Вопросы для самопроверки:

1. Дайте определение днищам.

2. Какие виды днищ вы знаете?

3. Как ведется расчет днищ?

Практическое занятие № 7. Расчет вертикальных аппаратов на ветровую нагрузку.

Цель - ознакомить студентов с расчетом на ветровую нагрузку

Вертикальные колонные аппараты, устанавливаемые на открытых площадках, следует рассчитывать на прочность и устойчивость с учетом действия ветровых нагрузок, если отношение H/D > 5 или H/D ≤ 5, но Н ≥ 10 м. Ниже приведена методика расчета, разработанная на основании ОСТ 26-487-72,

Расчет включает следующие этапы: определение расчетных усилий от ветровой нагрузки; определение размеров опорного кольца, проверку корпуса и опорной обечайки на устойчивость.

Обозначения:

М_в— ветровой момент, МН•м;

N₁ — осевая нагрузка от массы пустого аппарата, МН;

N₂ — осевая нагрузка от массы аппарата в рабочих условиях или при гидравлическом испытании, МН;

D₃ и D₁ — наружный и внутренний диаметры опорного кольца, м;

D₂ — диаметр окружности под фундаментные болты, м;

D_н — наружный диаметр аппарата, м;

D_но — наружный диаметр опорной обечайки, м;

F_к = 0,785 (D₃² – D₁²) — площадь опорного кольца, м²;

- момент сопротивления площади опорного кольца, м³;

Н — полная высота аппарата, м.

П ри H/D ≥ 15 расчетную схему аппарата принимают в виде консольного стержня с жесткой заделкой, а при H/D < 15 - в виде консольного упругозащемленного стержня (рис. 74).

Рисунок 74 – Схема к расчету на ветровую нагрузку.

Определение расчетных усилий от ветровой нагрузки. Колонный аппарат по высоте условно разбивают на n участков с высотой h_i = 10 м, на каждый из которых действует ветровый напор.

Ветровую нагрузку q_i, распределенную непрерывно по высоте каждого участка, заменяют сосредоточенными горизонтальными силами Р_i, приложенными в середине каждого из выделенных участков.

Ветровой момент (МН·м), действующий в расчетном сечении m-m на высоте х₀ от основания аппарата, определяют как с моментов от ветровых нагрузок на каждый участок:

(7.1)

где n₀ — число участков, расположенных выше расчётного сечения; Р₁, Р₂, . . ., Р_i — сосредоточенные горизонтальные силы, действующие на выделенные зоны, МН.

Р_i = 0,6β_iq_iD_нh_i; (7.2)

здесь β_i – коэффициент увеличения скоростного напора; q_i – нормативный скоростной напор ветра на i-м участке, МПа.

β_i = 1 + εm_i , (7.3)

где ε — коэффициент динамичности определяемый по графику (рис. 142, а) в зависимости от периода собственных колебаний Т, который вычисляют по формулам, приведенным в ОСТ 26-487 —72 или работе [23] (ε = 1 при Т ≤ 0,2с и ε = З при Т >4 с); m_i — коэффициент пульсаций скоростного напора, определяемый по графику (рис. 142, б) в зависимости от расстояния х_i до уровня земли.

q_i = qθ_i ; (7.4)

здесь q — нормативный скоростной напор ветра на высоте над поверхностью земли до 10 м для заданного района монтажа аппарата (принимают от 270 до 1000 Па - [23]); θ_i — поправочный коэффициент на возрастание скоростных напоров для высоты более 10 м (принимают по графику - рис. 142, в).

Определение размеров опорного кольца. Внутренний D₁ и наружный D₃ диаметры опорного кольца выбирают из таблиц ОСТ 26-467-72 в зависимости от внутреннего диаметра аппарата.

Толщина опорного кольца

, (7.5)

где b — расстояние от выступающей части кольца до наружного диаметра опорной обечайки; σ_max — максимальное напряжение сжатия на опорной поверхности кольца.

; (7.6)

здесь М_в1 — ветровой момент, действующий в сечении опоры и определяемый по формуле (IХ-31) при х₀ = 0.

Проверка на устойчивость корпуса колонны и опорной обечайки. Толщину корпуса определяют из условия работы под рабочим давлением (или в вакууме), а затем выполняют проверку по формуле (II-19) для опасного сечения:

. (7.7)

Для корпуса опасно сечение m—m, проходящее несколько выше места соединения его с днищем.