Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів (стр. 5 из 12)

, (51)

Де

. (52)

1.10 Розрахунок опорної обичайки

Розрахунок опорної обичайки проводять для робочих умов і умов випробувань. Розрахункові навантаження в перерізі

слід приймати відповідно до таблиці 3. Для перерізу використовують розрахункові навантаження, які діють на рівні поверхні ґрунту (в перерізі ).

1.10.1 Розрахунок зварного шва, який з’єднує корпус колони з опорною обичайкою

Міцність зварного шва (рисунок 2, переріз

) перевіряють за формулою

, (53)

Де

- подовжня напружина, МПа;

- товщина зварного шва в місці приварення до корпуса колони опорної обичайки, яка дорівнює меншої з товщин корпуса колони та опорної обичайки, мм;

- коефіцієнт міцності зварного шва [1];

– допустима напружина для опорної обичайки при розрахунковій температурі, МПа;

– згинальний момент від дії вітрового навантаження в перерізі , Н мм.

1.10.2 Розрахунок на стійкість опорної обичайки в зоні отворів

Стійкість опорної обичайки в зоні отворів (переріз

) перевіряють в робочих умовах та умовах випробування за формулою

, (54)

- розрахункове осьове стискальне зусилля, яке діє на фундамент, Н;

– згинальний момент від дії вітрового навантаження в основі колонного апарата, Н мм;

- допустиме осьове стискальне зусилля для опорної обичайки, Н;

– допустимий згинальний момент для опорної обичайки, Н мм;

- внутрішній діаметр конічної обичайки в розрахунковому перерізі, мм;

– безрозмірні коефіцієнти.

Отвори діаметром менше

при розрахунку за формулою (54) не враховуються.

Для розрахункового перерізу визначають безрозмірні коефіцієнти за формулами

, (55)

Де

– відповідно площа, найменший момент опору та координата центра ваги найбільш ослабленого поперечного перерізу.

Допустиме осьове стискальне зусилля і допустимий згинальний момент для гладкої циліндричної обичайки слід розраховувати відповідно за формулами (38) і (45).

Допустиме осьове стискальне зусилля для конічної обичайки визначають за формулою

, (56)

Де

– відповідно площа, найменший момент опору та координата центра ваги найбільш ослабленого поперечного перерізу.

- ефективний діаметр конічної обичайки при осьовому стисненні та згині, мм.

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови міцності для гладкої конічної обичайки слід визначати за формулою

, (57)

Де

виконавча товщина конічної обичайки опори, мм;

- добавка для компенсації корозії та ерозії до розрахункової товщини стінки обичайки опори, мм;

- половина куту розтвору при вершині конічної обичайки, град.

Допустиме осьове стискальне зусилля визначають за умови стійкості в межах пружності за формулою

, (58)

Де

- модуль подовжньої пружності матеріалу конічної обичайки опори при розрахунковій температурі, МПа

Ефективний діаметр конічної обичайки при осьовому стисненні та згині визначають за формулою

, (59)

Де

- внутрішній діаметр більшої основи конічної обичайки опори, мм.

Допустимий згинальний момент для гладкої конічної обичайки визначають за формулою (45).

Допустимий згинальний момент за умови міцності визначається за формулою

, (60)

а допустимий згинальний момент за умови стійкості в межах пружності – за формулою

. (61)

1.10.3 Розрахунок довжини перехідної частини опорної обичайки з корозійностійкої сталі

Для теплоізольованої опорної обичайки розрахункову допустиму температуру в місці стику перехідної та опорної обичайок визначають за формулою

, (62)

Де

– коефіцієнти лінійного розширення матеріалів відповідно перехідної та опорної обичайок, 1/ºС;

- допустиме осьове стискальне зусилля на опорну обичайку в робочих умовах, Н;

- допустимий згинальний момент на опорну обичайку в робочих умовах, Н·мм;

- модуль подовжньої пружності матеріалу перехідної обичайки, МПа.

Значення величин

визначають при температурі, яку розраховують за формулою

. (63)

Різниця температур в днищі та допустимої в місці стику складає

. (64)

Розрахункова довжина перехідної частини обичайки складає

. (65)

Виконавчу довжину перехідної обичайки

, мм, визначають за формулою

(66)

і приймають кратною 100 мм.

2. Практична частина

2.1 Розрахунок колонного апарату на міцність та стійкість

2.1.1 Вихідні дані

Внутрішній діаметр колонного апарата

, мм . 1000

Висота колонного апарата

, мм . .15000

Висота опорної обичайки

, мм . 2000

Відстань від центра ваги 1-го зверху обслуговуючого майданчика до поверхні ґрунту

, мм ..14000

Відстань від центра ваги 2-го зверху обслуговуючого майданчика до поверхні ґрунту

, мм . 9600

Відстань від центра ваги 3-го зверху обслуговуючого майданчика до поверхні ґрунту

, мм ..2500

Маса колонного апарата, кг, при товщині стінки

=8 мм

– в робочих умовах

. ..6550

– в умовах випробувань

. 15200

– в умовах монтажу з ізоляцією та внутрішніми пристроями

.5150

– в умовах монтажу без ізоляції і внутрішніх пристроїв

3700

Матеріал корпуса. сталь марки 10Х17Н13М2Т

Матеріал опори сталь Ст3сп5

Робочий тиск в апараті

, МПа 0,8