Учет ослабления сосудов вырезами

Вырезы в сосудах выполняют для установки люков, лазов и присоединения трубопроводов. При вырезах меридиональное (в плоскости, проходящей через ось сосудов) сечение ослабляется, и поэтому вырезы укрепляют. Укрепление отверстий обязательно, если условный диаметр ввариваемого патрубка превышает 50 мм или величину

где S - толщина стенки аппарата, в котором выполнен вырез; Dp - расчетный диаметр.

За расчетный диаметр принимают:

-   для отверстия в цилиндрической части - Dp= Dв;

-   в сферическом днище — Dp = 2р;

-   в эллиптическом днище - Dp = 2р (текущий радиус эллипса);

-   в конической части сосуда Dр=D/cosa (D - диаметр конической части, на котором расположено отверстие).

Укрепляющее кольцо ставят снаружи и снабжают сигнальным отверстием с резьбой М10, располагаемым в нижней части кольца. Отверстие служит для проверки герметичности сварного шва патрубка.

Условие укрепления шва

Расчетная площадь поперечного сечения металла стенки F0, удаленного вырезом, должна компенсироваться за счет площади сечения, избыточного над расчетным, металла стенки корпуса F (за счет превышения стандартной толщины против расчетной), площади сечения патрубка F\ и площади поперечного сечения металла, укрепляющего кольца F2, то есть

F₀ <F + Fl + F2. (7.27)

Протяженность зоны укрепляющего металла определяется величиной L.

Располагать вырезы на продольных швах не рекомендуется. Величины, входящие в выражение, определяют по следующим формулам:

В формулах приняты следующие обозначения: S, S1 и Sp, S1p - действительная и расчетная толщина стен стенки корпуса сосуда и патрубка; S2 и L — толщина сечения и ширина укрепляющего кольца.

При отсутствии укрепляющего кольца для определения значения F подставляют значение L = .

Рекомендуемые размеры укрепляющего кольца и необходимые расчетные формулы приведены в [29].

В случае выполнения выреза в сосуде без его укрепления расчетное давление в сосуде должно быть снижено.

Учет ветровых и сейсмических нагрузок на сосуды и аппараты

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

Pк=bqDH. (7.30)

где b- коэффициент динамичности, q - расчетная ветровая нагрузка. q определяется следующим образом:

1) По районам ветровой нагрузки определяют [29] скоростной нормативный напор q0. Если такой район не указан, то q0 определяют по формуле:     

где v - максимальная скорость ветра на расчетной высоте за последние 5 лет по данным метеослужбы, р - 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 0, определяемый по рис. 7.25 [13].

 1) Динамический коэффициент

где m - коэффициент пульсации скоростного напора ветра, определяемый по графику [13] в зависимости от высоты (m=0,35 при Н =20м); ζ - коэффициент динамичности, зависящий от периода собственных колебаний аппарата Т. При Т<0,25с  ζ=1,0; при Т>0,25с  ζ определяют по графику [13]. Там же приведены формулы для определения Т.

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

Где q1 - нормативная ветровая нагрузка i-го участка;

 Di, Hi Мi - диаметр, высота и масса i-го участка;

 bi - динамический коэффициент для этого участка.

Находим ветровой момент, действующий на аппарат относительно опорной поверхности фундаментального кольца аппарата (рис. 7.25):

Сейсмические нагрузки S считают горизонтальными, приложенными в центре каждого участка (усилие Si на расстоянии хi от фундамента по рис. 7.25.)  Для i-го участка

где Qi — сила тяжести, сосредоточенная в центре /-го участка; bi- динамический коэффициент; кс - 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 Мэ — момент от эксцентрично приложенных нагрузок. При действии сейсмических нагрузок ветровые нагрузки не учитываются.

Анализ методики расчета и графиков [13] 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 Qp и моментов входит:

а) выбор размеров площади опорной поверхности фундаментального кольца 1 (рис. 7.25) 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 стрелке В рис. 7.25).

Максимальное напряжение на опорной поверхности F фундаментального кольца (рис. 7.25) при максимальном весе Qmax (во время гидроиспытаний аппарат заполняется жидкостью) и при рабочем весе Qp аппарата и соответствующих изгибающих моментах от действия ветровых и эксцентричных весовых сил таково:

где М2 = 0,6Ма +Мэ, 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. 7.25). 

Во всех случаях подсчитанное значение smax или s'mах должно быть

Меньше -sδ/nδ, где sδ - предел прочности бетона при осевом сжатии, nδ = 2,5 - коэффициент запаса прочности.

Минимальное напряжение на опорной поверхности фундаментального кольца при соответствующем моменте

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

где M_Q— момент от собственного веса аппарата;

R1 - плечо силы Qp, R1=0,42D_H.

При у > 1,5 фундаментальные болты не работают и их устанавливают лишь для фиксации аппарата (лучше кратное число). Положительное значение smin 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 [s] (с =3,0 мм - прибавка на атмосферную коррозию).

Для устойчивости цилиндрической формы аппарата (по стрелке В рис. 7.25) должно быть выполнено условие

где Q_ДОП и М_ДОП - допускаемые значения осевой сжимающей силы и изгибающего момента, подсчитываемые по характеристикам металла[13]. 

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

⇐ Предыдущая74757677787980818283Следующая ⇒

Поделиться: