Расчет опор колонных аппаратов на ветровую нагрузку и сейсмическое воздействие


ГОСТ 25757-81 [9] устанавливает метод определения расчетных усилий, возникающих в элементах аппаратов колонного типа постоянного и переменного сечения по высоте от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий.

Сочетание нагрузок при различном состоянии аппаратов колонного типа (монтаж испытание, эксплуатация) - по ГОСТ 14249-80.

Область применения расчетных формул.

Расчету на ветровую нагрузку подлежат все колонные аппараты, устанавливаемые на открытой площадке, если их высота Н>10 м при Н≥1,5Dmin , а также если Н< 10 м, но H > Dmin , где Dmin — наименьший из наружных диаметров аппарата. Расчет проводится отдельно на рабочие условия, условия испытания и условия монтажа.

Расчетная схема аппарата принимается в виде консольного упругого защемленного стержня (рисунок 10.1).

Аппарат по высоте H разбивают на z участков.

а — схема аппарата; б — схема ветровых нагрузок; в — эпюра изгибающих моментов от сейсмических воздействий

Рисунок 10.1 - Расчетная схема колонного аппарата при определении ветровых нагрузок и сейсмических воздействий.

При этом и во всех случаях высота участка м (рисунок 10.1,б).

Силу тяжести каждого участка принимают сосредоточенной в середине участка.

Ветровую нагрузку, действующую по высоте аппарата, заменяют сосредоточенными силами Q1 действующими в горизонтальном направлении и приложенными в серединах участков.

Сейсмические силы прикладываются также горизонтально в серединах участков.

Определение периода собственных колебаний.

Период основного тона собственных колебаний аппарата постоянного сечения с приблизительно равномерно распределенной по высоте массой, с

Здесь J— момент инерции верхней части основного металлического сечения аппарата относительно центральной оси, м4;

JF — минимальный момент инерции площади подошвы фундамента, м4;

СF — коэффициент неравномерности сжатия грунта, Н/м3, определяемый по данным инженерной геологии (при отсутствии таких данных СF выбирают по табл. 11);

T0 — величина, определяемая по формуле:

где m — общая масса аппарата.

 

Таблица 11-Коэффициент неравномерности сжатия грунта

  Грунт   Коэффициент неравномерности сжатия грунта, МН/м3
  Слабые грунты (материалы и шлам в пластичном состоянии, пылевой песок в состоянии средней плотности)  
  Грунты средней плотности (материалы и шлам на границе течения, песок средней плотности)   60 - 100
  Плотные грунты (твердый глинистый шлам, гравий и гравийный песок, плотный лес)   100 - 200
  Скальные грунты  
  Примечание. Данные, приведенные в таблице 1, относятся к опорной площадке более 10 м2. При меньшей площади значения, указанные в табл.1, необходимо умножить на 3.2/FF , где FF - площадь бетонного фундамента, м2.

 

При отсутствии данных о фундаменте в первом приближении допускается принимать .

Период основного тона собственных колебаний аппарата переменного сечения (по диаметру и толщине стенки корпуса), с

Здесь — момент инерции площади поперечного сечения части аппарата диаметром D1 и высотой H1 (см. рисунок 10.1,а);

— относительное перемещение центров тяжести участков, 1/(Н•м)

где — коэффициент, определяемый по рисунку 10.2;

Рисунок 10.2 - График для определения коэффициента

расстояние от поверхности земли до центра тяжести рассматриваемого i-го участка (см. рисунок 10,1,б). Коэффициент , определяют по следующей формуле:

где H1, H2, H3, J1, J3 —высоты и моменты инерции площади поперечного сечения частей аппарата (см. рис. 10.1,а);

— коэффициенты, определяемые по рисунку 10.3 или вычисляемые по формулам:

Для аппаратов с двумя переменными жесткостями J1 и J2 в формулах следует принимать H3 = 0, то же при определении коэффициентов по рисунку 10.3.

Рисунок 10.3 - Графики для определения коэффициентов

Рисунок 10.4 - График для определения коэффициента

Общий период колебаний для групп аппаратов, установленных на общем фундаменте и жестко связанных в горизонтальном направлении площадками для обслуживания, с

где Gn— вес n-го аппарата;

Hn— высота n-гo аппарата;

N— число аппаратов.

Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки.

Изгибающий момент от ветровой нагрузки в расчетном сечении аппарата на высоте x0 от поверхности земли (см. рисунок 10.1,б)

где n – число участков аппарата над расчетным сечением;

m— число площадок над расчетным сечением аппарата;

—изгибающий момент от действия ветра на j-ю обслуживающую площадку, расположенную на высоте x0, Н•м.

Ветровая нагрузка на i-м участке аппарата

где , — статическая и динамическая составляющие ветровой нагрузки на i-м участке:

Здесь — наружный диаметр i-гo участка аппарата (если имеется изоляция, то наружный диаметр изоляции);

— нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки на середине i-го участка, Па.

где q0 — нормативный скоростной напор ветра на высоте 10 м над поверхностью земли (табл. 12);

— коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора ветра по высоте аппарата (рисунок 10.4);

К — аэродинамический коэффициент (табл. 13).

На рисунке 10.5 приведена карта стран СНГ с указанием границ географических районов для определения скоростных напоров и сейсмическихрайонов.

 

Таблица 12 Нормативный скоростной напор ветра

  Районирование территории СНГ по скоростным напорам ветра                
  Cкоростной напор ветра q0, Па (кгс/м2)     (27)     (35)     (45)     (55)     (70)     (85)     (100)

Примечание: Район установки аппарата определяет заказчик в техническом задании.

  Круговой цилиндр   Площадка* (общая площадь)   Площадка** (отдельный профиль)
     

 

 

 

граница географического района; О —города; 11111 — граница сейсмического района.

Рисунок 10.5 - Карта СНГ с указанием географических районов для определения скоростных напоров ветра (римскими цифрами указаны географические районы)

Таблица 14 Коэффициент ν пульсации скорости ветра

       Высота аппарата Н, м
  До 45    
0,05   0,1   0,2 0,7   -   - 0,65   0,75   - 0,6   0,65   0,75

Примечание. Промежуточные значения коэффициента в таблицах определяют линейной интерполяцией.

Рисунок 10.6 - График для определения коэффициента динамичности 𝝃

Рисунок 10.7 - График для определения коэффициентов пульсации

V —коэффициент, учитывающий пульсацию скорости ветра, определяемый по табл. 14 в зависимости от безразмерного параметра

𝝃—коэффициент динамичности при ветровой нагрузке, определяемый в зависимости от безразмерного параметра по рисунку 10.5;

— приведенное относительное ускорение центра тяжести i-го участка,

где - относительные перемещения центра тяжести i-го и k-го участков при основном тоне колебаний;

— сила тяжести k-гo участка;

— коэффициент пульсации скоростного напора ветра для середины k-гo участка, принимаемый по рисунку 10.6.

Изгибающий момент в расчетном сечении аппарата (на высоте x0 — см. рисунок 10.1,б) от действия ветра на j-ю площадку для обслуживания рассчитывается по формуле:

где — коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора ветра по высоте аппарата (см. рисунок 10.4);

— коэффициент пульсации (см. рисунок 10.6);

— коэффициент определяемый по рисунку 10.7;

— сумма площадок проекций профилей j-й площадки на вертикальную плоскость.

При отсутствии данных о форме площадки для обслуживания аппарата изгибающий момент определяют по формуле:

где — площадь проекции участка аппарата в месте расположения площадки, включая последнюю, на вертикальную плоскость.

Определение расчетных усилий от сейсмических воздействий.

Расчету на сейсмические воздействия подлежат все вертикальные аппараты, устанавливаемые в районах с сейсмичностью не менее 7 баллов (по 12-балльной шкале), независимо от того, находятся они в помещении или на открытой площадке.

Таблица 15 Сейсмический коэффициент Кs

Расчетная сейсмичность, баллы  
Значение сейсмического коэффициента для средних грунтов   0.25 0.050   0.100

Рисунок 10.8 - График для определения коэффициента

Рисунок 10.9 - График для определения коэффициента динамичности

Рисунок 10.10 - График для определения коэффициента

Расчетную сейсмическую силу в середине i-го участка для первой формы колебаний аппарата определяют по формуле:

где — сейсмический коэффициент (табл. 20);

— коэффициент динамичности при сейсмической нагрузке (рисунок 10.9);

— коэффициенты.

Максимальный изгибающий момент от сейсмических воздействий в нижнем сечении аппарата при учете только первой формы колебаний

Расчетный изгибающий момент МsR в сечении аппарата на расстоянии x0 от поверхности земли с учетом влияния высших форм колебаний определяется в зависимости от Мs.max по эпюре изгибающих моментов (см. рисунок 10.1,в)

При отсутствии данных о фундаменте аппаратов постоянного сечения с приблизительно равномерно распределенной по высоте массой допускается расчетный изгибающий момент в сечении определять по формуле:

где Сx —коэффициент, определяемый по рисунку 10.10.

 



Дата добавления: 2016-05-31; просмотров: 4183;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.02 сек.