GAmax = GK+GНУ+GВУ+Gиз.+GВ, (101)
где GВ ¾ вес воды.
GВ=((p×(DB)2/4)×HЦ+2×Vд)×(rводы)20×g, (102)
GB = ((3,14×1,22/4)×25,9+2×0,45)×1000×9,81=296,039 кН,
Gmax=410,77+34,207+41,077+28,3+296,039=810,393 кН.
6.2 Выбор опоры
С учетом минимального веса аппарата GА=810,393 кН по ОСТ 26-467-78 выбирается опора 3 типа с кольцевым опорным поясом, показан на рисунке , со следующими основными размерами:
высота опоры H1=2000 мм;
наружный диаметр кольца D1=1480 мм;
диаметр D2=1150 мм;
диаметр Dб=1360 мм;
толщина стенки опоры s1=10 мм;
толщина стенки опоры s2=20 мм;
толщина стенки опоры s3=20 мм;
число болтов zб=16 шт.;
диаметр отверстия под болт d2=35 мм;
диаметр болтов dб=М30.
Рисунок 11 – Конструкция цилиндрической опоры 3 типа
7 Расчет на ветровую нагрузку
Цель расчета: определение расчетных усилий для колонны от ветровых нагрузок.
Исходные данные для расчета:
– высота колонны H=30,3 м;
– коэффициент неравномерности сжатия грунта CF=2×108 H/м3;
– скоростной напор ветра 0,0005 МН/м2;
– модуль продольной упругости Е=1,75×105 МПа;
7.1 Определение периода собственных колебаний колонны
Колонну разбиваем по высоте на три участка. Расчетная схема показана на рисунке 12. Вес участка аппарата принимают сосредоточенным в его середине. Нагрузку от веса аппарата прикладывают вертикально, а ветровую горизонтально.
Рисунок 12 – Расчетная схема колонны
Период основного тона собственных колебаний аппарата переменного сечения следует определим по формуле
T=2×H , (103)
где ai - относительное перемещение центров тяжести участков рассчитываемое по формуле
, (104)
где bi - коэффициент, определяемый по формуле
, (105)
g - коэффициент, определяемый по формуле
, (106)
D , l , m - определяют по формулам:
, (107)
, (108)
, ( 109)
Момент инерции сечения аппарата найдем по формуле
, (110)
м4;
м4;
м4.
Момент сечения подошвы фундамента
, (111)
м4.
Проведем расчет по формулам (102)…(108)
,
,
,
.
,
,
,
,
,
7.2 Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки
При расчете ветровая нагрузка, распределенная непрерывно по высоте аппарата, заменяется сосредоточенными горизонтальными силами Pi, приложенными в серединах участков, как показано на рисунке 12.
Изгибающий момент в расчетном сечении на высоте следует определять по формуле
, (112)
где MvJ - ветровой момент от действия ветра на площадки обслуживания, Н×м.
Ветровая нагрузка на i - м участке
, (113)
Статическая составляющая ветровой нагрузки на i - м участке
, (114)
Динамическая составляющая ветровой нагрузки на i - м участке
(115)
Нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки на середине i - го участка аппарата
, (116)
где q 0 - определяется по ГОСТ Р 51273-99, q0=230 H/м2;
, (117)
для аппаратов круглого сечения K = 0,7.
Коэффициент динамичности x находится в зависимости от параметра
. (118)
Коэффициент динамичности x определяется по формуле
. (119)
Коэффициент пространственной корреляции пульсации ветра n определяют по формуле
. (120)
Приведенное относительное ускорение центра тяжести i - го участка
, (121)
где a i , a n - относительное перемещение i - го и n - го участка при основном колебании
Если X > 10, то
, (122)
Если X £ 10, то m n = 0,6.
Изгибающий момент в расчетном сечении на высоте от действия ветровой нагрузки на обслуживающую площадку следует определять по формуле
, (123)
где АJ - общая площадь, включенная в контур площадки, м2.
Коэффициент cJ по формуле
(124)
Проведем расчет по формулам (111)…(123).
,
,
,
,
,
m2=0,6,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
м2,
,
,
,
,
,
,
,
,
8 Расчёт корпуса аппарата от совместного действия всех нагрузок [5]
Цель расчёта: Проверка аппарата на прочность и устойчивость в результате совместного действия всех нагрузок
Исходные данные:
p – расчётное давление, PR=11 МПа;
D – внутренний диаметр аппарата, D=1200 мм;
s – толщина стенки аппарата, S=50 мм;
c – сумма прибавок к толщине стенки, С=2 мм;
F – расчётное осевое сжимающее усилие в сечении У-У , F = 0,81 МН ;
М – расчётный изгибающий момент в сечении У-У , М = 0,206 МН×м ;
fт – коэффициент прочности кольцевого сварного шва , fт =1;
fp – коэффициент прочности продольного сварного шва , fp=1.
Рисунок 13 – Расчётная схема аппарата
8.1 Проверка корпуса аппарата на прочность
8.1.1 Проведем расчет для рабочего условия
Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле
, (125)
где F – осевое сжимающие усилие при рабочих условиях, F=0,537 МН;
Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле
, (126)
.
Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле
, (127)
МПа.
Рассчитываем эквивалентные напряжения на наветренной стороне по формуле
, (128)
МПа.
Рассчитываем эквивалентные напряжения на подветренной стороне по формуле
, ( 129)
.
Проверяем условие прочности по следующим условиям
- на наветренной стороне
, (130)
124,04 МПа < 145×1 МПа.
- на подветренной стороне
, (131)
124,31 МПа<145 МПа.
Условие прочности выполняются.
8.1.2 Проведем расчет при условии монтажа
Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле
, (132)
где F – осевое сжимающие условие при монтаже, F=0,514 МН;
По ГОСТ Р 51274 – 99 при условии монтажа p=0 МПа.
.
Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле
, (133)
.
Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле
, (134)
МПа.
Рассчитываем эквивалентные напряжения на наветренной стороне по формуле
, (135)
МПа.
Рассчитываем эквивалентные напряжения на подветренной стороне по формуле
, ( 136)
.
Проверяем условие прочности по следующим условиям
- на наветренной стороне
, (137)
0,954 МПа < 145×1 МПа.
- на подветренной стороне
, (138)
6,635 МПа<145 МПа.
Условия прочности выполняются.
8.2 Проверка корпуса аппарата на устойчивость
Проверка устойчивости для рабочего условия и при условии испытания.
Допускаемая сжимающая сила из условия прочности сечения У-У корпуса аппарата определяется по формуле
, (139)
.
Допускаемая осевая нагрузка из условия местной устойчивости формы определяется по формуле
, (140)
MH,
МН.
Допускаемая осевая сжимающая сила из условия устойчивости формы определяется по формуле
, (141)
где l – гибкость аппарата;
,
,
МН,
.
Определяем эквивалентную сжимающую осевую силу по формуле
, ( 142)
.,
.
Определяем допускаемый изгибающий момент из условия прочности
, ( 143)
.
Определяем допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости
, (144)
.
.
Определяем допускаемый изгибающий момент по формуле
, (145)
.
.
Проверяем аппарат на устойчивость от совместного действия нагрузок по условию
, (146)
При условиях испытания
,
Условие выполняется.
При рабочих условиях
Условие устойчивости выполняется, следовательно, аппарат сохраняет прочность и устойчивость под действием совместно действующих нагрузок.
9 Расчет опоры
Цель расчёта: проверка опоры аппарата на прочность и устойчивость.
Исходные данные:
p – расчётное давление, PR=0,11 МПа;
D – внутренний диаметр опоры, D=1200 мм;
s – толщина стенки обечайки опоры, S=8 мм;
c – сумма прибавок к толщине стенки, С=2 мм;
F – расчётное осевое сжимающее усилие в сечениях, F = 0,81 МН ;
М – расчётный изгибающий момент в сечениях, М=0,206 МН×м ;
fт – коэффициент прочности кольцевого сварного шва, fт =1;
fp – коэффициент прочности продольного сварного шва, fp=1.
|
|
|
![]() |
![]() | ![]() ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
Рисунок 14 – Расчётная схема цилиндрической опоры
9.1 Проверка обечайки опоры на прочность
9.1.1 Проведем расчет обечайки для рабочего условия
Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле
, (147)
где F – осевое сжимающие усилие при рабочих условиях, F=0,537 МН;
Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле
, (148)
.
Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле
, (149)
МПа.
Рассчитываем эквивалентные напряжения на наветренной стороне по формуле
, (150)
МПа.
Рассчитываем эквивалентные напряжения на подветренной стороне по формуле
, ( 151)
.
Проверяем условие прочности по следующим условиям
- на наветренной стороне
, (152)
12,1 МПа < 145×1 МПа.
- на подветренной стороне
, (153)
48,61 МПа<145 МПа.
Условие прочности выполняются.
9.1.2 Проведем расчет обечайки при условии монтажа
Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле
, (154)
где F – осевое сжимающие условие при монтаже, F=0,514 МН;
По ГОСТ Р 51274 – 99 при условии монтажа p=0 МПа.
.
Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле
, (155)
.
Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле
, (156)
МПа.
Рассчитываем эквивалентные напряжения на наветренной стороне по формуле
, (157)
МПа.
Рассчитываем эквивалентные напряжения на подветренной стороне по формуле
, ( 158)
.
Проверяем условие прочности по следующим условиям
- на наветренной стороне
, (159)
11,5 МПа < 145×1 МПа.
- на подветренной стороне
, (160)
43,8 МПа<145 МПа.
Условия прочности выполняются.
9.1.3 Проверка прочности сварного шва соединяющего корпус аппарата и опорную обечайку
Проверку прочности проведем по формуле
, (161)
где а – катет сварного шва, а=2 мм;
[s]0 – допускаемое напряжения для материала опоры, [s]0=145 МПа.
,
.
Условие выполняется.
9.1.4 Проверка устойчивости опорной обечайке
Проверку устойчивости в сечение Z-Z проведем по формуле
, ( 162)
где [F] – допускаемое осевое усилие, определяем по ГОСТ 14249, [F]=3,109 МПа;
[M] – допускаемый изгибающий момент, определяем по ГОСТ 14249, [M]=0,867 МН×м;
j1, j2, j3 – коэффициенты , j1=0,99, j2=0,96, j3=0.
0,51£1
Условие выполняется.
9.2 Расчет Элементов опорного узла
9.2.1 Рассчитаем толщину нижнего опорного кольца s1 по формуле
, (163)
где c1 – коэффициент, находится по графику [4], c1=0,85;
b2 – расстояние от обечайки до внешнего края нижнего кольца, b2=125 мм;
[s]A – допускаемое напряжение для материала опоры, [s]A=142 МПа;
b1 – ширина нижнего опорного кольца, b1=330 мм;
Dб – диаметр окружности анкерных болтов, Dб=1360 мм;
s0 – исполнительная толщина обечайки опоры, s0=8 мм.
,
.
Принимаем s1=20 мм.
Библиография
1 ОСТ 26-291-94
2 ГОСТ 14249-89. Нормы метода расчета на прочность
3 ГОСТ 24755-89. нормы и методы расчета на прочность укреплений отверстий
4 ГОСТ Р 51274-99. Сосуды и аппараты колонного типа, нормы и методы расчёта на прочность. – М.: Издательство стандартов, 1999. – 11 с.
Дата: 2019-11-01, просмотров: 212.