Đường kính và chiều cao nào phù hợp cho bồn chứa 20.000 m3: Phương pháp định cỡ cho bồn chứa lắp ghép bằng bu lông
Tạo vào 09.09
Đường kính và chiều cao nào phù hợp cho bể 20.000 m3: Phương pháp định cỡ cho bể lắp ghép bằng bu lông
Một bồn chứa 20.000 m³ là hình trụ, vì vậy đường kính và chiều cao được tính từ cùng một phương trình thể tích: V bằng π chia bốn nhân bình phương đường kính nhân chiều cao. Một bồn chứa 20.000 m³ có đường kính khoảng 48 m với chiều cao chất lỏng 11 m, hoặc đường kính khoảng 40 m với chiều cao chất lỏng 16 m, và câu trả lời thực tế là phương án phù hợp với mặt bằng và giữ các cẩu nâng trong giới hạn của công trường. Các tấm panel bulông rộng khoảng 1,2 m, vì vậy kích thước cuối cùng rơi vào bội số của panel, và 300–500 mm khoảng không an toàn cộng với mái che và tải trọng gió và tuyết phải được cộng thêm trên chiều cao chất lỏng.
Một kỹ sư dự án được yêu cầu bố trí 20.000 m³ trên một khu đất thường bắt đầu bằng một bảng tính và biểu đồ cẩu, và đó là trực giác đúng đắn. Thể tích được cố định bởi quy trình, nhưng đường kính và chiều cao là các biến tự do, và sự phân chia giữa chúng quyết định chi phí móng, diện tích mái, ứng xử gió và động đất, việc chọn cẩu tại công trường và liệu bồn có thể được mở rộng sau này hay không. Một bồn bulông giúp việc này dễ dàng hơn so với bồn hàn, vì vỏ được lắp ráp từ các tấm chế tạo tại nhà máy; nó cũng ràng buộc điều đó, vì đường kính và chiều cao cuối cùng phải rơi vào bội số của tấm thay vì bất kỳ con số nào mà bảng tính tạo ra. Do đó, đường kính và chiều cao nào phù hợp với một bồn 20000 m3 là câu hỏi về khu đất và cẩu trước khi là câu hỏi về thể tích, và sự phân chia giữa hai biến này quyết định chi phí móng, diện tích mái và liệu bồn có thể được mở rộng sau này hay không.
Hình học: một phương trình, hai biến số
Bắt đầu từ thể tích hình trụ và sau đó để công trình chọn phương án phân chia. Đối với bể hình trụ đứng, dung tích bằng π chia cho bốn, nhân với bình phương đường kính, nhân với chiều cao chất lỏng, vì vậy chiều cao chất lỏng bằng bốn lần thể tích chia cho π nhân với bình phương đường kính. Do đó, một dung tích 20.000 m³ được tính toán gần đúng như sau: với đường kính 40 m, chiều cao chất lỏng khoảng 16 m; với đường kính 36 m, khoảng 20 m; với đường kính 32 m, khoảng 25 m; và với đường kính 48 m, khoảng 11 m. Do đó, sơ đồ mà hầu hết các dự án lựa chọn là một bể rộng có đường kính 36–48 m với chiều cao chất lỏng 11–20 m, không phải là một bể mảnh. Hai yếu tố cần cộng thêm vào chiều cao chất lỏng là khoảng trống an toàn, thường là 300–500 mm hoặc hơn để mức chất lỏng không thể tràn khi có sóng dâng, và kết cấu mái, mà đối với bể bulông là một hình nón nông hoặc một vòm trắc địa bằng nhôm được tham chiếu theo AWWA D108 và API 650 với tải trọng gió và tuyết lấy từ ADM 2015 hoặc ASCE 7-10. Nói cách khác, đường kính và chiều cao nào phù hợp với một bể 20000 m3 được quyết định bởi một phương trình này, và câu trả lời hình học là một hình trụ rộng có đường kính 36–48 m với chiều cao chất lỏng 11–20 m phía trên khoảng trống an toàn.
Bội số tấm panel: tại sao số bước lại như vậy
Một bồn bắt bu-lông không có đường kính tùy ý. Các tấm có chiều rộng khoảng 1,2 m, và thân bồn được xây từ các tấm nguyên vẹn quanh một vòng tròn, vì vậy đường kính thực tế là bội số của chiều rộng tấm và chiều cao thực tế là số nguyên các đai. Đối với đường kính 40 m, chu vi cần khoảng 105 tấm loại 1,2 m; đối với đường kính 36 m, khoảng 95 tấm; và chiều cao sau đó được chia cho chiều cao đai, vì vậy mức chất lỏng 16 m trên các tấm 1,2 m là khoảng 13 đai và mức 24 m là khoảng 20 đai. Việc kiểm tra dung tích được chạy lại trên các kích thước đã hiệu chỉnh để xác nhận bồn vẫn đáp ứng 20.000 m³, và phần dung tích dư nhỏ được giữ làm biên thiết kế thay vì bị cắt bớt bằng cách cắt lại tấm. Đây cũng là lý do tại sao một bồn bắt bu-lông dễ mở rộng: thêm một đai tấm sẽ tăng chiều cao thêm một chiều cao tấm, và việc thêm tấm vào chu vi là khả thi trong cùng hệ thống, vì vậy thiết kế nên được vẽ với đai mở rộng trong tâm trí ngay cả khi nó không được mua hôm nay. Đường kính và chiều cao nào phù hợp với một bồn 20000 m3 theo góc độ tấm chính là đường kính được liệt kê và số nguyên các đai nằm trong giới hạn cần cẩu, và việc kiểm tra dung tích sau đó được chạy lại trên những con số đã hiệu chỉnh đó.
Móng, mái và gió: những giới hạn thực sự ảnh hưởng
Phương án cao và mảnh thường là phương án phải đối mặt với các công trình dân dụng, chứ không phải phương án phải đối mặt với thể tích. Một bồn có đường kính 32 m chứa 20.000 m³ đứng với chiều cao chất lỏng khoảng 25 m, điều này tạo ra diện tích chịu gió lớn trên thân bồn, cần giàn giáo cao hơn và cẩu nâng cao hơn, đồng thời nhân lên chiều cao đầu ra của máy bơm và giá đỡ đường ống. Một bồn có đường kính 40–48 m chứa cùng thể tích thì chiều cao chất lỏng là 11–16 m, điều này giảm chiều cao thành bồn và tải trọng gió lên thân bồn nhưng tăng diện tích mái, do đó tải trọng tuyết và thoát nước mái trở thành các kiểm tra chi phối, và bồn chiếm nhiều diện tích đất hơn. Khi mặt bằng không bằng phẳng, đường kính lớn hơn sẽ dễ dàng hơn, vì móng có thể là một vòng bê tông hoặc bản sàn đổ trong một lần; khi mặt bằng có hạn chế về địa kỹ thuật, bồn cao hẹp có thể cần đóng cọc, điều này thường thay đổi câu trả lời nhiều hơn bất kỳ lập luận nào về lớp lót.
Đặc điểm kỹ thuật
Thông số | Giá trị / Phạm vi điển hình | Ghi chú |
Dung tích thiết kế | 20.000 m³ | Cộng thêm khoảng không an toàn và độ dốc đáy |
Đường kính điển hình | 36–48 m | Theo điều kiện thực tế; bội số của tấm panel |
Chiều cao chất lỏng điển hình | 11–20 m | Rộng nông hoặc cao hẹp |
Chiều rộng tấm | ~1,2 m | Tấm ghép bu lông sản xuất tại nhà máy |
Độ dày tấm | 3–12 mm theo thiết kế | Chống ăn mòn được xử lý bằng lớp lót, không phải độ dày |
Khoảng trống an toàn | 300–500 mm trở lên | Dung sai sóng dâng và bọt |
Mái | Mái vòm nhôm hoặc hình nón AWWA D108 / API 650 | Tải trọng theo ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Lớp lót men | Nung chảy 820–930 °C, 0,25–0,45 mm | Kiểm tra tia lửa 1500 V DC, pH 1–14 |
Hoàn thiện nội thất | Ra < 0,8 µm | Bề mặt có thể làm sạch |
Nền móng | Vòng bê tông hoặc đế phẳng với độ lún được kiểm soát | Chi tiết neo theo tải trọng gió |
Biến các con số thành dự án
Khi hình học đã được xác định, các chi tiết quyết định liệu bồn chứa có dễ sở hữu hay không. Một nhiệm vụ 20.000 m³ trong dịch vụ nước thường là bồn thép phủ men thủy tinh: men được nung chảy ở 820–930 °C, dày 0,25–0,45 mm, định mức trên 3.450 N/cm², được kiểm tra tia lửa ở 1500 V DC, chịu được pH 1–14 và được định mức cho 30 năm trở lên, với bề mặt có Ra dưới 0,8 µm. Các mối nối được bắt mặt bích với gioăng EPDM và bu lông cấp 8.8, do đó vỏ bồn có thể được siết lại mô-men và sau đó nâng cao hoặc mở rộng, đây là ưu điểm thực tế so với bồn hàn ở kích thước này. Khi nước có tính ăn mòn hoặc địa điểm nằm ven biển, lớp lót epoxy liên kết nóng chảy ở 180–280 µm theo AWWA C550 với thử nghiệm phun muối trên 4000 giờ là giải pháp thay thế, và khi chứng nhận nước uống thúc đẩy lựa chọn, tài liệu NSF/ANSI 61 và WRAS áp dụng cho các bề mặt tiếp xúc với nước.
Dự án tiêu biểu
Dự án | Vị trí | Sản phẩm | Dung tích | Phạm vi |
Bể chứa nước thô đường kính lớn | Namibia | Bể GFS | 44.900 m³ | cung cấp và giám sát thi công |
Bể chứa nước chữa cháy, hai bể | Tứ Xuyên, Trung Quốc | Bể chứa nước chữa cháy GFS | 8.930 m³ | cung cấp và giám sát thi công |
Bể chứa nước uống | Indonesia | Bể chứa nước uống GFS | 21.099 m³ | cung cấp và giám sát thi công |
Năng lực kỹ thuật của Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) đã thiết kế và chế tạo bồn chứa lắp ghép bằng bu lông từ năm 2008. Là nhà sản xuất bồn thép tráng men nung chảy (GFS) đầu tiên tại Trung Quốc, công ty sở hữu gần 200 bằng sáng chế liên quan đến men, sản xuất khoảng 300.000 tấm thép phủ men mỗi năm, đã hoàn thành hơn 30.000 dự án lắp đặt và cung cấp bồn chứa cho hơn 100 quốc gia. Cơ sở sản xuất mới rộng 150.000 m² được bổ sung nhằm nâng cao công suất sản xuất, và các bồn đơn lẻ được cung cấp với dung tích lên đến 60.000 m³. Hoạt động sản xuất được vận hành theo ISO 9001 và ISO 45001, với chứng nhận sản phẩm bao gồm NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI và EUROCODE, và thiết kế tham chiếu theo AWWA D103-09, AWWA C550 và NFPA khi ứng dụng yêu cầu.
Đối với nhiệm vụ 20.000 m³, điều này thường có nghĩa là một bồn GFS ghép bu lông với đường kính và chiều cao được đặt theo mặt bằng, các tấm xoay một phần tư được sắp xếp theo phân chia vận chuyển, bản vẽ mái và móng phù hợp với tải trọng gió và tuyết, cùng gói giám sát lắp bu lông và kiểm tra rò rỉ cho công trường.
Câu hỏi thường gặp
Q1: Đường kính và chiều cao nào cho chính xác 20.000 m³?
A1: Nhiều tổ hợp đáp ứng được. Khoảng 48 m đường kính với 11 m chất lỏng, 40 m đường kính với 16 m, 36 m đường kính với 20 m và 32 m đường kính với 25 m đều cho gần 20.000 m³; việc lựa chọn phụ thuộc vào mặt bằng, cần cẩu và nền móng, và con số cuối cùng rơi vào bội số của chiều rộng tấm panel.
Q2: Tôi nên chọn rộng và nông hay cao và hẹp?
A2: Rộng và nông làm giảm chiều cao thành bể và tải trọng gió lên vỏ bể nhưng tăng diện tích mái, tải trọng tuyết và diện tích chiếm đất. Cao và hẹp làm giảm diện tích mặt bằng và diện tích mái nhưng tăng tải trọng gió lên vỏ bể và chiều cao nâng cẩu. Địa kỹ thuật nền móng thường quyết định điều này.
Q3: Tôi cần bao nhiêu khoảng trống an toàn (freeboard)?
A3: Dung sai sóng dâng và bọt từ 300–500 mm là điểm khởi đầu phổ biến cho dịch vụ cấp nước, tăng lên ở nơi hình thành bọt, nơi mực nước dao động do bơm đóng cắt, hoặc nơi bể sẽ được nâng lên mức phục vụ cao hơn sau này.
Q4: Tôi có thể chính xác với một bồn chứa bulong?
A4: Chiều cao chất lỏng là một số nguyên của các khóa học và đường kính là một số nguyên của các tấm xung quanh một vòng tròn, vì vậy dung tích được giao gần nhưng hiếm khi giống hệt với mục tiêu. Thiết kế theo thể tích tối thiểu yêu cầu và để các tấm cung cấp phần còn lại.
Q5: Một bồn chứa 20.000 m³ có thể được làm lớn hơn sau này không?
A5: Có trên một bồn chứa bulong. Các khóa học bổ sung nâng cao vỏ, các tấm bổ sung mở rộng dấu chân hoặc có thể thêm một bồn chứa song song, điều này tránh việc thay thế dân dụng hoàn toàn mà một bồn chứa hàn cùng kích thước sẽ cần.
Q6: Đường kính lớn hơn có thay đổi thiết kế nắp không?
A6: Có. Diện tích mái chi phối tải trọng tuyết, khả năng thoát nước và kết cấu mái, và đối với mái vòm tham chiếu AWWA D108 và API 650, các trường hợp tải trọng đến từ ADM 2015 hoặc ASCE 7-10, vì vậy bể rộng nông và bể cao hẹp không có cùng thiết kế mái.
Một bồn chứa 20.000 m³ là một bài toán hình học đơn giản với đáp án phù hợp theo địa hình: thể tích quyết định tích số đường kính - chiều cao, chiều rộng tấm panel quyết định kích thước cuối cùng, mặt bằng và cần cẩu quyết định cách chia tách, còn các trường hợp tải trọng móng và mái sẽ xác nhận điều đó. Trong dịch vụ cấp nước và xử lý nước thải, thân bồn thường là bồn thép tráng men nung kết nối bu-lông hoặc bồn epoxy, được chọn vì mối nối có thể siết lại lực và lớp lót có tuổi thọ hàng thập kỷ thay vì chu kỳ sơn lại. Hãy gửi dung tích, giới hạn mặt bằng và tải trọng công trường, chúng tôi sẽ phản hồi đường kính, chiều cao và số đai với phạm vi mái, móng và kiểm tra rò rỉ.
Trao đổi với Kỹ sư
Gửi dung tích yêu cầu, kích thước lô đất và giới hạn chiều cao, dữ liệu gió và tuyết, điều kiện địa chấn và nền móng, khả năng cẩu tại công trường, và tính chất hóa học của chất lỏng. Chúng tôi sẽ trả về khuyến nghị đường kính và chiều cao cùng số lượng đai và tấm, kiểm tra tải trọng mái và nền móng, và bộ bản vẽ và thông số kỹ thuật cho hồ sơ của bạn.
WhatsApp