18. Расчет колонных аппаратов на действие ветровых нагрузок. Проверка прочности и устойчивости опорной обечайки и ее узлов.

См. вопрос 15

Опорную обечайку проверяют на прочность и устойчивость для рабочего условия (υ=1) и условия испытания(υ=2).

Расчет опорной обечайки заключается в выборе стандартной опоры и проверке:

- прочности сварного шва, соединяющего корпус колонны с опорной обечайкой, в сечении Г- Г;

- устойчивости опорной обечайки в зоне отверстия (сечение Д-Д).

Проверка прочности сварного шва

Прочность сварного шва проверяется в сечении Г-Г приипо формуле

, (5.27)

где F,M– расчетная осевая сжимающая сила и изгибающий момент, определяемые в сечении Г-Г приив соответствии с таблицей 5.21, Н, Н·м;

D₃=D_вн– внутренний диаметр опорной обечайки, мм;

а₁=S₃– толщина сварного шва, мм;

S₃– исполнительная толщина стенки опорной обечайки, мм;

[σ]_оп, [σ]_к – допускаемые напряжения соответственно опорной обечайки и корпуса колонны, приили, МПа.

Узлы соединения опорной обечайки с корпусом колонны

Если условие не выполняется, то увеличивается толщина стенки сварного шва или изменяется материал опорной обечайки и расчет повторяется.

Проверка устойчивости опорной обечайки

Потеря устойчивости формы опорной обечайки может произойти под действием осевой сжимающей силы и изгибающего момента.

Проверка устойчивости опорной обечайки с одним отверстием (в данной работе рассматривается опорная обечайка без кольцевого шва с одним отверстием - лазом) проводится для сечения Д-Д, проходящего через середину отверстия для рабочих условий () и для условий испытаний ()по формуле

, (5.28)

где D₀– диаметр опорной обечайки, мм;

F,M– расчетная осевая сжимающая сила и изгибающий момент, определяемые в сечении Д-Д приив соответствии с таблицей 5.21, Н, Н·м;

[F], [M] – соответственно допускаемая осевая сжимающая сила и изгибающий момент, Н, Н·м;

Ψ₁, Ψ₂, Ψ₃– коэффициенты, определяемые соответственно по формулам

где A,W,Y– соответственно площадь, м², наименьший момент сопротивления, м³, и координата центра тяжести, м, наиболее ослабленного поперечного сечения.

Расчет элементов нижнего опорного узла

Расчет нижнего опорного узла заключается:

- в выборе марки бетона для фундамента;

- определении ширины нижнего опорного кольца из условия, чтобы напряжения сжатия, передаваемые от него на фундамент, были меньше допускаемых;

- проверке на прочность и устойчивость всех элементов опорного узла (верхнего и нижнего опорных колец, ребер, опорной обечайки в месте соединения с верхним опорным элементом) при заданных их размерах.

Так как в ОСТе 26-467-78 на стандартные опоры заданы все размеры нижнего опорного узла, кроме b₁, рассмотрим вопросы выбора марки бетона для фундамента и проверки его прочности, а также определенияb₁.

Определение ширины нижнего опорного кольца опоры, устанавливаемого на бетонном фундаменте

Расчет элементов опорного узла следует проводить для рабочего условия () и условия испытания () в сечении Е-Е.

Расчет заключается в проверке прочности бетона в сечении Е-Е под суммарным воздействием Fи Мυ.

Для этого находится расчетная ширина нижнего опорного узла b_1R:

b_1R

где D_б– диаметр окружности анкерных болтов, принимаемый в соответствии с таблицами, мм;

[]_бет– допускаемое напряжение бетона на сжатие, МПа.

Затем конструктивное значение ширины нижнего опорного кольца b₁сравнивается с расчетным значениемb_1R

b₁ =D₁-D₂≥b_1R

где D₁,D₂– соответственно, наружный и внутренний диаметры нижнего опорного кольца, мм , определяются по таблицам, мм.

Если конструктивное значение ширины окажется меньше, чем расчетная величина, то необходимо увеличить ширину опорного кольца или выбрать другую марку бетона и весь расчет повторить.

Расчет анкерных болтов

Расчет прочности анкерных болтов производится для сечения Е-Е для условий монтажа (), поскольку именно в этих условиях аппарат имеет наименьший вес и, соответственно, осевую сжимающую силу и положительные напряжения от изгибающего момента могут превысить отрицательные напряжения от осевой сжимающей силы, часть болтов будет работать на растяжение, что может привести к их разрыву.

При расчете анкерных болтов определяют, работают ли они под нагрузкой (воспринимают растягивающие напряжения) или служат только для фиксации аппарата, по соотношению

или

Если , то напряжения от изгибающего момента меньше, чем напряжения от сжимающей осевой нагрузки и суммарные напряжения от этих двух нагрузок отрицательные, все болты не воспринимают растягивающие напряжения и поэтому служат только для фиксации аппарата от опрокидывания (рисунок 5.34).

В этом случае болты не рассчитываются, а их диаметр и количество принимаются конструктивно по следующим рекомендациям: - число болтов должно быть не менее 4 при М24 – для колонн

D₁<1400 мм; - число болтов должно быть не менее 6 при М30 – для колонн 1400<D₁≤2200 мм.

При D₁>2200 мм болты диаметром М36 мм устанавливают с шагом 1200 мм, но во всех случаях число болтов должно быть не менее 12.

Рисунок 5.34 – К расчету анкерных болтов

Если, то положительные напряжения (σ_M) от изгибающего момента М₃в сечении Е-Е больше, чем отрицательные напряжения (σ_F) от осевой сжимающей силыF₃, т. е. суммарные напряжения с наветренной стороны аппарата положительны, часть болтов работает на растяжение, может произойти их разрыв и их необходимо рассчитать на прочность.

В этом случае определяется внутренний диаметр резьбы d_{Б рас}анкерных болтов по формуле

+С.

где n=z_б– число болтов, определяется по таблицам.

[σ]_бол– допускаемое напряжение материала анкерных болтов, Мпа

D_б–диаметр болтовой окружности, мм

- коэффициент, определяемый по рисунку или по формуле

Внутренний диаметр резьбы болта должен быть не менее стандартного значения d_Б.

d_Б.d_Б._рас .