🗊Презентация Расчет аппаратов на ветровую нагрузку

Расчет аппаратов на ветровую нагрузку

Высотные колонные аппараты и печи, установленные на открытом воздухе

Расчет аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмического воздействия производится согласно: ГОСТ Р 51273-99 (2006) «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий»: ГОСТ Р 51274-99 (2006) «Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность». Согласно этим документам расчету на ветровую нагрузку подлежат аппараты, устанавливаемые на открытой площадке. Расчету на сейсмическое воздействие подлежат аппараты, предназначенные для установки в районах с сейсмичностью 7 и более баллов по шкале Рихтера. При этом может рассчитываться как отдельно стоящий аппарат, так и групповые аппараты, установленные на общем фундаменте и жестко связанные в горизонтальном направлении.

Цель расчета в курсовом проекте: - проверка прочности и устойчивости корпуса колонного аппарата в сечении В-В под совместным воздействием давления Ррас (внутреннего или наружного), осевой сжимающей силы F от собственного веса и изгибающего момента МV, возникающего от ветровых нагрузок (в курсовом проекте сечение В-В совмещается с сечением Г-Г, рисунок 5.4); - проверка прочности сварного шва (сечение Г-Г) под воздействием изгибающего момента МV и осевой сжимающей силы F. При этом следует учесть, что в опорной обечайке избыточное давление отсутствует (Ррас = 0); - проверка устойчивости опорной обечайки в наиболее ослабленном отверстиями сечении (сечение Д-Д) под воздействием изгибающего момента МV и осевой сжимающей силы F. - расчет элементов опорного узла в месте присоединения нижнего опорного кольца (сечение Е-Е) под воздействием изгибающего момента МV и осевой сжимающей силы F: а) определение ширины нижнего опорного кольца (проверка прочности бетона); б) расчет на прочность анкерных болтов (определение внутреннего диаметра резьбы анкерных болтов). Необходимость в проверке прочности и устойчивости возникает вследствие того, что толщина стенки корпуса была определена только под действием внутреннего или наружного расчетного давления, без учета дополнительного воздействия осевой сжимающей силы и изгибающего момента, напряжения от которых могут достигать больших величин и привести к разрушению колонного аппарата.

Определение веса колонного аппарата и осевой сжимающей силы

Методика расчета веса колонного аппарата и осевой сжимающей силы Определение веса колонного аппарата и осевой сжимающей силы осуществляется по следующей методике для трех расчетных условий Для рабочих условий ( υ=1) вес i-го участка колонного аппарата рассчитывается по формуле   Gi1 = Gк.i + Gиз.i + Gр.ж.i + Gвн.y.i + 0,18∙Gк. ,  где Gк,i - вес стального корпуса и опорной обечайки колонны на i-м участке, Н; Gиз,i – вес изоляции на i-м участке, Н; Gр.ж,i – вес рабочей жидкости на i-м участке, Н; Gвн.y.i – вес внутренних устройств на i-м участке, Н; 0,18∙Gк.i - вес штуцеров, площадок, люков, который в КП принимаем равным 18 % веса Gк.i. Вес материала корпуса и опоры аппарата определяется по формуле   Gk.i = Gцил.i + Gдн.i ,   где Gцил.i – вес металла цилиндрической части i-го участка аппарата, Н; Gдн.i – вес металла днища i-го участка аппарата, Н. Теплоизоляционный материал выбирается по таблице в зависимости от рабочей температуры, после чего определяется толщина изоляции Sиз исходя из диаметра аппарата и рабочей температуры.

Для условий испытаний (υ=2 ) вес i-го участка рассчитывается следующим образом Для условий испытаний (υ=2 ) вес i-го участка рассчитывается следующим образом   Gi2 = Gk.i + Gиз.i + Gв.i + Gвн.y.i + 0,18·Gк.i ,   где Gв.i - вес воды на i-м участке, Н. Для условий монтажа (υ=3 ) в КП принимаем, что аппарат пустой, без изоляции, но с обслуживающими площадками и штуцерами. Вес i-го участка в этом случае определяется по формуле   Gi3 = Gк.i+ 0,18·Gк.i .  

Определение ветровых нагрузок Одна из задач при проведении расчета колонного аппарата от ветровых нагрузок заключается в определении непосредственно силы ветра (ветровой нагрузки). При этом если несущие конструкции зданий и строительных сооружений обычно рассчитывают в предположении действия установившегося ветра, такое предположение оказывается недостаточным при расчете вертикальных цилиндрических аппаратов нефтеперерабатывающих заводов, устанавливаемых на открытом воздухе. При этом установившийся ветер в гибких высоких сооружениях цилиндрической формы, кроме статического действия, которое зависит от изменения средних скоростей ветра по высоте колонны, вызывает колебания, перпендикулярные к направлению потока ветра. Для аппаратов колонного типа следует принимать во внимание также динамические нагрузки, накладывающиеся на установившийся поток ветра, которые возникают от воздействия порывов ветра, наиболее интенсивных у поверхности земли из-за наличия неровностей и препятствий. Порывы ветра вызывают пульсацию скорости воздушных потоков.

Определение периода основного тона собственных колебаний аппарата Для аппаратов постоянного сечения период собственных колебаний Т, с определяется для трех расчетных условий работы по формуле где , Е – модуль упругости материала колонны при расчетной температуре tрас, Н/м2 ; J – момент инерции верхнего основного металлического сечения аппарата относительно центральной оси, м4; Н – общая высота колонны, м; JF – минимальный момент инерции подошвы фундамента, м4; СF – коэффициент неравномерности сжатия грунта, определяется по данным инженерной геологии, при отсутствии таких данных GF = 6*107 Н/м3

Определение ветровой нагрузки на каждом участке Ветровая нагрузка состоит из двух составляющих: - статической (по ГОСТ Р 51273 – 99 (2006) это средняя составляющая ветровой нагрузки); - динамической (по ГОСТ Р 51273 – 99 (2006) – это пульсационная составляющая ветровой нагрузки). Таким образом, ветровая нагрузка Рi на i-м участке для трех расчетных условий находится как сумма двух слагаемых: Pi st - средняя составляющая ветровой нагрузки на i-м участке, Н; Pi dyn - пульсационная составляющая ветровой нагрузки на i-м участке, Н. где

Определение расчетного изгибающего момента от ветровой нагрузки Расчетный изгибающий момент от ветровой нагрузки МV и сейсмической нагрузки МR согласно стандарту должен определятся для всех расчетных сечений и для трех расчетных условий. В учебных работах значения изгибающих моментов находятся только для сечений Г-Г, Д-Д и Е-Е.

При отсутствии точных данных о форме площадки изгибающий момент определяется следующим образом где х0 - высота от поверхности земли до расчетного сечения, м; xj – координаты площадок – высота от поверхности земли до j-й площадки, м; К – аэродинамический коэффициент определяют в зависимости от наличия исходных данных о форме площадки (в практической работе принимаем, что форма площадки неизвестна, тогда К= 0,85); ΣАр - сумма площадей всех проекций профилей j –й площадки на плоскость, перпендикулярную направлению ветра, м2 ; АJ – площадь, ограниченная контуром j –й площадки, м2.

Проверка на прочность и устойчивость стенки корпуса аппарата

Расчет опорной обечайки Опорную обечайку проверяют на прочность и устойчивость для рабочего условия (υ=1) и условия испытания(υ=2). Расчет опорной обечайки заключается в выборе стандартной опоры и проверке: прочности сварного шва, соединяющего корпус колонны с опорной обечайкой в сечении Г-Г; устойчивости опорной обечайки в зоне отверстия (сечение Д-Д). Прежде чем рассчитывать опорную обечайку, необходимо выбрать тип опоры.

Проверка устойчивости опорной обечайки

Методика определения допускаемой осевой сжимающей силы Согласно ГОСТ Р 52857.2-2007 допускаемое сжимающее усилие [F] определяется по формуле где [F]п - допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности вычисляют по формуле

В учебных расчетах принимаем, что для колонного аппарата, расчетная схема которого представляет упруго-защемленный стержень, В учебных расчетах принимаем, что для колонного аппарата, расчетная схема которого представляет упруго-защемленный стержень, lпр =2lр=2Н, где Н – высота колонны, м.

Расчет элементов нижнего опорного узла Расчет нижнего опорного узла заключается: в выборе марки бетона для фундамента; определении ширины нижнего опорного кольца из условия, чтобы напряжения сжатия, передаваемые от него на фундамент, были меньше допускаемых; проверке на прочность и устойчивость всех элементов опорного узла (верхнего и нижнего опорных колец, ребер, опорной обечайки в месте соединения с верхним опорным элементом) при заданных их размерах.

Расчет анкерных болтов