4. Расчётная часть

   1. Расчёт веса и массы колонного аппарата.

Масса корпуса

1 участок

где d₁-средний диаметр верхней части аппарата, м;

s-толщина стенки аппарата, м;

h₁-высота участка, м;

где плотность стали кг/м³

2 участок

V₂=V₁; m₂=m₁

3 участок

Где D₃-средний диаметр нижней части аппарата, м;

4 участок

V₄=V₃; m₄=m₃

5 участок

V₅=V₃; m₅=m₃

6 участок

V₆=V₃; m₆=m₃

Масса крышки

Масса днища

Масса внутренних устройств

Масса аппарата

Вес аппарата

Вес участков

4.2. Период основного тона колебаний аппарата.

Период основного тона собственных колебаний аппарата рассчитывается по формуле:

где -весi-того участка аппарата, Н;

-относительное перемещение центров тяжести участков, 1/Н*м;

g- ускорение свободного падения, м/с²;

Н- высота аппарата, м;

Е- модуль упругости, Н/м³

I₁ –экваториальный момент инерции площади сечения верхней части корпуса относительно центральной оси, м⁴;

- коэффициент

- коэффициент неравномерности сжатия грунта, Н/м³

I_F-экваториальный момент инерции подошвы фундамента относительно центральной оси, м⁴;

Расчёт коэффициента

где x_i-расстояние от середины i-того участка до поверхности

земли, м;

-коэффициент, вычисляемый по формуле:

Момент инерции сечения корпуса аппарата

Момент инерции подошвы фундамента

;

Коэффициент

где ;

Вычисление коэффициента

Вычисление величины

4.3. Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки.

Изгибающий момент в расчетном сечении на высоте определяется по формуле:

где - сосредоточенная сила, действующая наi-й участок, Н;

- координата i-ой силы , м;

- расстояние от опасного сечения до поверхности земли, м;

- изгибающий момент от действия ветра на смотровую площадку, .

Расчет силы.

Ветровая нагрузка на i-ом участке:

где - статическая составляющаяi-ой силы, Н;

- динамическая составляющая i-ой силы, Н;

где - нормативное значение статической составляющей, Н/м²;

- площадь поперечного сечения (площадь миделевого сечения), м²;

где - высота участка, м;

- диаметр участка, м;

Тогда:

Если предположить отсутствие пульсаций, то

где -нормативный скоростной напор ветра на высоте 10м над поверхностью земли (дляIV географического района) равный 0,55кПа или 550 Па ;

k- аэродинамический коэффициент, равный 0,7;

-коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора по высоте аппарата от уровня земли, определяется по формуле:

Динамическая составляющая i-ой силы:

где -коэффициент, учитывающий корреляцию пульсаций скорости ветра и частоты колебаний колонного аппарата;

G_i-вес i-ого участка;

-коэффициент динамичности;

- приведенное относительное ускорение центра тяжести i-ого участка;

Коэффициент динамичности определяется в зависимости от другого параметра, пропорционального периоду собственных колебаний аппарата Т(с).

В зависимости от параметра , коэффициент динамичностиопределяется по формуле:

Коэффициент следует определять в зависимости от высоты колонного аппарата Н и значения

При Н=60м и при .

Приведенное относительное ускорение i-ого участка:

Где -относительное перемещениеi-ого и k-ого участков при основном колебании;

- коэффициент, характеризующий пульсации скоростного напора для середины k-ого участка на высоте (при);

Расчет моментов, действующих на смотровые площадки.

где -определяет место расположения смотровой площадки от уровня земли, м;

- площадь миделя сплошной конструкции ограждения и крепления снизу смотровой площадки, м²;

- коэффициент пульсации скоростного напора;

- коэффициенты:

где - диаметр площадки, м;

- высота площадки, м;

4.4 Расчет колонного аппарата на прочность.

Условие прочности

Продольное напряжение на наветренной стороне:

Продольное напряжение на подветренной стороне:

где: -внутренний диаметр колонны в соответствующем расчетном сечении, м;

Р-давление, Па;

s-толщина стенки (исполнительная) в расчетном сечении, м;

c-прибавка на коррозию, м;

Окружное напряжение:

Эквивалентное напряжение на наветренной стороне:

Эквивалентное напряжение на подветренной стороне:

Аппарат рассчитывают на прочность для двух сочетаний нагрузок:

-рабочие условия;

-условия испытаний;

Сочетания нагрузок приведены в таблице:

Условия работы	Давление Р, МПа	Осевое сжимающее усилие, Н	Изгибающий момент М,
Рабочие условия
Условия испытаний

Рабочие условия

Условие прочности выполняется

Условие прочности выполняется

Условия испытаний

Вес жидкости

Вес колонны с жидкостью:

Условие прочности выполняется

Условие прочности выполняется

Условия прочности выполняются.

Данный аппарат все заданные нагрузки выдержит.

4.5. Расчет устойчивости опорной обечайки.