Учет ветровых и сейсмических нагрузок на сосуды и аппараты.

Расчетная ветровая нагрузка на аппарат или его участок диаметром D и высотой Н.

где - коэффициент динамичности, q- расчетная ветровая нагрузка.

q определяется следующим образом:

1) По районам ветровой нагрузки определяют [29] скоростной нормативный напор q_o. Если такой район не указан, то q_o определяют по формуле:

где - максимальная скорость ветра на расчетной высоте за последние 5 лет по данным метеослужбы, - плотность воздуха.

2) Определяют нормативную ветровую нагрузку:

где с - аэродинамический коэффициент. Для цилиндрической аппаратуры с1,4. С учетом коэффициента перегрузки 1,1

При высоте сооружения Н>10 м, для участков выше 10 м q надо умножить на коэффициент , определяемый по (рис.77 [29]).

3. Динамический коэффициент

,

где m- коэффициент пульсации скоростного напора ветра, определяемый по графику (рис. 77 [29]) в зависимости от высоты (m0,35 при Н20м);

 - коэффициент динамичности, зависящий от периода собственных колебаний аппарата Т. При Т0,25с =1,0; при Т>0,25с  определяют по графику (рис. 76 [29]). Там же приведены формулы для определения Т.

Находим ветровые нагрузки, действующие на участки аппарата, по формуле:

,

где q_i – нормативная ветровая нагрузка i-го участка;

D_i, H_i, M_i – диаметр, высота и масса i-го участка;

_I – динамический коэффициент для этого участка.

Находим ветровой момент, действующий на аппарат относительно опорной поверхности фундаментального кольца аппарата (рис.)

Сейсмические нагрузки S считают горизонтальными, приложенными в центре каждого участка (усилие S_i на расстоянии x_i от фундамента по (рис.7.20.)). Для i-го участка

Рис.7.20

Где Q_i – сила тяжести, сосредоточенная в центре i-го участка;  - динамический коэффициент; к_с – коэффициент сейсмичности, равный 0,027; 0,05 и 0,1 при сейсмичности соответственно 7,8 и 9 баллов.

Максимальный момент от сейсмической нагрузки, действующий на фундамент аппарата при учете только первой формы колебаний.

Расчетный изгибающий момент с учетом высших форм колебаний

Сейсмические нагрузки рассчитывают при максимальном рабочем весе сосуда. В расчет принимают больший из моментов, подсчитанных по формулам

;

Где М_э – момент от эксцентрично приложенных нагрузок. При действии сейсмических нагрузок ветровые нагрузки не учитываются.

Анализ методики расчета и графиков [29] показывает, что ветровые и сейсмические воздействия для аппаратов высотой до 10 м вызывают перегрузку аппаратов не более чем на 10%.

В расчет аппаратов после подсчета рабочей нагрузки Q_p и моментов входит:

а) выбор размеров площади опорной поверхности фундаментального кольца 1 (рис. 7.20.) и проверка фундамента на напряжения сжатия, возникающие на опорной поверхности;

б) расчет аппарата на устойчивость против опрокидывания (выбор числа фундаментальных болтов);

в) проверка устойчивости цилиндрической формы стенки опорной части аппарата (по стрелки В рис. 7.20.).

Максимальное напряжение на опорной поверхности F фундаментального кольца (рис. 7.20.) при максимальном весе Q_max (во время гидроиспытаний аппарат заполняется жидкостью) и при рабочем весе Q_p аппарата и соответствующих изгибающих моментах от действия ветровых и эксцентричных весовых сил таково:

;

где ,так как гидроиспытания не проводятся во время сильного ветра; W- момент сопротивления изгибу опорной площади фундаментального кольца. F- расчетная площадь.

;

где D₂ и D₁ – соответственно наружный и внутренний диаметры опорного фундаментного кольца (рис. 7.20.).

Во всех случаях подсчитанное значение _max или ^’_max должно быть меньше -

, где _δ – предел прочности бетона при осевом сжатии, а n_δ=2,5 – коэффициент запаса прочности.

Минимальное напряжение на опорной поверхности фундаментального кольца при соответствующем моменте

Если _min отрицательно или равно нулю, то определяют коэффициент устойчивости аппарата:

где М_Q – момент от собственного веса аппарата;

R₁ – плечо силы Q_p, R₁0,42D_H.

При у>1,5 фундаментальные болты не работают и их устанавливают лишь для фиксации аппарата (лучше кратное число). Положительное значение _min означает растягивающую фундаментальные болты нагрузку. В этом случае приближенная нагрузка на один болт

Напряжение в болте, при внутреннем диаметре резьбы d₁,

должно быть меньше или равно допускаемому [] (c3,0 мм – прибавка на атмосферную коррозию).

Для устойчивости цилиндрической формы аппарата (по стрелке В рис. 7.20.) должно быть выполнено условие

где Q_доп и М_доп – допускаемые значения осевой сжимающей силы и изгибающего момента, подсчитываемые по характеристикам металла [29].

Q и М – фактически действующие, осевая нагрузка и момент изгиба в опасном сечении.