Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий

Удк 66.023.23.001.24:006.354
Группа Г02
Государственный стандарт Союза ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ

Нормы и методы расчета на прочность
Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых и сейсмических воздействий
Vessels and Apparatuses. Norms and methods of strength calculations. Rated strength calculation of column type apparatuses from wind loads and seismic influence ГОСТ 24756-81

(СТ СЭВ 1644-79)

ОКП 36 1510

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 мая 1981 г. N2410 срок введения установлен
с 01.07 1981 г.
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт 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.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1644-79.
1. Область применения
- наименьший из наружных диаметров колонны), устанавливаемые на открытом воздухе.
1.2. Расчету на сейсмическое воздействие подлежат аппараты колонного типа, предназначенные для установки в районах с сейсмичностью 7 и более баллов (по 12-балльной шкале).
1.3. Расчетная схема
1.3.1. В качестве расчетной схемы аппарата колонного типа принимают консольный упруго защемленный стержень (черт.1).
Расчетная схема аппарата колонного типа

Черт.1
м.
1.3.3. Вес участка аппарата принимается сосредоточенным в середине участка.
Ветровая нагрузка, распределенная непрерывно по высоте аппарата, заменяется сосредоточенными горизонтальными силами, приложенными в серединах z участков.
Сейсмические силы прикладываются горизонтально в серединах z участков.
2. Определение периода собственных колебаний
2.1. Период основного тона собственных колебаний аппарата постоянного сечения с приблизительно равномерно распределенной по высоте аппарата массой следует определять по формуле (1)
(2) или по графику, приведенному на HYPERLINK "http://gaps-gw.tstu.ru/win-1251/rik/Rik-Xim/GOST2475681/3/3.htm" \l "черт2#черт2" черт.2 .
.
2.2. Период основного тона собственных колебаний аппарата переменного сечения следует определять по формуле (3)
, (3)
выбирается в зависимости от плотности грунтов по табл.1;
- относительное перемещение центров тяжести участков рассчитывается по формуле (4)
, (4)
- коэффициент, определяемый по черт.3;
 - коэффициент, определяемый по формуле (5)
. (5)
- определяют по черт.4.
Таблица 1
- площадь бетонного фундамента, м2.
2.3. Общий период колебаний для групповых аппаратов, установленных на общем фундаменте и жестко связанных в горизонтальном направлении, следует определять по формуле (6)
. (6)
Период колебаний T0

D - внутренний диаметр аппарата
s - толщина стенки аппарата
Черт.2
2.4. Допускается определять период собственных колебаний T, например, при числе переменных жесткостей более 3, другими методами.
3. Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки
следует определять по формуле (7)
Коэффициенты i

Черт.3
Коэффициенты , 

INCLUDEPICTURE "http:/术灡⵳睧琮瑳⹵畲眯湩ㄭ㔲⼱楲⽫楒⵫楘⽭佇呓㐲㔷㠶⼱⼴浉条㑥㈶朮晩•⩜䴠剅䕇但䵒呁义呅ᐠᔁ
Черт.4
  (7)
3.2. Ветровая нагрузка на i-м участке
. (8)
3.3. Статическая составляющая ветровой нагрузки на i-м участке
. (9)
3.4. Динамическая составляющая ветровой нагрузки на i-м участке
(10)
3.5. Нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки на середине i-го участка аппарата
(11)
где q0 - определяют по табл.2;
 - определяют по черт.6;
K -принимают по черт.5.
Таблица 2
Районирование территории СССР по скоростным напорам ветра 1 2 3 4 5 6 7
Cкоростной напор ветра q0, Н/м2(кгс/м2) 270
(27) 350
(35) 450
(45) 550
(55) 700
(70) 850
(85) 1000
(100)
3.6. Коэффициент  в зависимости от параметра
) (12)
следует определять по графику, приведенному на черт.7, а коэффициент - по табл.3.
Таблица 3
Высота аппарата, м До 45 60 120
Коэффициент, устанавливающий корреляцию пульсации скорости ветра  при      


 

 

 


Примечание. Промежуточные значения коэффициента в таблицах определяют линейной интерполяцией.
Аэродинамические коэффициенты

* Учитывается общая площадь Аj, включая площадки.
на плоскость, перпендикулярную к направлению ветра.
ê
-

"
$
f
v
ê
&
T
T
T
T
T
j7
Примечание. Допускается уменьшать K до 0.6, если отношение шероховатости поверхности к диаметру аппарата меньше 2*10-4
Черт.5
3.7. Приведенное относительное ускорение центра тяжести i-го участка
, (13)
где i, k - относительное перемещение i-го и k-го участка при основном колебании (п.2.2); mk, mj определяют по черт.8.
3.8. Изгибающий момент в расчетном сечении на высоте x0 от действия ветровой нагрузки на обслуживающую площадку j следует определять по формуле (14)
  (14)
определяют по формуле (15)
Коэффициент ij

Черт.6
Коэффициент 

Черт.7
Коэффициенты mk, mj

Черт.8
  (15)
- приведены на черт.5;
xj - определяют по черт.9;
mj - определяют по черт.8;
j - определяют по черт.6.
Коэффициент j

Черт.9
4. Определение расчетных усилий от сейсмических воздействий
4.1. Изгибающий момент с учетом влияния высших форм колебаний.
4.1.1. Расчетная сейсмическая сила в середине i-го участка для первой формы колебаний колонны определяют по формуле (16)
(16)
где  - определяют по черт.10;
Ks - выбирают в зависимости от района установки колонны по табл.4;
i, k - определяют по п 3.2.
Таблица 4
Расчетная сейсмичность, баллы 7 8 9
Значение сейсмического коэффициента для средних грунтов Ks 0.25 0.050 0.100
4.1.2. Максимальный изгибающий момент в нижнем сечении колонны
при учете только первой формы колебаний определяют по формуле (17)
 (17)
4.1.3. Расчетный изгибающий момент MR в сечении x0 с учетом влияния высших форм колебаний следует выбирать в зависимости от Mmax по эпюре черт.11.Расчетный изгибающий момент с учетом влияния высших форм колебаний при необходимости устанавливают специальными методами.
4.1.4. При отсутствии данных о фундаменте для аппаратов постоянного сечения с приблизительно равномерно распределенной по высоте аппарата массой допускается расчетный изгибающий момент в сечении x0 определять по формуле (18)
, (18)
где Cx- определяют по графику, приведенному на черт.12.
Коэффициент 
 

Черт.10
Эпюра для определения изгибающего момента MR

Черт.11
Коэффициент Сх

Черт.12
Приложение
Условные обозначения величин, применяемые при расчете
 - коэффициент неравномерности сжатия грунта , Н/м3 (тс/м3);
  - коэффициент;
 - ускорение силы тяжести, м/с2;
 - высота i-го участка колонны, м;
 - число площадок над расчетным сечением;
 - коэффициенты пульсации скоростного напора для середины соответственно
k-го участка на высоте xk и j-й площадки на высоте xj;
n - число участков над расчетным сечением;
 - нормативный скоростной напор ветра на высоте 10 м над поверхностью земли, Н/м2
(кгс/см2);
 - нормативное значение статической составляющей, Н/м2 (кгс/см2);
 - расстояние от середины k-го и i-го участка до поверхности земли, м;
 - высота расчетного сечения аппарата до поверхности земли, м;
 - высота обслуживающей площадки от поверхности земли, м;
z - число участков;
 - число аппаратов;
 - наружный диаметр i-го участка колонны, м;
E - модуль упругости материала колонны при расчетной температуре, Н/м2 (тс/м2);
G - общий вес колонны, Н (тс);
 - вес k-го и i-го участка колонны, Н (тс);
 - вес каждого отдельного аппарата, Н (тс);
H - высота колонны, м;
 - общая высота каждого отдельного аппарата, м;
  - момент инерции верхнего основного металлического сечения аппарата относительно центральной оси, м4;
 - минимальный момент инерции подошвы фундамента, м4;
 - аэродинамический коэффициент;
 - сейсмический коэффициент;
 - максимальный изгибающий момент в нижнем сечении колонны, Н*м (кгс*м);
 - расчетный изгибающий момент в сечении x0, Н*м (кгс*м);
 - изгибающий момент от действия ветра в расчетном сечении на высоте x0,Н*м (кгс*м);
 - изгибающий момент от действия ветра на обслуживающую площадку j на высоте x0, Н*м (кгс*м);
 - горизонтальная сила от действия ветра на i-м участке, Н (кгс);
 - динамическая составляющая от ветровой нагрузки на i-м участке, Н (кгс);
 - статическая составляющая от ветровой нагрузки на i-м участке, Н (кгс);
 - расчетная сейсмическая сила в середине i-го участка, Н (кгс);
 - период собственных колебаний, с;
 - относительное перемещение центров тяжести участков, 1/Н*м (1/тс*с);
 - коэффициенты динамичности при сейсмической нагрузке;
  - коэффициенты;
 - коэффициенты динамичности при ветровой нагрузке;
- безразмерные параметры;
 - коэффициент, устанавливающий корреляцию пульсации скорости ветра;
 - коэффициенты;
 - коэффициенты, учитывающие изменение скоростного напора по высоте аппарата;
- приведенное относительное ускорение центра тяжести i-го участка.