5.2 Порядок расчета колонных аппаратов от ветровых нагрузок

Расчет на ветровую нагрузку по стандарту состоит из двух частей, в первой из которых определяются изгибающие моменты от ветровых нагрузок в каждом расчетном сечении по ГОСТ 51273-99 [7], а во второй - производится расчет на прочность и устойчивость отдельных элементов аппарата по ГОСТ 51274-99 [8].

Порядок расчета колонного аппарата от ветровой нагрузки следующий:

- определяются исходные данные;

- разрабатывается расчетная схема аппарата, определяется количество участков z и их параметры (высота участка h_i, расстояние от поверхности земли до центра тяжести i-го участка – x_i);

- определяется период собственных колебаний для трех расчетных условий υ = 1; 2; 3;

- находятся ветровые нагрузки Р_i на каждом участке для трех расчетных условий υ = 1; 2; 3;

- определяются изгибающие моменты М_v в каждом из расчетных сечений аппарата (Г-Г, Д-Д, Е-Е) для υ = 1; 2; 3;

- проводится проверка прочности стенки корпуса колонного аппарата для υ = 1; 3 в следующих расчетных сечениях:

- для аппаратов переменного поперечного сечения – в поперечных сечениях корпуса, переменных по диаметру или толщине стенки, под суммарным воздействием Р_рас, F и М_υ (в КП ведется расчет только для сечения Г-Г);

- выбирается тип опорной обечайки и определяются все размеры опорного узла;

- производится проверка прочности сварного шва в сечении Г-Г под суммарным воздействием F и М_υ для υ = 1; 2;

- проводится расчет элементов опорного узла для υ = 1; 2:

- расчет анкерных болтов.

5.3 Выбор расчетной схемы и определение расчетных сечений аппарата

5.3.1 Расчетная схема аппарата.

В качестве расчетной схемы аппарата колонного типа принимают упруго- защемленный стержень.

Из-за непостоянства скорости ветра, аппарат по высоте разбивается на z участков, высота каждого из которых не должна превышать h_z ≤ 10 м, нумерация участков производится сверху вниз.

При этом высоты участков могут быть как равны друг другу (h₁=h₂=h_i=h_z), так и не равны (h₁≠h₂≠h_i≠h_z).

Расстояние от поверхности земли до центра тяжести соответствующего участка обозначается через x_i (таблица 5.2).

Таблица 5.2 – Исходные данные для составления расчетной схемы

Номер участка	Внутренний диаметр колонны на участке, Dвi, мм	hi,м	xi, м
1	2200	9	29,900
2	2200/2800	6,4	21,700
3	2800	10	13,500
4	2800	8,5	4,25

К центру тяжести каждого из z участков прикладываются нагрузки – ветровые Р_i и весовые G_i, которые рассматриваются как сосредоточенные силы. Нагрузку от веса G_i прикладывают вертикально, а ветровые и сейсмические Р_i нагрузки прикладываются горизонтально.

5.3.2 Расчетные сечения.

При расчете колонного аппарата с переменным поперечным сечением устанавливаются следующие расчетные сечения:

а) сечения В₁-В₁ и В₂-В₂ в местах изменения диаметра КА;

б) сечение Г-Г – поперечное сечение корпуса и опорной обечайки в месте их присоединения друг к другу (рисунок 5.1);

в) сечение Д-Д – поперечное сечение опорной обечайки в местах расположения отверстий (в курсовом проекте в качестве данного сечения выбираем сечение по центру лаза);

г) сечение Е-Е – поперечное сечение опорной обечайки в месте присоединения нижнего опорного кольца.

Расстояние от земли до соответствующего расчетного сечения обозначается через х₀ (таблица 5.3).

Таблица 5.3 – Определение координат расчетных сечений

Расчетное сечение	х0, мм
Хог-г	6500
Ход-д	4700
ХоЕ-Е	0

Сечение Г-Г – поперечное сечение опорной обечайки в месте присоединения к корпусу; сечение Д-Д – поперечное сечение опорной обечайки в местах расположения отверстия (лаза); сечение Е-Е – поперечное сечение опорной обечайки в месте присоединения нижнего опорного кольца к фундаменту

Рисунок 5.1 – Стандартная цилиндрическая опора