doc_act

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Реклама

  Скачать документ



ГОСТ Р 51273-99

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сосуды и аппараты



Реклама

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА
НА ПРОЧНОСТЬ

Определение расчетных усилий для аппаратов
колонного типа от ветровых нагрузок
и сейсмических воздействий

ГОССТАНДАРТ РОССИИ



Реклама

Москва

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 260 «Оборудование химическое и газонефтеперерабатывающее»

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 6 мая 1999 г. № 158



Реклама

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения. 1

2 Нормативные ссылки. 2

3 Общие требования. 2

4 Определение периода собственных колебаний. 2

5 Определение расчетного изгибающего момента от ветровой нагрузки. 5

6 Определение расчетного изгибающего момента от сейсмических воздействий. 8

Приложение А. Условные обозначения и размерность величин. 9

Приложение Б. Библиография. 10

ГОСТ Р 51273-99



Реклама

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сосуды и аппараты

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа
от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий

Vessels and apparatus. Norms and methods of strength
calculation. Rated strength calculation of column type
apparatus from wind loads and seismic influence

Дата введения 2000-01-01



Реклама

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения расчетных усилий, возникающих в элементах вертикальных цилиндрических сосудов (аппаратов колонного типа) от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий.

Для аппаратов колонного типа сочетания нагрузок при различном состоянии (монтаж, испытание, эксплуатация) устанавливаются по ГОСТ Р 51274.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ Р 51274-99 Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность.

3 Общие требования

3.1 Расчету на ветровую нагрузку подлежат аппараты, устанавливаемые на открытой площадке.

3.2 Расчету на сейсмические воздействия подлежат аппараты, предназначенные для установки в районах с сейсмичностью 7 и более баллов по шкале MSK-64.



Реклама

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.3 Расчетная схема

3.3.1 В настоящем стандарте рассмотрены вертикальные аппараты, закрепленные в нижних сечениях.

В качестве расчетной схемы аппарата принимают консольный упруго защемленный стержень (рисунок 1).

В случае другого способа опирания расчет ведут по специальной методике, согласованной с разработчиком стандарта.



Реклама

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 1 - Расчетная схема аппарата

3.3.2 Аппарат по высоте разбивают на z участков, где высота участка hi ? 10 м.

3.3.3 Нагрузки (весовая, ветровая и сейсмическая) рассматривают как сосредоточенные силы, приложенные в серединах каждого из z участков.

Нагрузку от веса прикладывают вертикально, а ветровую и сейсмическую нагрузки - горизонтально.



Реклама

3.4 Условные обозначения и размерность величин, указанных в стандарте, приведены в приложении А.

4 Определение периода собственных колебаний

4.1 Период основного тона собственных колебаний аппарата постоянного сечения с приблизительно равномерно распределенной по высоте аппарата массой следует определять по формуле

(1)

где (2)

При отсутствии данных о фундаменте в первом приближении допускается принимать Т = Т0.

4.2 Период основного тона собственных колебаний аппарата переменного сечения следует определять по формуле

(3)

где CF - коэффициент неравномерности сжатия грунта, определяют поданным инженерной геологии, а при отсутствии таких данных CF = 6 · 107 Н/м3 (6 ? 106 кгс/м3);

?i - относительное перемещение центров тяжести участков, рассчитывают по формуле

(4)

где ?i - коэффициент по рисунку 2 или по формулам:

(5)

?- коэффициент, определяемый по формуле

(6)

?, l, m - коэффициенты по рисунку 3 или по формулам:

(7)

Для аппаратов с двумя переменными жесткостями коэффициенту определяют по формуле (5), при этом H3 = 0.

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 2 - Коэффициенты ?i, ?k

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 3 - Коэффициенты ?, l, m.

Для аппаратов с числом переменных жесткостей более трех коэффициенту определяют другими методами, согласованными с разработчиком стандарта.

4.3 Общий период колебаний для групповых аппаратов (число аппаратов zk), установленных на общем фундаменте и жестко связанных в горизонтальном направлении, следует определять по формуле

(8)

5 Определение расчетного изгибающего момента от ветровой нагрузки

5.1 Расчетный изгибающий момент в сечении на высоте х0 следует определять по формуле

(9)

5.2 Ветровую нагрузку на i-м участке определяют по формуле

Pi =Pi st + Pi dyn. (10)

5.3 Среднюю составляющую ветровой нагрузки на i-м участке определяют по формуле

Pi st = qi stDihi. (11)

5.4 Пульсационную составляющую ветровой нагрузки на i-м участке определяют по формуле

Pi dyn = vGihxi. (12)

5.5 Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на середине i-го участка аппарата (на высоте хi над поверхностью земли) определяют по формуле

qi st = q0QiK, (13)

где q0 - нормативное значение ветрового давления по таблице 1;

Qi - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте аппарата, по рисунку 4 или по формулам:

(14)

К - аэродинамический коэффициент по таблице 2.

Таблица 1 - Нормативное значение ветрового давления q0

Ветровые районы*

I

II

III

IV

V

VI

VII

q0, Н/м2 (кгс/м2)

170 (17)

230 (23)

300 (30)

380 (38)

480 (48)

600 (60)

730 (73)

850 (85)

* Ветровой район - по СНиП 2.01.07-85 [1].

Таблица 2 - Аэродинамический коэффициент К

Схема аппарата, площадок

Аппарат*

Площадки*

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

К

0,7

0,85

1,4

* Стрелкой указано направление ветра.

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 4 - Коэффициенты ?i, ?j

5.6 Коэффициент динамичности ? определяют по рисунку 5 или формуле

x = 1,1 + , (15)

где ? - параметр, определяемый по формуле

(16)

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 5 - Коэффициент ?

5.7 Приведенное относительное ускорение центра тяжести i-го участка определяют по формуле

(17)

где ?i и ?k - относительные перемещения i и k-го участков, определяют по формуле (4);

тk и mj - коэффициенты пульсации давления ветра для середины соответственно k-го участка на высоте хk и j-й площадки на высоте хj по рисунку 6 или формулам:

(18)

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 6 - Коэффициенты пульсации давления ветра mk, mj

5.8 Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра v определяют по рисунку 7 или формуле

v = 0,968 - 0,025. (19)

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 7 - Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра v

5.9 Изгибающий момент в сечении на высоте х0 от действия ветровой нагрузки на обслуживающую j-ю площадку следует определять по формуле

Mvj = Kq0Qj(хi - х0)(1 + 0,75x?jmj)SAр. (20)

При отсутствии точных данных о форме площадки изгибающий момент Mvjопределяют по формуле

Mvj = Kq0Qj(хi - х0)(1 + 0,75x?jmj)Aj, (21)

где К - аэродинамический коэффициент по таблице 2;

SAр - сумма площадей всех проекций профилей j-й площадки на плоскость, перпендикулярную направлению ветра, м2;

Aj - площадь, ограниченная контуром j-й площадки, м2;

?j - коэффициент по рисунку 8 или формуле

(22)

тj - коэффициент пульсации давления ветра по рисунку 6;

Qj - коэффициент по рисунку 4.

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 8 - Коэффициент ?j

6 Определение расчетного изгибающего момента от сейсмических воздействий

6.1 Сейсмическую нагрузку, приложенную в середине i-го участка и соответствующую первому тону собственных колебаний аппарата, определяют по формуле

(23)

где ? - коэффициент динамичности по рисунку 9или по формуле, но во всех случаях b принимают не менее 0,8 и не более 2,5

(24)

Ks - сейсмический коэффициент, выбирают в зависимости от района установки аппарата по таблице 3;

?i, ?k - относительное перемещение центров тяжестей участков, определяют по формуле (4).

Таблица 3 - Сейсмический коэффициент Кs

Сейсмичность, балл*

7

8

9

Ks

0,1

0,2

0,4

*Сейсмичность населенных пунктов - по СНиП II-7-81 [2].

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 9 - Коэффициент динамичности ?

6.2 Максимальный изгибающий момент в нижнем сечении аппарата при учете только первой формы колебаний определяют по формуле

(25)

6.3 Расчетный изгибающий момент с учетом влияния высших форм колебаний при необходимости устанавливают специальными методами.

В качестве первого приближения расчетный изгибающий момент MR в сечении на высоте x0 с учетом влияния высших форм колебаний следует выбирать в зависимости от Мmax по эпюре рисунка 10.

ГОСТ Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа

Рисунок 10 - Эпюра для определения изгибающего момента MR

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Условные обозначения и размерность величин

?i (?k) - относительное перемещение центров тяжести i-го (k-го) участка аппарата, 1/(Н ? м) [1/(кгс ? м)]

СF - коэффициент неравномерности сжатия грунта, Н/м3 (кгс/м3)

Di (Dl, Dz) - наружный диаметр i-го (1, z-го) участка аппарата (рисунок 1), м

Е - модуль продольной упругости материала при расчетной температуре, Н/м2 (кгс/м2)

G - общий вес аппарата, Н (кгс)

Gi (G1, G2, Gk, Gz) - вес i-го (1, 2, k, z-го) участка аппарата (рисунок 1), Н (кгс)

Gl - вес каждого отдельного (из групповых) аппаратов, Н (кгс)

g- ускорение силы тяжести, м/с2

H - высота аппарата (рисунки 1, 3, 10), м

Н1, H2, H3 - высота 1, 2, 3-го участков аппарата переменного сечения (рисунок 3), м

Hl - высота каждого отдельного (из групповых) аппарата, м.

hi (h1, h2, hz) - высота i-го (1, 2, z-го) участка аппарата (рисунок 1), м

I - момент инерции верхнего основного металлического сечения аппарата относительно центральной оси, м4

I1, I2, I3 - момент инерции верхнего металлического сечения 1, 2, 3-го участков аппарата переменного сечения относительно центральной оси (рисунок 3), м4

IF - минимальный момент инерции подошвы фундамента, м4

Мmax - максимальный изгибающий момент в нижнем сечении колонны, Н ? м (кгс ? м)

MR - расчетный изгибающий момент в сечении на высоте x0 от сейсмических воздействий, Н ? м (кгс ? м)

Mv - расчетный изгибающий момент в сечении на высоте x0 от действия ветра, Н ? м (кгс ? м)

Mvj - изгибающий момент от действия ветра на обслуживающую j-ю площадку в сечении на высоте х0, Н ? м (кгс ? м)

т - число площадок над расчетным сечением

п - число участков аппарата над расчетным сечением

Pi(P1, P2, Pz) - ветровая нагрузка на i-м (1, 2, z-ом) участке аппарата (рисунок 1), Н (кгс)

Pi dyn- средняя составляющая ветровой нагрузки на i-м участке, Н (кгс)

Рi st- пульсационная составляющая от ветровой нагрузки на i-м участке, Н (кгс)

q0 - нормативное значение давления ветра, Н/м2 (кгс/см2)

qist - нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на середине i-го участка аппарата, Н/м2 (кгс/см2)

Si - сейсмическая нагрузка в середине i-го участка, Н (кгс)

Т - период основного тона собственных колебаний аппарата, с

x0 - высота расчетного сечения аппарата от поверхности земли (рисунок 1), м

xi (xk) - расстояние от середины i-го (k-го) участка от поверхности земли (рисунок 1), м

xj - высота обслуживающей площадки от поверхности земли, м

z - число участков

zk - число аппаратов

hi - приведенное относительное ускорение центра тяжести i-го участка аппарата

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Библиография

[1] СНиП 2.01.07-85 Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия.

[2] СНиП II-7-81 Строительные нормы и правила. Строительство в сейсмических районах.

Ключевые слова: вертикальные цилиндрические сосуды, ветровые нагрузки, изгибающий момент, сейсмические воздействия




Реклама: ;


Самые популярные документы раздела



Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика