Практики(бакалавры 2 поколение) Часть 1
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
Институт транспорта Кафедра «Транспорт углеводородных ресурсов»
Сооружение и монтаж насосных и компрессорных станций. Часть 1.
методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе студентов
по дисциплине «Сооружение и монтаж насосных и компрессорных станций»
всех форм обучения направления 130500.62 «Нефтегазовое дело»
Тюмень
ТюмГНГУ
2012
Утверждено редакционно – издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета
Составители: Пономарева Татьяна Георгиевна, к.т.н. доцент Давыдов Алексей Николаевич, ассистент
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования
©Тюменский государственный нефтегазовый университет Тюмень, 2012
2
СОДЕРЖАНИЕ
1Методика расчета выбора стрелового крана……………………………………...4
2Расчёт предварительно-напряжённой многопустотной плиты перекрытия..….7
3Расчет траверсы сплошного сечения, работающей на сжатие……………..…11
4Расчет траверсы на изгиб…………………………………………………………14
5Расчёт такелажной оснастки……………………………………………………...16
6Расчёт балочного крана…………………………………………………………...20 Приложения………………………………………………………………………….26
Литература…………………………………………………………………………...34
3
Введение
Цель изучения курса «Сооружение и монтаж насосных и компрессорных станций» является получение студентами теоретических знаний и практических навыков по основам строительного проектирования нефтеперекачивающих и компрессорных станций, установок комплексной подготовки газа, кустовых сборных пунктов нефтепромыслов; по конструкциям основного технологического и энергетического оборудования нефтеперекачивающих и компрессорных станций; по технологии и организации строительно-монтажных работ по возведению нефтеперекачивающих и компрессорных станций УКРГ и КСП; контролю качества строительно-монтажных работ.
1 Методика расчета выбора стрелового крана
Цель работы: Выбрать стреловой кран и определить продолжительность его работы на монтаже железобетонных ферм и плит покрытия компрессорного цеха. Всего устанавливается M1 ферм и M2 плиты покрытия размером 12x3x0,45. Кран доставляется на объект по автомобильной дороге на расстояние L2.
-расстояние между шарниром пяты стрелы и опасной точкой “О”
-расстояние от опасной точки “О” до грузового полиспаста
–высота монтажного горизонта, 4,1м
-монтажный запас, расстояние между ранее установленным и монтируемым элементом, 1м
he - высота монтируемого элемента, 0,4м hт - высота монтажных средств, 1,7м
hо- высота от пяты стрелы крана до опоры монтируемого элемента f - половина толщины стены,0,2 м
B – длина плиты, 6 м
О2 – расстояние по горизонтали от грани ранее установленного элемента до опасной точки “О”, 1 м
О1 - превышение опасной точки “О” над шарниром, 1м
lo - расстояние от центра тяжести устанавливаемого элемента или центра сооружения до опасной точки “О”
hш - превышение шарнира пяты стрелы над уровнем стоянки крана, 1м.
1.Определяем рабочие параметры крана для монтажа плит.
Длина стрелы крана при монтаже плит покрытия (рис. 2.1):
|
, |
(1.1) |
|
где ho – высота от пяты стрелы крана до опоры монтируемого элемента, находится так:
; |
(1.2) |
||||
. |
|
||||
lo - расстояние от центра тяжести устанавливаемого элемента или центра |
|
||||
сооружения до опасной точки “О”, находится так: |
|
||||
|
|
|
|
; |
(1.3) |
|
|||||
|
|
. |
|
||
|
|
||||
4
Рис. 1.1. Схема монтажа плит покрытия |
|
||||||||
Находим тангенс угла наклона стрелы крана: |
|
||||||||
. |
|
|
|
; |
(1.4) |
||||
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||
Исходя из найденных значений, находится необходимая длина стрелы Lск. |
|
||||||||
|
|
|
|
. |
|
||||
|
|
|
|||||||
Вылет стрелы определяется из выражения: |
|
||||||||
; |
|
|
(1.5) |
||||||
Требуемая высота подъема крюка крана при установки плиты покрытия в |
|||||||||
проектное положение: |
|
||||||||
; |
|
|
|
(1.6) |
|||||
По длине стрелы Lск и необходимой грузоподъемности крана Q (табл. П.2.4.) на заданном вылете стрелы Lвс устанавливаем, какие краны удовлетворяют данным условиям.
2.Определяем рабочие параметры крана для монтажа ферм. Находится требуемая высота подъема крюка крана и вылет стрелы при монтаже ферм.
3.Окончательный выбор крана производится на основании сравнения техникоэкономических показателей: продолжительности производства монтажных работ, себестоимости и трудоемкости монтажа 1 т конструкций, а также приведенных удельных затрат.
Определяем продолжительность монтажных работ:
∑ смен, |
(1.7) |
где – общий объем монтажных работ, 11 т;
-эксплуатационная производительность крана в смену, т/смен;
∑- продолжительность монтажа, опробование и демонтажа, где
продолжительность монтажа 2 смены. При этом продолжительность опробования крана принимаем равной 10% от продолжительности монтажа крана.
Сменная эксплуатационная производительность крана:
(1.8)
5
где - грузоподъемность крана при данном вылете стрелы (табл. П2.4.); - коэффициент использования крана по грузоподъемности.
где G – вес монтируемого элемента;
-коэффициент использования крана по времени, для стреловых кранов – 0,85.
-время одного цикла, мин:
(1.9)
где – машинное время цикла, мин; - время, затрачиваемое на выполнение ручных операций (строповка,
расстроповка, установка), мин. Продолжительность ручных операций определяется по справочникам. В среднем брать 30 минут.
Машинное время цикла можно определить по формуле: |
|
; |
(1.10) |
где и – необходимые высоты подъема и опускания крюка, м (табл. П.2.4.);
и- скорости подъема и опускания груза, м/мин (табл. П.2.4.);
-угол поворота стрелы крана для данных условий, град. Наибольший угол поворота стрелы в плане, определяющей размеры рабочей зоны, изменяется от 149 до 250°, увеличиваясь с увеличением базы и вылета стрелы.
-скорость поворота стрелы, 1,5 об/мин;
|
- коэффициент учитывающий совмещение рабочих движений крана |
||
( |
=0,75); |
|
|
|
S – длина пути перемещение крана за 1 цикл, м; |
||
|
- скорость перемещения крана, м/мин (Табл. П.2.4.). |
||
|
|
|
. |
|
|
||
Зная объем монтажных работ, усредненную сменную эксплуатационную производительность, а также продолжительность монтажа, опробование и демонтажа кранов можно определить общую продолжительность монтажных работ.
В результате расчета необходимо произвести выбор стрелового крана с учетом полученных данных и приведенных характеристик в таблице 1.1. Виды и технические характеристики кранов приведены в таблице П.2.4.
Таблица 1.1 Исходные данные по вариантам к заданию (п. 1) и характеристики берем из
(прил. 1).
|
Вар. |
, м |
, м |
, м |
, м |
, м |
П’, |
G, т |
n, |
S, м |
монтажа |
|
т |
об/мин |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, смен |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1 |
4 |
4,1 |
1 |
0,4 |
1,5 |
6,0 |
0,7 |
1,4 |
2 |
2 |
|
2 |
4 |
4,3 |
1 |
0,4 |
1,5 |
7,0 |
0,775 |
1,5 |
3 |
2 |
|
3 |
4 |
4,1 |
1,5 |
0,5 |
1,5 |
8,0 |
0,875 |
1,6 |
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
4 |
|
4 |
4,3 |
|
1,5 |
0,5 |
1,5 |
9,0 |
0,975 |
1,4 |
5 |
2 |
||
5 |
|
4 |
7,1 |
|
1,5 |
0,6 |
1,5 |
10,0 |
1,075 |
1,5 |
6 |
2 |
||
6 |
|
4 |
4,8 |
|
0,5 |
0,6 |
1,6 |
11,0 |
1,125 |
1,6 |
2 |
3 |
||
7 |
|
4 |
4,8 |
|
0,5 |
0,4 |
1,6 |
12,0 |
1,15 |
1,4 |
3 |
3 |
||
8 |
|
5 |
4,3 |
|
0,5 |
0,4 |
1,6 |
13,0 |
1,28 |
1,5 |
4 |
3 |
||
9 |
|
5 |
4,8 |
|
1 |
0,5 |
1,6 |
14,0 |
0,775 |
1,6 |
5 |
3 |
||
10 |
|
5 |
4,2 |
|
1 |
0,5 |
1,6 |
15,0 |
1,075 |
1,4 |
6 |
3 |
||
11 |
|
5 |
4,3 |
|
1 |
0,6 |
1,7 |
6,0 |
1,58 |
1,5 |
9 |
2 |
||
12 |
|
5 |
5,4 |
|
1,4 |
0,6 |
1,7 |
7,0 |
1,35 |
1,6 |
10 |
2 |
||
13 |
|
5 |
5,4 |
|
1,4 |
0,4 |
1,7 |
8,0 |
1,225 |
1,4 |
7 |
2 |
||
14 |
|
5 |
4,3 |
|
1 |
0,4 |
1,7 |
9,0 |
1,7 |
1,5 |
8 |
3 |
||
15 |
|
5 |
4,2 |
|
0,45 |
0,5 |
1,7 |
10,0 |
1,785 |
1,6 |
6 |
3 |
||
16 |
|
6 |
7,2 |
|
0,45 |
0,6 |
1,5 |
11,0 |
1,19 |
1,4 |
3 |
3 |
||
17 |
|
6 |
4,2 |
|
0,45 |
0,6 |
1,5 |
12,0 |
1,87 |
1,5 |
6 |
2 |
||
18 |
|
6 |
4,5 |
|
1,5 |
0,5 |
1,5 |
13,0 |
1,98 |
1,6 |
4 |
3 |
||
19 |
|
6 |
4,5 |
|
1,5 |
0,5 |
1,5 |
14,0 |
1,8 |
1,4 |
8 |
2 |
||
20 |
|
6 |
4,5 |
|
1 |
0,4 |
1,5 |
15,0 |
2,35 |
1,5 |
5 |
3 |
||
21 |
|
6 |
6 |
|
1,2 |
0,6 |
1,6 |
6,0 |
2,5 |
1,6 |
2 |
2 |
||
22 |
|
6 |
6 |
|
1,4 |
|
0,4 |
1,6 |
7,0 |
|
2,73 |
1,4 |
7 |
3 |
23 |
|
8 |
7,1 |
|
1,4 |
|
0,4 |
1,6 |
8,0 |
|
2,8 |
1,5 |
9 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
|
8 |
6 |
|
1,5 |
|
0,5 |
1,6 |
9,0 |
|
2,95 |
1,6 |
10 |
3 |
25 |
|
8 |
7,1 |
|
0,5 |
|
0,5 |
1,6 |
10,0 |
|
3,01 |
1,4 |
5 |
2 |
26 |
|
8 |
7,2 |
|
0,5 |
|
0,6 |
1,7 |
11,0 |
|
3,18 |
1,5 |
7 |
3 |
27 |
|
8 |
7,2 |
|
0,5 |
|
0,6 |
1,7 |
12,0 |
|
3,23 |
1,6 |
8 |
2 |
28 |
8 |
|
4,1 |
|
1 |
|
0,4 |
1,7 |
13,0 |
|
3,4 |
1,4 |
9 |
3 |
29 |
8 |
|
5,4 |
|
1 |
|
0,4 |
1,7 |
14,0 |
|
3,4 |
1,5 |
10 |
2 |
30 |
8 |
|
4,2 |
|
0,45 |
|
0,5 |
1,7 |
15,0 |
|
3,01 |
1,6 |
7 |
3 |
Вывод: Таким образом знание методики расчета выбора стрелового крана можно слегкостью выбрать стреловой кран для монтажа плит перекрытия КС и железобетонных ферм, по еготехническим показателям.
2 Расчёт предварительно-напряжённой многопустотной плиты перекрытия.
Цель работы: В данной работе необходимо определить нагрузки, которые может выдержать плита перекрытия компрессорного цеха, определить площадь сечения арматуры, выбрать арматуру соответствующую расчетному сопротивлению осевому растяжению.
Принимаем плиту покрытия высотой 220 мм (h) с круглыми пустотами. Конструктивная ширина плиты:
|
В = Вn – 10, |
(2.1) |
||
где Bn – ширина плиты: |
Bn = 1490 мм. |
|
||
|
В = Bn – 10 = 1490 – 10 = 1480 мм. |
|
||
Круглые пустоты принимаем диаметром dпус = 159 мм, расстояние между ними |
||||
Sпус = 30 мм. |
|
|
|
|
Количество пустот (n) принимаем: |
|
|||
|
n = B/(dпус + Sпус); |
(2. 2) |
||
n = B/(dпус + Sпус) = 1480/(159 + 30) = 7,8 ≈ 8 шт. |
|
|||
Ширина крайних рёбер (С): |
|
|||
|
|
|
; |
(2. 3) |
|
7 |
|||
|
|
|
||
Расстояние от пустот до наружной поверхности плиты (hn):
|
; |
(2.4) |
|
Расчётная длина плиты (l0):
l0 = lk – 100, |
(2.5) |
где lk – конструктивная длина плиты (5980 мм).
l0 = lk – 100 = 5980 – 100 = 5880 мм.
1.Сечение плиты принимаем как тавровое высотой h = 220 мм, толщиной полки hn
= 30,5 мм.
Ширина верхней полки тавра (bn):
bn = B – 2·15; |
(2.6) |
bn = B – 2·15 = 1480 – 30 =1450 мм.
bn
Х
hn
h ho
20 |
Рис. 2.1. Тавровое сечение Определение несущей способности арматуры: расчёт плиты на прочность
производится по расчётным нагрузкам. |
|
Характеристики тавров берем по (табл. П.2.3) |
|
Кратковременная снеговая нагрузка принимается |
согласно (табл. П.2.2, рис. |
П.2.1) |
|
г. Заводоуковск – зона влажности №3. |
|
S = S0·μ; |
(2. 7) |
S = 100·1 = 100 кгс/м2. |
|
S0 - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии с (табл. П.2.2); S0 = 100 кгс/м2
— коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, μ = 1 (крыша плоская), а для не плоских крыш следует снижать умножением на коэффициент, равный μ = 0,85.
8
|
|
|
|
|
Таблица 2.1 |
|
Определение нагрузок на 1 м2 плиты |
|
|||
|
|
Нормативная |
|
Коэффициент |
Расчётная |
Вид нагрузки |
|
нагрузка qн, |
|
запаса |
нагрузка qр, |
|
|
кгс/м2 |
|
прочности, γf |
кгс/м2 |
|
1. Постоянные нагрузки |
|
|
||
Рубероид 4 слоя 600*0,004 |
|
2,4 |
|
1,2 |
2,88 |
Цем. - песч. стяжка 1800*0,05 |
|
90 |
|
1,3 |
117 |
Керамзит 400*0,2 |
|
80 |
|
1,2 |
96 |
Рубероид 2 слоя 600*0,002 |
|
1,2 |
|
1,2 |
1,44 |
|
2. Временные нагрузки |
|
|
||
Снеговая нагрузка |
|
100 |
|
1,4 |
140 |
1.1. Полная нагрузка |
|
|
|
|
357,32 |
2. Определяем общую расчётную нагрузку q, приходящуюся на 1 м2 длины qp находим
по (табл. 2.1): |
|
||
q = qp · Bn; |
(2. 8) |
||
q = qp · Bn = 357,32·1,49 = 532,4 Н/м = 0,532 кН/м. |
|
||
Определяем расчётный изгибающий момент |
|
||
|
|
; |
(2.9) |
|
|||
Определяем расчётный поперечную силу :
(2.10)
Марка бетона В25; характеристики берутся из [3] (табл. П.1.3): γ – коэффициент прочности γ = 0,85;
Rb – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию для предельного состояния соответственно I и II группе Rb = 14,5 МПа = 14,5
- расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния, соответственно, I и II группе Rbt = 1,05 МПа;
Арматура класса А – I, A – II, A – III:
Rs - расчетное сопротивление арматуры осевому растяжению для предельного состояния соответственно I и II группе Rs = 225 МПа;
Rsw - расчетное сопротивление арматуры осевому растяжению определяемое
согласно указанием Rsw = 175 МПа. |
|
||
Считаем момент приведённого сечения (Мп): |
|
||
Мп = Rb·bn·hn·(ho – 0,5 · hn); |
(2.11) |
||
Мп = 14,5 · 1450 · 30,5 (200 – 0,5·30,5) = 118473247 Н·мм = 118,5 кН·м; |
|
||
Мп > М; |
|
||
118,5 кН·м > 2,3 кН·м. |
|
||
Следовательно, нейтральная ось проходит в полке. |
|
||
Подберём сечение арматуры ( ): |
|
||
|
|
; |
(2.12) |
|
|||
9
Вследствие того, что (α0) стремится принять нулевое значение, задаёмся значением α0 самостоятельно, приняв его больше изначального. Если (α0) больше нуля, то оставляем как есть.
α0 = 0,062; η = 0,965;
ζ - относительная высота сжатой зоны бетона равная , ζ = 0,07,
где х - высота сжатой зоны бетона x = 14мм.
Следовательно, находим - площадь сечения ненапряженной и напряженной арматуры:
(2.13)
Производим выбор арматуры по таблице П.2.5.
Для обычной и не напрягаемой арматуры число рабочих стержней принимаем по числу рёбер.
Число рабочих стержней – 9 шт. (d = 9 мм)
Поперечные стержни принимаем конструктивно диаметром 5 мм; арматура
класса А – III c шагом 200 мм. |
|
Проверим прочность наклонного сечения (Q), (Qв). |
|
Q < Qв; |
|
Qв = 0,6·Rbt·b·h0, |
(2.14) |
где b – ширина ребра таврового сечения, b = 300 мм; h0 рабочая высота сечения.
Qв = 0,6·Rbt·b·h0 = 0,6·1,05·300·200=37,8 кН;
Q < Qв;
1,7 кН < 37,8 кН.
Расчёт поперечной арматуры.
Каркасы принимаем через три отверстия при высоте (h) плиты 22 см. Шаг поперечных стержней:
S = h/2; |
(2.15) |
S = h/2= 220/2=110 мм.
Арматуру для каркасов принимаем A – II. Диаметр поперечного стержня брать как 75% от продольного, продольные стержни – диаметр 8 мм, а поперечные – 6 мм. Тогда усилия в поперечных стержнях на 1м длины, определяем по формуле:
qsw = (Rsw·Asw)/S, |
(2.16) |
где Аsw площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение:
(2.17)
|
|
|
, |
(2.18) |
|
|
|||
где |
120,4 Н/мм < 157,5 Н/мм. |
|
||
Определяем усилия, воспринимаемые бетоном и хомутами совместно |
: |
|||
|
10 |
|
|
|