2. Программа и пример расчета усилий и моментов, действующих на колонные аппараты, от ветрового и сейсмического воздействия
2.1. Программа расчета усилий и моментов, действующих на колонные аппараты, от ветрового и сейсмического воздействия и ввод исходных данных
Программа расчета усилий и моментов, действующих на колонные аппараты, от ветрового и сейсмического воздействия составлена на алгоритмическом языке Borland Pascal Version 7.0, Borland International Inc. и позволяет выполнять расчеты вертикальных колонных аппаратов постоянного сечения, а также колонн переменного диаметра. При этом число участков с различным диаметром или с различной толщиной стенки не должно превышать трех.
Ввод исходных данных отображается на экране монитора и позволяет многократно редактировать исходные данные. Пример ввода исходных данных для колонного аппарата, имеющего два участка различного сечения с четырьмя площадками обслуживания, приведен на рис. 2.1-2.4.
Рис. 2.1. Ввод общих исходных данных для колонного аппарата
Метками обозначается редактируемое значение, а в столбце пояснений указывается размерность редактируемой величины и возможные пределы ее изменения. Переход к вышележащей или нижележащей строке таблицы исходных данных осуществляется с помощью клавиш пульта или . Для продолжения ввода исходных данных необходимо использовать клавишу PgDn.
Ввод исходных данных для первого и второго участков, считая сверху вниз по высоте аппарата, приведен на рис. 2.2 и 2.3.
Рис. 2.2. Ввод исходных данных для первого участка колонного аппарата
Рис. 2.3. Ввод исходных данных для второго участка колонного аппарата
Исходные данные для площадок обслуживания вводятся в порядке сверху вниз по высоте аппарата. Координата площадок обслуживания измеряется от поверхности земли (с учетом высоты фундамента). Пример ввода координат площадок обслуживания приведен на рис. 2.4 – 2.6.
Рис. 2.4. Ввод исходных данных для первой площадки обслуживания
Рис. 2.5. Ввод исходных данных для четвертой площадки обслуживания
После ввода всех исходных данных и их проверки выполняют расчет. Результаты расчета для просмотра удобнее отобразить на дисплее. Выбор отображения результатов расчета приведен на рис. 2.6.
Для отображения результатов расчета на страницах приложения к проекту необходимо предварительно записать результы в виде файла, присвоить ему имя, а затем открыть его в формате “Microsot Word” с преобразованием файла из текста MS-DOS.
Рис. 2.6. Выбор отображения результатов расчета
Приложение следует начинать с новой страницы с указанием наверху слова “ПРИЛОЖЕНИЕ” и его обозначения буквами русского алфавита. Под ним в скобках для обязательного приложения пишут слово “Обязательное”. Приложение должно иметь заголовок, который записывается симметрично относительно текста с прописной буквы отдельной строкой.
2.2. Пример расчета усилий и моментов, действующих на колонные аппараты, от ветрового и сейсмического воздействия
Пример расчета усилий и моментов, действующих на колонные аппараты, от ветрового и сейсмического воздействия приведен в приложении А.
Результаты расчета позволяют определить относительное перемещение центра тяжести аппарата, расчетный изгибающий момент и нагрузку от веса аппарата в любом его расчетном сечении Х от поверхности земли.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Берковский М. А. и др. Алгоритмизация расчета на прочность колонных аппаратов с помощью ЭВМ. - М.: ЦИНТИХИМнефтемаш, 1973.-86 с.
2. Лащинский А. А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник/ Под ред. А. Р. Толчинского.- Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1981. - 382 с.
3. ГОСТ 14249- 84. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. - Издательство стандартов, 1984. -21 с.
4. ГОСТ 2515-82. Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность. - Издательство стандартов, 1982. - 22 c.
5. ГОСТ Р 51273-99. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий. - Издательство стандартов, 1999. -15 с.
6. ГОСТ Р 51274-99. Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность. - Издательство стандартов, 1999. -19 c.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Исходные данные и результаты расчета колонного аппарата на действие ветровой и сейсмической нагрузки
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Высота колонны от поверхности земли ...... 20.0000 м
Коэффициент неравномерности сжатия грунта. 60.00000
Сейсмический коэффициент ................ . 0.10000
Скоростной напор ветра .................... 0.00038 МН/м^2
Доля ветрового момента в расчетном
ветровом моменте .......................... 1.00000
Число площадок обслуживания ............... 4
Число участков аппарата разного диаметра .. 2
Исходные данные для участка 1
Высота участка ............................ 18.0000 м
Модуль нормальной упругости ..... .... 200000.0 МПа
Исполнительная толщина стенки
участка колонны ........................... 0.01000 м
Прибавка на коррозию ...................... 0.00200 м
Внутренний диаметр участка аппарата ....... 2.00000 м
Наружный диаметр участка аппарата ......... 2.17000 м
Вес участка аппарата ...................... 0.0600 МН
Исходные данные для участка 2
Высота участка ............................ 2.0000 м
Модуль нормальной упругости ...... ... 200000.0 МПа
Исполнительная толщина стенки
участка колонны ........................... 0.00800 м
Прибавка на коррозию ...................... 0.00200 м
Внутренний диаметр участка аппарата ....... 2.00000 м
Наружный диаметр участка аппарата ......... 2.01600 м
Вес участка аппарата ...................... 0.0100 МН
Координаты от поверхности
земли площадки обслуживания 1... 18.0000 м
Координаты от поверхности
земли площадки обслуживания 2... 14.0000 м
Координаты от поверхности
земли площадки обслуживания 3... 10.0000 м
Координаты от поверхности
земли площадки обслуживания 4... 6.0000 м
Продолжение
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
Момент инерции сечения колонны на участке 1......... 0.02544
Момент инерции сечения колонны на участке 2......... 0.01902
Внутренний диаметр опорного кольца, м................ 1.94000
Наружный диаметр опорного кольца, м.................. 2.21600
Момент инерции подошвы фундамента, м^4............... 1.56745
Коэффициент динамичности при сейсмической нагрузке .. 2.50000
Период собственного колебания колонны, С............. 0.64287
Сейсмический коэффициент в основании аппарата ....... 0.06220
Коэффициент динамичности при ветровой нагрузке ...... 1.59586
Коэффициент пульсации скорости ветра ................ 0.85620
Таблица 1
-------------------------------------------------------------------¬
¦ Расстояние от середины ¦ Относительное перемещение ¦ Коэффициент ¦
¦ участка колонны до ¦ центра тяжести участка, ¦ бетта ¦
¦ поверхности земли, м ¦ 1/МН.м ¦ ¦
+------------------------+---------------------------+-------------+
¦ 19.1000 ¦ 0.0115 ¦ 0.9325 ¦
¦ 17.3000 ¦ 0.0103 ¦ 0.7987 ¦
¦ 15.5000 ¦ 0.0092 ¦ 0.6682 ¦
¦ 13.7000 ¦ 0.0081 ¦ 0.5431 ¦
¦ 11.9000 ¦ 0.0069 ¦ 0.4257 ¦
¦ 10.1000 ¦ 0.0058 ¦ 0.3181 ¦
¦ 8.3000 ¦ 0.0047 ¦ 0.2226 ¦
¦ 6.5000 ¦ 0.0037 ¦ 0.1413 ¦
¦ 4.7000 ¦ 0.0026 ¦ 0.0763 ¦
¦ 2.9000 ¦ 0.0016 ¦ 0.0300 ¦
¦ 1.9000 ¦ 0.0010 ¦ 0.0131 ¦
¦ 1.7000 ¦ 0.0009 ¦ 0.0105 ¦
¦ 1.5000 ¦ 0.0008 ¦ 0.0082 ¦
¦ 1.3000 ¦ 0.0007 ¦ 0.0062 ¦
¦ 1.1000 ¦ 0.0006 ¦ 0.0045 ¦
¦ 0.9000 ¦ 0.0005 ¦ 0.0030 ¦
¦ 0.7000 ¦ 0.0004 ¦ 0.0018 ¦
¦ 0.5000 ¦ 0.0003 ¦ 0.0009 ¦
¦ 0.3000 ¦ 0.0002 ¦ 0.0003 ¦
¦ 0.1000 ¦ 0.0001 ¦ 0.0000 ¦
-------------------------+---------------------------+--------------
Продолжение
Таблица 2
-------------------------------------------------------------------¬
¦ Статическая состав- ¦ Динамическая состав- ¦ Приведенное относи- ¦
¦ ляющая ветровой ¦ ляющая ветровой ¦ тельное ускорение ¦
¦ нагрузки, МН. ¦ нагрузки, МН. ¦ центра тяжести ¦
+---------------------+----------------------+---------------------+
¦ 0.00162 ¦ 0.00127 ¦ 0.19727 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00146 ¦ 0.00123 ¦ 0.17755 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00129 ¦ 0.00119 ¦ 0.15792 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00113 ¦ 0.00115 ¦ 0.13841 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00098 ¦ 0.00110 ¦ 0.11909 ¦
¦ ! !
¦ 0.00082 ¦ 0.00104 ¦ 0.10002 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00067 ¦ 0.00098 ¦ 0.08124 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00051 ¦ 0.00091 ¦ 0.06281 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00037 ¦ 0.00082 ¦ 0.04478 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00022 ¦ 0.00071 ¦ 0.02721 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00002 ¦ 0.00006 ¦ 0.01767 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00002 ¦ 0.00006 ¦ 0.01578 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00002 ¦ 0.00006 ¦ 0.01390 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00002 ¦ 0.00006 ¦ 0.01202 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00001 ¦ 0.00005 ¦ 0.01015 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00001 ¦ 0.00005 ¦ 0.00829 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00001 ¦ 0.00005 ¦ 0.00644 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00001 ¦ 0.00004 ¦ 0.00459 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00000 ¦ 0.00004 ¦ 0.00275 ¦
¦ ! ! !
¦ 0.00000 ¦ 0.00003 ¦ 0.00091 ¦
----------------------+----------------------+----------------------
Продолжение
Таблица 3
-------------------------------------------------------------------¬
¦ MV ¦ MR ¦ M1 ¦ G ¦ X ¦
+-----------+------------+-------------+------------+--------------+
¦ 0.0026 ¦ 0.0155 ¦ 0.0155 ¦ 0.0060 ¦ 18.2000 ¦
¦ 0.0102 ¦ 0.0155 ¦ 0.0155 ¦ 0.0120 ¦ 16.4000 ¦
¦ 0.0225 ¦ 0.0174 ¦ 0.0225 ¦ 0.0180 ¦ 14.6000 ¦
¦ 0.0390 ¦ 0.0248 ¦ 0.0390 ¦ 0.0240 ¦ 12.8000 ¦
¦ 0.0595 ¦ 0.0322 ¦ 0.0595 ¦ 0.0300 ¦ 11.0000 ¦
¦ 0.0835 ¦ 0.0397 ¦ 0.0835 ¦ 0.0360 ¦ 9.2000 ¦
¦ 0.1107 ¦ 0.0471 ¦ 0.1107 ¦ 0.0420 ¦ 7.4000 ¦
¦ 0.1407 ¦ 0.0546 ¦ 0.1407 ¦ 0.0480 ¦ 5.6000 ¦
¦ 0.1729 ¦ 0.0620 ¦ 0.1729 ¦ 0.0540 ¦ 3.8000 ¦
¦ 0.2071 ¦ 0.0695 ¦ 0.2071 ¦ 0.0600 ¦ 2.0000 ¦
¦ 0.2110 ¦ 0.0703 ¦ 0.2110 ¦ 0.0610 ¦ 1.8000 ¦
¦ 0.2150 ¦ 0.0711 ¦ 0.2150 ¦ 0.0620 ¦ 1.6000 ¦
¦ 0.2189 ¦ 0.0720 ¦ 0.2189 ¦ 0.0630 ¦ 1.4000 ¦
¦ 0.2228 ¦ 0.0728 ¦ 0.2228 ¦ 0.0640 ¦ 1.2000 ¦
¦ 0.2268 ¦ 0.0736 ¦ 0.2268 ¦ 0.0650 ¦ 1.0000 ¦
¦ 0.2308 ¦ 0.0744 ¦ 0.2308 ¦ 0.0660 ¦ 0.8000 ¦
¦ 0.2348 ¦ 0.0753 ¦ 0.2348 ¦ 0.0670 ¦ 0.6000 ¦
¦ 0.2388 ¦ 0.0761 ¦ 0.2388 ¦ 0.0680 ¦ 0.4000 ¦
¦ 0.2428 ¦ 0.0769 ¦ 0.2428 ¦ 0.0690 ¦ 0.2000 ¦
------------+------------+-------------+------------+---------------
MV - расчетный ветровой момент в сечении с координатой X от поверхности земли, МН.м;
MR - расчетный сейсмический момент в сечении с координатой X, МН.м;
M1 - момент с учетом ветрового и сейсмического момента, МН.м;
G - нагрузка от веса аппарата, МН.