................32
Bảng 4. 2 Sơ đồ xác định hệ số khí động............................................................33
Bảng 4. 3 Kết quả tính toán đường hàn sống......................................................40

Bảng 4. 4 Kết quả tính toán đường hàn mép......................................................40

DANH MỤC HÌNH Ả
Hình 2. 1 Chi Tiết cửa xuất...................................................................................7
Y
Hình 3. 1 Tiết diện thanh cánh trên 2L75x75x8..................................26
Hình 3. 2 Tiết diện thanh cánh dưới 2L100x75x8...............................26
Hình 3. 3 Tiết diện thanh đứng L65x65x6..............................................27
Hình 3. 4 Tiết diện thanh xiên L80x80x6...............................................27
Hình 3. 5 Cấu tạo xà gồ.......................................................................................28


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

Hình 4. 1 Mô hình kết cấu bể chứa.....................................................................35
Hình 4. 2 Mô hình cấu tạo bể chứa.....................................................................36
Hình 4. 3 Áp lực gió mái bể................................................................................36
Hình 4. 4 Áp lực nước.........................................................................................37
Hình 4. 5 Áp lực dầu...........................................................................................37
Hình 4. 6 Hình ảnh giá trị F11............................................................................37
Hình 4. 7 Hình ảnh giá trị F22............................................................................37
Hình 4. 8 Hình ảnh giá trị M11...........................................................................38
Hình 4. 9 Hình ảnh giá trị M22...........................................................................38
Hình 4. 10 Giá trị Thanh cánh trên.....................................................................39
Hình 4. 11 Giá trị Thanh cánh dưới....................................................................39
Hình 4. 12 Giá trị thanh xiên..............................................................................39

Hình 4. 13 Giá trị thanh đứng.............................................................................39
Hình 4. 14 Giá trị Vành chắn gió........................................................................39
Hình 4. 15 Giá trị xà gồ.......................................................................................39
Hình 4. 16 Giá trị cột..........................................................................................40
Hình 4. 17 Nút giàn tính toán..............................................................................40
Hình 4. 18 Giá trị σ1............................................................................................42
Hình 4. 19 Giá trị σ2............................................................................................42
Hình 4. 20 Giá trị τ..............................................................................................43


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ
1.1. Các thông số thiết kế
“Thiết kế kỹ thuật bể chứa trụ đứng bằng thép sức chứa V =25.200 m3. TP.
Vũng Tàu”
28000m3

1

Dung tích thiết kế

2

Khả năng chứa


90%

3

Sản phẩm chứa

Xăng/ dầu

4

Trọng lượng riêng của xăng/ dầu

5

Trọng lượng riêng của nước

6

Áp suất dương thiết kế

7

Áp suất âm thiết kế

8

Độ ăn mòn cho phép, CA

9


Ứng suất cho phép trong điều kiện kiểm tra, Sd

160 Mpa

10

Ứng suất cho phép trong điều kiện thử áp lực,
St

171 Mpa

11

Vật liệu thép thành bể, đáy bể

Thép A36

0.8 T/m3
1 T/m3
0.2 T/m2
0.025 T/m2
2 mm

Bảng 1. 1 Các thông số thiết kế bể chứa
1.2. Các tiêu chuẩn áp dụng




TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn tải trọng và tác động

TCXDVN 5575-2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế
API – 650-2013: Welded Tanks for Oil Storage

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU BỂ


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

2.1. Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế kỹ thuật bể chứa trụ đứng bằng thép sức chứa 25200 m3 tại TP.
Vũng Tàu.
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế mái bể
2.2.1. Các phương án mái bể
Bể trụ đứng bằng thép có các phương án mái bể sau:
- Bể chứa trụ đứng bằng thép mái nón
- Bể chứa trụ đứng bằng thép mái treo
- Bể chứa trụ đứng bằng thép mái trụ cầu
- Bể chứa trụ đứng bằng thép mái cầu (mái dome)
- Bể chứa trụ đứng bằng thép mái phao

2.2.2. Lựa chọn phương án mái bể
Phương án thiết kế mái bể được lựa chọn trong đồ án là bể trụ đứng mái
nón hệ thống vì kèo có cột đỡ ở giữa. Loại này rất phổ biến, dễ thi công, lắp ráp
và tương đối kinh tế.
2.3. Lựa chọn phương án thiết kế thân bể và đấy bể
Vật liệu làm thành bể : thép A36, Rc=250MPa, Rk=400MPa

Loại thép tấm A36M (A36), có các đặc tính sau:
- Trọng lượng riêng: γ = 7,85 ( T/m3 )
- Ứng suất thiết kế:

Sd = 160 (MPa)

- Ứng suất cho phép khi thử áp lực: St = 171 (MPa)
- Thân bể, đáy bể được thiết kế bằng các tấm thép 2mx9m. Chiều dày các
thép tấm thân bể có thể thay đổi hoặc không thay đổi dọc theo thành bể. Liên
kết giữa các thép tấm trong cùng một đoạn thân bể là đường hàn đối đầu, liên


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

kết giữa các đoạn thân dùng đường hàn đối đầu, liên kết giữa thân bể và đáy
bể dùng đường hàn góc, liên kết giữa các thép tấm đáy bể dùng đường hàn
góc. Thân bể, đáy bể được thiết kế theo tiêu chuẩn API – 650-2013: Welded
Tanks for Oil Storage.

2.4. Các chi tiết công nghệ bể chứa trụ
2.4.1. Các loại van và cửa bể
2.4.1.1. Các loại van
Để đảm bảo cho quá trình vận hành trên các đường ống xuất và nhập của mỗi bể
chứa được lắp đặt các hệ thống van như sau:
 Trên đoạn ống vào bể có bố trí các loại van một chiều, thiết bị này có chức
năng khống chế chất vận chuyển quay trở lại đường ống nhập khi có sự cố

sảy ra
 Van an toàn tự động đóng khi bể đã nhập đầy
 Các loại van thong khí lắp đặt ở mái và vành ngoài có nhiệm vụ sả khí khi
áp suất trong bể không ở mức an toàn.

2.4.1.2. Các loại cửa bể
Cửa bể là thiết bị phục vụ cho công nhân ra vào khi thi công hoặc hoàn
thiện sửa chữa bể trong đó có các loại cửa như: cửa ra vào, cửa làm sạch…
Trong bể cũng có các loại cổng khác nhau với nhiều chức năng đa dạng phục vụ
cho việc hoạt động ổn định của bể như cổng xuất, cổng nhập, các ống báo mức,
ống kiểm tra nhiệt độ… Vị trí của các cửa và các cổng được đặt ở nhiều vị trí
khác nhau sao cho thích họp với việc vận hành, lắp đặt và sửa chữa.
a. Cửa xuất
Cửa xuất sẽ được thiết kế với các thông số sau (theo bảng 3.16 TC API
650):
Đường kính ngoài của cửa xuất: 426mm với t=16mm
Chiều dài cổ ống xuất 250mm


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

Tâm cổ ống cách đáy 425mm
b. Cửa nhập
Các thông số chủ yếu của cửa nhập bể được thiết kế như sau:
Đường kính ngoài của ống: 120mm
Chiều dày cổ ống: 14mm

Chiều dài cổ ống: 200
Góc dẫn hướng của cổ ống 1350

Hình 2. 1 Chi Tiết cửa xuất
c. Các loại cửa thông khí
Bao gồm cửa thông khí thành bể và thông khí trung tâm giúp bể luôn
thông thoáng với bên ngoài, tạo điều kiện cho mái được hoạt động ốn định như
giảm được áp suất dư hoặc áp suất chân không tác dụng lên mái bể.
Ngoài ra còn có một số loại cửa khác phục vụ cho các mục đích khác
nhau: cửa kiểm tra nhiệt độ bể, cửa phun bọt để chữa cháy, cửa hút cặn, cửa
thông hơi thành bể, cửa ra vào, cửa làm sạch …


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

2.4.2. Cầu thang thành bể
Lựa chọn sơ bộ cầu thang theo quy định trong quy phạm API-650 :
 Chiều rộng bậc thang : 800mm
 Chiều cao bậc thang : 25mm
 Độ dốc cầu thang : 45˚

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THÂN, ĐÁY BỂ THEO API 650
3.1. Thiết kế thân bể theo tiêu chuẩn API650
3.1.1. Tính toán sơ bộ các phương án kích thước bể
3.1.1.1. Chiều cao lợi nhất của bể
Theo B.G.Sukhốp, chiều cao lợi nhất của bể:


H ln =

γ× R kh ×Δ
n1 ×γ 1

(3.1)

Trong đó:
-

Hln: chiều cao lợi nhất của bể (m)
γ: Hệ số điều kiện làm việc (γ = 0.9)
Rkh: Cường độ tính toán của đường hàn đối đầu khi chịu kéo. Lấy
bằng cường độ chịu kéo của vật liệu (Rkh = 400000 kN/m2).
∆: Tổng chiều dày đáy và mái (∆ = 13 mm), chiều dày mái được quy
đổi theo phương pháp tương đương về độ võng của mái và mái thép
có một chiều dày nhất định.
γ1: Tỷ trọng của chất lỏng chứa trong bể (γ1 = 8 kN/m3)
n1: hệ số vượt tải (n1 = 1.5)

Thay số vào công thức ta được:
H ln =

γ× R kh ×Δ
0,9× 400000× 0, 013
=
= 19,748 (m)
n1 ×γ 1
1,5×8



TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

Vậy ta lựa chọn chiều cao H của bể dựa trên tính toán chiều cao lợi nhất
của bể Hln =19,748m
3.1.1.2. Phương án
Chọn H=18m. Ta có :
Đường kính của bể:
D=

4× V
4× 28000
=
= 44,5 (m)
π× Hπ×18

→Chọn D= 45 (m)

3.1.1.3. Tính toán chiều dày thành bể theo phương pháp 1-foot
Thân bể là bộ phận chịu lực chính, gồm nhiều đoạn thép tấm hàn lại. Chiều
cao mỗi đoạn thân chính bằng chiều rộng thép tấm định hình. Thân bể trong
thiết kế ở đây làm bằng thép A36 và có bề rộng 2m.
 Số đoạn thân bể :
n=


H
Hi

(3.2)

Trong đó:
H: Chiều cao của bể (m)
Hi: Chiều cao các đoạn thân bể (Hi = 2 m)
Theo phương pháp 1- foot chiều dầy thành bể được tính toán theo công
thức
 Trong điều kiện kiểm tra
t ud =

4,9.D.(H - 0,3).G
+ CA
Sd

 Trong điều kiện thử áp lực

(3.3)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

t ut =

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ


4,9.D.(H - 0,3)
St

(3.4)

Trong đó :
D : Đường kính bể (m);
H : Khoảng cách từ đáy của mỗi tầng đến mặt thoáng chất lỏng
(m);
Gd : Trọng lượng riêng của dầu trong điều kiện kiểm tra (Gd = 0.8
T/m );
3

Gn : Trọng lượng riêng của nước trong điều kiện thử áp lực ( Gn = 1
T/m );
3

CA : Độ ăn mòn cho phép (CA = 0,002 m);
Sd , St : Ứng suất cho phép trong điều kiện thiết kế và thử áp lực
(Sd = 160 MPa , St = 171 MPa)
Lớp

Hcl,i (m)

1
2
3
4
5
6

7
8
9

16.2
14.2
12.2
10.2
8.2
6.2
4.2
2.2
0.2

td (mm)
19.33
17.15
14.97
12.79
10.61
8.43
6.25
4.07
1.89
Tổng khối lượng

tt (m)
20.27
17.72
15.17

12.62
10.07
7.52
4.97
2.42
-0.13

Chọn t
(mm)
24
20
18
16
14
12
10
8
8

Bảng 3.1 Chiều dày thân bể theo pp 1- foot

Khối lượng
Q (T)
54.2592
45.216
40.6944
36.1728
31.6512
27.1296
22.608

18.0864
18.0864
293.904


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

3.1.2. Thiết kế chiều dày thân bể theo phương pháp điểm thiết kế biến thiên
3.1.2.1. Tính chiều dày đoạn thân bể thứ nhất
Thân bể sẽ được tính toán trong hai trường hợp, kiểm tra và thử áp lực sau
đó lựa chọn giá trị lớn hơn đồng thời gia trị đó phải không nhỏ hơn 6mm (theo
API 650).
 Trong điều kiện kiểm tra:

Công thức tính toán
.1

(3.5)

Trong đó :
D: Đường kính bể (m)
Hcl : chiều mực chất lỏng trong bể (m)
G: trọng lượng riêng của chất lỏng chứa trong bể (G=0,8T/
Sd: Ứng suất cho phép trong điều kiện thiết kế (Sd =
160MPa)
CA: độ ăn mòn cho phép (CA=2mm)

 Trong điều kiện thử áp lực

Công thức tính toán:

�
�4, 9.H.D �
0, 0696.D H �
t tt = �
1, 06 (mm)
�
�
�
�
�
H
St �
� St
�
�

(3.6)
Trong đó:

St: ứng suất cho phép trong điều kiện thử áp lực (St

=171MPa)
G = 1T/m3 là trọng lượng riêng chất lỏng
Vậy ta có :
* Trong điều kiện kiểm tra:



TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

t1d (mm)
19.95

L
669.97

L/H
37.22

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

Kiểm tra
Đúng

h
2000

n
3.147

* Trong điều kiện thử áp:
t1t (mm)
20.90

L

685.74

L/H
38.10

Kiểm tra
Đúng

h
2000

n
2.917

3.1.2.2. Tính toán các đoạn thân bể tiếp theo
Việc tính toán các đoạn thân bể tiếp theo được thực hiện theo phương pháp
một điểm biến thiên song cần kiểm tra điều kiện.
L 1000
<
H
6

(3.7)

Trong đó : L= (500.D.t)^0,5
D: đường kính bể chứa ( m)
t: chiều dày thân bể thứ nhất đã bị ăn mòn (mm)
H: chiều cao bể chứa (m)

Nguyên tắc của quá trình tính toán theo phương pháp một điểm biến thiên:

 Xét giá trị của tỷ số:
n=

h1
R.t1

Trong đó
h1 : chiều cao đoạn đáy bể thứ nhất (=2000mm)
R : bán kính bể chứa (mm)
t1 : bề dày đa bị ăn mòn của tầng tôn sát đáy (mm)

(3.8)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

- Nếu n ≤ 1,375 → lấy t2=t1
- Nếu n ≥ 2,265 → lấy t2=t2a
- Nếu 1,375 ≤ n ≤ 2,265 → giá trị t2 như sau:
�
�
h1
t 2 = t 2a + (t1 - t 2a )× �
2,1�
0,5
� (R × t1 ) ×1, 25 �


(3.9)

Việc tính toán giá trị của t2a được thực hiện nhờ quá trình lặp. Nguyên
tắc của quá trình này như sau.
 Tính toán sơ bộ bề dày của lớp vỏ phía trên (t u ) theo công thức sau: (Công
thức (3.3) và (3.4) trong Phương pháp 1-foot)
Trong điều kiện kiểm tra:
t ud =

4,9× D× (H - 0,3)× G d
+ CA
Sd

Trong điều kiện thử áp lực:
t ut =

4,9× D× (H - 0,3)× G n
St

 Tính toán khoảng cách x từ điểm thiết kế biến thiên với đoạn vỏ đáy theo công
thức sau :
x1 = 0, 61 (R.t u ) + 320.C.H
x 2 = 1000.C.H
x 3 = 1, 22 (R.t u )
x = min(x1 , x 2 , x 3 )

Trong đó :
tu: bề dày đã bị ăn mòn theo 2 điều kiện kiểm tra và thử áp (mm)
[K 0,5 .(K -1)]

C=
(1+ K1,5 )


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

K=

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

t1
tu

t1 : chiều dày đã bị ăn mòn của tầng tôn phía dưới (mm)
H : chiều cao chất lỏng thiết kế đối với đáy tầng tôn đang tính
(m)
 Tính toán bề dày nhỏ nhất của lớp vỏ phía trên theo điều kiện kiểm tra và thử
áp lực theo công thức sau :

Trong điều kiện kiểm tra:
x �
�
4,9× D× �
H× Gd
�
1000 �
�
tu =

+ CA
Sd

(3.10)

Trong điều kiện thử áp lực:
x �
�
4,9× D× �
H× Gn
�
1000 �
�
t tx =
St

(3.11)

 Các bước tính toán được lặp lại liên tục cho tới khi giá trị t x và tu xấp xỉ bằng
nhau ( trong 2 điều kiện kiểm tra và thử áp). Đó là chiều dày lớp vỏ phía trên.

Ta có

Lớp
1
2
3
4
5
6

7
8
9

td (mm)

tt(mm)

19.949
20.900
17.655
18.310
15.450
15.731
13.245
13.152
11.040
10.573
8.835
7.994
6.630
5.415
4.425
2.836
2.220
0.258
Tổng khối lượng

Chọn t
(mm)

24
22
20
16
14
12
10
8
8

Khối
lượng(T)
67.824
62.172
56.520
45.216
39.564
33.912
28.260
22.608
22.608
378.684


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ


3.2. Thiết kế kết cấu đáy bể
3.2.1. Tính toán chiều dày đáy bể
Theo API 650-2013 (mục 5.4.1) 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).
Độ dốc tối thiểu của đáy bể là 1/20. Ta chọn độ dốc đáy bể là 1/100
hướng về rốn bể.
3.2.2. Tính toán tấm vành khăn
3.2.2.1. Tính toán chiều dày tấm vành khăn


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

Theo bảng 5-1a mục 5.5.5 API 650-2013 với bể có chiều dày 25< t
<32mm, áp lực thiết kế cho phép  190 MPa, chiều dày tấm vành khăn đáy bể
lấy bằng:
tb = 6 + CA = 6 + 2 = 8 mm
Chọn chiều dày của tấm vành khăn là: 10 mm
3.2.2.2. Tính toán bề rộng tấm vành khăn
Theo mục 5.5.2. của tiêu chuẩn API 650
 Khoảng cách giữa thành trong của bể và mối hàn chồng  600mm .
 Tấm vành khăn phải nhô ra khỏi ít nhất là 50 mm .
 Trong trường hợp độ rộng của tấm vành khăn lớn hơn yêu cầu thì tính toán
theo công thức sau:


215× t b
(H × G)0,5
Trong đó:
tb : là chiều dày của tấm vành khăn (tb=10mm)

(3.12)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

H : là chiều cao chất lỏng thiết kế tối đa (H=18m)
G : là tỷ trọng chất lỏng chứa trong bể (kN/m3)

215× t b
215×10
=
= 566,575(mm)
0.5
0,5
(H
×
G
)
(18×
0,8)
d

Thay số vào (3.12) ta có:
Theo mục 5.4.1 API650-2013 ta có chiều rộng tấm đáy tối thiểu là
1800mm.Để phù hợp với kích thước của tấm thép sản xuất thực tế vì vậy chọn
chiều rộng của tấm vành khăn là 2000 mm, phần nhô ra phía ngoài bể là 200
mm.

3.3. Tính toán vành gia cường chống gió
3.3.1. Xét điều kiện thiết kế vành 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
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

dựa trên việc so sánh giữa chiều cao ổn định của thành bể và chiều cao quy đổi
của thành bể
Bể chứa trụ có thiết kế vành chắn gió trung gian hay không phụ thuộc vào
sự so sánh giữa chiều cao lớn nhất của thành bể không bị biến dạng ( H 1) và
chiều cao quy đổi của thành bể ( Hqd)
 H1 > Hqd : Không cần thiết kế vành chắn gió trung gian
 H1 < Hqd : Cần thiết kế vành chắn gió trung gian

Theo mục 5.9.7.1 API650-2013 ta có chiều cao lớn nhất của thành bể
không bị biến dạng dẻo được tính theo công thức sau:
3


2

190 �
�t � �
H1 = 9,47 * t * � �× � �
�D � �V �

(3.13)

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 ( m)
t : là bề dày tầng bể trên cùng (t =8mm)
D : là đường kính bể thiết kế ( D = 52m)
V : là vận tốc gió giật trong 3s (km/h)
Theo mục 5.2.1[k] API650-2013 ta có vận tốc gió giật 3s được tính theo
công thức sau :
V  190 �

Wtt
Wtc

Trong đó:
Wtt : Áp lực gió tính toán (kPa)
Wtc : Áp lực gió thiết kế (kPa)

(3.14)



TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

Theo tiêu chuẩn 2737-2006 ta có Nghi-Sơn thuộc khu vực III.B
Tra bảng áp lực gió theo bản đồ phân vùng ta có W0=1,25 kPa
Ta có áp lực gió tính toán được tính như sau :
Wtt = W0 + Pa

(3.15)

Trong đó :
W0 : Áp lực gió theo tiêu chuẩn (W0=1,25 kPa)
Pa : Áp lực âm thiết kế (Pa=0,25kPa)
Thay số vào công thức 3.15 ta có :
Wtt  1, 25  0, 25  1,5(kPa)

Theo mục 5.2.1[k] API650-2013 ta có áp lực gió thiết kế Wtc tác dụng lên
bề mặt hình trụ là 1,44 kPa . Thay số vào công thức ta có :
V  190 �

1,5
 193,92(km / h)
1, 44

Thay số vào công thức 3.13 , bỏ qua vận tốc gió giật trong 3s ta có :
3


�8 �
H1  9, 47 �8 � � �  4,57(m)
�52 �

Theo mục 5.9.7.2 API650-2013 ta có chiều cao quy đổi mỗi tầng tôn
của thành bể được tính toán theo công thức sau:
5

�t
�
Wtr = W * �uniform �
�t actual �

Trong đó:
Wtr : là chiều cao quy đổi của mỗi tầng thành bể (m);
W : là chiều cao thực tế của mỗi tầng thành bể (m);

(3.16)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

tuniform : bề dày tầng tôn trên cùng (mm);
tactual : bề dày thực tế của tầng tôn (mm);
Thay số vào 3.16 ta có kết quả như sau :
Lớp


W (m)

tuniform
(mm)

tacual
(mm)

Wtr (m)

1

2

8

30

0.073

2

2

8

28

0.087


3

2

8

24

0.128

4

2

8

22

0.159

5

2

8

18

0.263


6

2

8

16

0.354

7

2

8

14

0.494

8

2

8

10

1.145


9

2

8

8

2.000

10

2

8

8

2.000

Tổng

6.704

Bảng 3. 1 Chiều cao quy đổi các lớp thân bể
Ta có chiều cao quy đổi thành bể Hqd = ΣWtr = 6,704 (m)
Ta thấy chiều cao quy đổi thành bể H qd = 6,704m > H1=4,57m. Theo mục
5.9.7.4 API650-2013 thì bể chứa cần bố trí thêm vành chống gió cách mép trên
4,3m

3.3.2. Tính toán tiết diện vành chống gió
Theo mục 5.9.7.6 API650-2013 ta có mômen chống uốn yêu cầu nhỏ nhất
của vành chống gió được tính theo công thức :


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

2

D 2 �H1 �V �
Z
�� �
17
190 �
�

(3.17)

Trong đó :
Z : Momen kháng uốn yêu cầu nhỏ nhất (cm3)
D : Đường kính bể chứa (D=52m)
H1: Khoảng cách lớn nhất giữa vành chống gió với thép góc
ở đỉnh bể (H1=4,57m)
V : Vận tốc gió giật trong 3s (V=193,92 km/h)
Thay số vào công thức 3.17 , không kể đến gió giật trong 3s ta được :
Z


522 �4,57
 757, 45(cm 3 )
17

Vành chắn gió được đặt ở vị trí cách mép tầng tôn 10, 1 đoạn 4,3m.
3.4. Thiết kế kết cấu mái bể
3.4.1. lựa chọn kết cấu mái bể

Lựa chọn kết cấu mái là mái nón có cột trung tâm đỡ mái.
Kết cấu đỡ mái là hệ thống giàn vì kèo hướng tâm và các giàn vì kèo được
liên kết với nhau ngoài mặt phẳng bằng hệ thống các xà gồ vòng.
3.4.2. Xác định kích thước cơ bản của mái

Theo mục 5.10.2.2 API650-2013 ta có chiều dày tấm mái không nhỏ hơn
5mm. Do đó ta chọn chiều dày tấm mái là 5mm.
Với dàn có độ dốc α=12.5˚ và nhịp dàn là 26m. Ta chọn chiều cao dàn theo
yêu cầu và điều kiện cụ thể h = 5.7 m.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

Liên kết hai đầu dàn : một đầu dàn được liên kết cứng với đầu cột coi như
liên kết ngàm, còn một đầu , một nửa thanh đứng đầu dàn được liên kết vào
thành bể. Các tấm mái được hàn kín với thành bể.
Vật liệu làm dàn mái vì kèo mác thép CCT34 với độ dày t ≤ 20 mm có:

f=2,1x105 KN/m2; fy=2,2x105 KN/m2; fu=3,45x105 KN/m2.

3.4.3. Tải trọng tác dụng lên mái

Trọng lượng tấm mái, với chiều dầy tấm mái là t = 5 mm, vậy trọng lượng
tấm mái trên một mét vuông là :

gm =

7.85

x 0.005 = 0.03925

(T/m2).
Trọng lượng lớp cách nhiệt: gcn = 0.005 (T/m2).
Hoạt tải trên mái : Mái chủ yếu chịu tải trọng trong giai đoạn sữa chữa, lắp
đặt các thiết bị, với hoạt tải là 0.03 (T/m 2 ). Để đảm bảo an toàn hoạt tải mái
được nhân thêm hệ số an toàn 1,2. Khi đó hoạt tải có giá trị là P ht = 0.03x 1,2=
0,036 (T/m2)
Tải trọng gió, ta tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995, do độ dốc
mái rất nhỏ nên tải trọng gió tác dụng lên mái là gió hút.
Áp lực gió được tính theo công thức sau:
W =γ× W O× k × c (kN / cm 2)

(3.18)
Trong đó:
-

W0: giá trị áp lực gió (Phụ lục D và điều 6.4-


TCVN2737:1995);W0=125(daN/m2)
-

k : Hệ số kể tới sự thay đổi gió theo độ cao.(Bảng 5-TCVN 2737-1995)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

-

 : Hệ số độ tin cậy của P, lấy = 1.2

-

c :Hệ số khí động (theo bảng 6-TCVN 2737-1995)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

 W = 1,2*1,25*1,13*(-0.3)= -0,51(kPa) = -0,051(T/m2)

Độ cao(m)/
A
B
C
Địa hình
3
1
0.8

0.47
5
1.07
0.88
0.54
10
1.18
1
0.66
15
1.24
1.08
0.74
20
1.29
1.13
0.8
30
1.37
1.22
0.89
40
1.43
1.28
0.97
50
1.47
1.34
1.03
60

1.51
1.38
1.08
Bảng 3. 2 Hệ số k(z) theo độ cao và địa hình
3.4.4. Thiết kế cột đỡ.
Ta có chiều dài tính toán của cột theo công thức:
L0 = μ.Lc
Trong đó:
L0 : Chiều dài tính toán của cột
μ : Hệ số chiều dài tính toán, ta có cột đầu ngàm và đầu khớp μ = 0,7
Lc: Chiều dài thực tế của cột (Lc = 28,3 m )


L0 = 0,7*28,3 = 19,81 (m)

Ta có công thức xác định độ mảnh gi ới hạn c ủa cột:
(3.22)



L0
r


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ DẦU KHÍ

r

Trong đó:


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BỂ CHỨA DẦU KHÍ

I min
A - bán kính quán tính của mặt cắt tiết diện.

Imin – Mô men quán tính chính nhỏ nhất của m ặt c ắt ti ết
diện, do tiết diện mình chọn là hình vành khăn nên công thức xác
định :
I min 

 4 � d4 �
.D . �
1 4 �
64
� D �

D: đường kính ngoài của mặt cắt tiết diện (m).
d : đường kính trong của mặt cắt tiết diện (m).
A

 2 � d2 �
.D . �
1 2 �
4
� D �

- diện tích mặt cắt tiết diện.


Điều kiện để đảm bảo ổn định: λ > λ0 (chọn λ0 = 120)
L 19,6
r� 0 
 0,1633
0 120

→

(m).

Áp dụng bảng I.8b – Phụ lục trong giáo trình kết cấu thép, cấu kiện
cơ bản của GS.TS. Phạm Văn Hội ta lựa chọn cột có kích th ước nh ư sau:
Bảng 3. 3. Bảng thông kê tiết diện cột.
D (mm)

t (mm)

A (cm2)

P (kg/m)

I (cm4)

W (cm3)

r (cm)

426

9


117.8

92.6

25594.05

1201.6

14.74

3.4.5. Thiết kế giàn vì kèo mái bể.
Ta chọn sơ bộ dàn vì kèo có tiết diện như sau:
Cấu kiện
Thanh cánh
trên
Thanh cánh
dưới

Tiết diện

A (cm2)

2L75x75x8

22.8

2L100x75x8

27