Страница 5: ДСТУ-Н Б EN 1993-3-2:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 3-2. Башти, щогли і димові труби - Димові труби (59517)

Таблиця

4.1 –

Зовнішній допуск на корозію ( )

Table

4.1 –

External corrosion allowance ()

Система захисту

Protection system

Час впливу

Exposure time

Перші
10 років

First 10 years

Кожний подальший
10-річний період

Each additional

10 years period

пофарбована вуглецева сталь (без запланованої програми по перефарбовуванню)

painted carbon steel (with no planned programme for repainting)

0

1 мм (mm)

пофарбована вуглецева сталь (із запланованою програмою по перефарбовуванню)

painted carbon steel (with a planned programme for repainting)

0

0

пофарбована вуглецева сталь, захищена ізоляцією і водонепроникною оболонкою

painted carbon steel protected by insulation and waterproof cladding

0

1 мм (mm)

незахищена вуглецева сталь

unprotected carbon steel

1,5 мм (mm)

1 мм (mm)

незахищена сталь, стійка до атмосферної корозії (див. (3))

unprotected weathering steel (see (3))

0,5 мм (mm)

0,3 мм (mm)

незахищена нержавіюча сталь

unprotected stainless steel

0

0

незахищена внутрішня поверхня несучої оболонки і незахищена зовнішня поверхня футерування в димовій трубі з подвійною стінкою або багатостовбурної димової труби (із вуглецевої сталі або сталі, стійкої до атмосферної корозії)

unprotected inner surface of the structural shell and unprotected outer surface of the liner in a double skin or multi-flue chimney (for carbon or weathering steel)

0,2 мм (mm)

0,1 мм (mm)

(4) При використанні сталі, стійкої до атмосферної корозії, приймають заходи, встановлені в пункті (3).

(4) If weathering steel is used the measures set out in (3) should be adopted.

4.3 Внутрішній допуск на корозію

(1) Величини внутрішнього допуску на корозію () для сталі встановлені в
EN 13084-7.

4.3 Internal corrosion allowance

(1) Values of internal corrosion allowance () for steel are given in EN 13084-7.

5 Структурний аналіз

5.1 Моделювання димової труби для визначення ефектів від впливів

(1) Як правило, для перевірок граничного стану за несучою здатністю димової труби не враховують можливу сумісну роботу несучої оболонки і футерування. Проте, необхідно врахувати обмеження футерування, які можуть негативно вплинути на безпеку оболонки.

Примітка. Можна врахувати демпфуючі ефекти від взаємодії несучої оболонки і футерування. Докладніша інформація може бути встановлена в Національному Додатку.

(2) Міцність і стійкість футерування оцінюють враховуючи деформації, що накладаються несучою оболонкою.

(3) Відповідну увагу необхідно приділити впливам температури на жорсткість і міцність сталі, яка використана в конструкції димової труби.

(4) При обчисленні жорсткості димової труби приймають товщину оболонки, що зазнає впливу корозії, окрім випадків, в яких відсутність корозії призводить до виникнення додаткового напруження. Відповідну увагу необхідно приділити зовнішній і внутрішній корозії відповідно до 4.2 і 4.3.

5 Structural analysis

5.1 Modelling of the chimney for determining action effects

(1) Generally for ultimate limit state verifications of the chimney, possible composite action between the structural shell and the liner should be disregarded. Restraints of the liner that may adversely affect the safety of the shell should however be taken into account.

NOTE: Damping effects from interaction of the structural shell and the liner may be taken into account. The National Annex may give further information.

(2) The strength and stability of the liner should then be assessed with due regard to the deformations imposed from the structural shell.

(3) Due regard should be given to the temperature effects on the stiffness and strength of the steels used in the chimney structure.

(4) In calculating the stiffness of the chimney the corroded thickness of the shell should be adopted unless the uncorroded thickness produces more onerous stress conditions. Due account of both the external and internal corrosion should be considered in accordance with 4.2 and 4.3.

5.2 Обчислення внутрішніх зусиль і напружень

5.2.1 Аналіз несучої оболонки

(1) Для обчислення результуючих зусиль і напружень в несучій оболонці див.
EN 1993-1-6.

(2) Як правило, допустимо використовувати лінійний аналіз оболонки (ЛА) за допомогою аналітичних засобів або за допомогою кінцевих елементів.

Примітка. Правила і формули для ЛА циліндричних і конічних оболонок встановлені в EN 1993-1-6.

(3) Для нежорстких вертикальних кільцевих циліндричних оболонок мембранне напруження, що виникає від зовнішніх впливів, можна визначити за мембранною теорією, де ефекти згину оболонки можна не враховувати, за винятком колових моментів згину внаслідок нерівномірного розподілу тиску вітру по колу:

Примітка. Критерії для врахування ефектів оболонки можуть бути встановлені в Національному Додатку. Рекомендуються наступні критерії:

5.2 Calculation of internal stress resultants and stresses

5.2.1 Analysis of the structural shell

(1) For the calculation of stress resultants and stresses in the structural shell see
EN 1993-1-6.

(2) In general, linear shell analysis (LA), either by analytical tools or by finite elements, may be used.

NOTE: Rules and formulae for LA analysis of cylindrical and conical shells are given in EN 1993-1-6.

(3) For unstiffened vertical circular cylindrical shells the membrane stresses from external actions may be determined from membrane theory, treating the cylinder as a global beam, where shell bending effects can be neglected, apart from the circumferential bending moments due to non-uniform wind pressure distribution around circumference:

NOTE: The criteria for neglecting shell effects may be given in the National Annex. The recommended criteria are as follows:

(5.1)

де:

– загальна висота;

– середній радіус оболонки (тобто в середині листа);

– товщина листа, що зазнає впливу корозії.

Колові моменти згину на одиницю довжини можна приблизно визначити таким чином:

where:

is the total height

is the medium radius of the shell (i.e. in the middle of the plate)

is the corroded plate thickness

The circumferential bending moments per unit length may be approximately determined from:

(5.2)

де:

– тиск вітру, що діє на зовнішню поверхню конструкції, визначається з 5.1
EN 1991-1-4, приймаючи за висоту димової труби.

Колові моменти згину внаслідок тиску вітру (для основної швидкості вітру до 25 м/сек (див. EN 1991-1-4)) можна не враховувати в нежорстких циліндричних оболонках, де:

where:

is the wind pressure, acting on the external surface of a structure, determined from 5.1 of EN 1991-1-4 taking as the height of the chimney.

Circumferential bending moments due to wind pressure (for basic wind velocities up to 25 m/sec (see EN 1991-1-4) may be neglected in unstiffened cylindrical shells where:

(5.3)

Для циліндричних оболонок, підсилених кільцями жорсткості, і для сукупності циліндричних і конічних оболонок, підсилених кільцями жорсткості, мембранне напруження можна визначити за допомогою мембранної теорії, незалежно від співвідношень і . Ефекти згину оболонки можна не враховувати якщо дотримані наступні умови:

– кільця жорсткості, що встановлюються для перерозподілу тиску вітру, повинні бути спроектовані з урахуванням колових моментів згину;

– кільця жорсткості, що встановлюються на місцях переходу від циліндра до конуса, повинні бути спроектовані з урахуванням відхилень меридіональних мембранних сил.

Результуючі напруження і напруження, що отримуються в результаті вище наведених обчислень, використовують для перевірки міцності, див. 6.2.1, і перевірки поздовжнього згину оболонки, див. 6.2.2.

5.2.2 Дефекти

(1) Горизонтальні дефекти самонесучих димових труб враховують, приймаючи за бічне відхилення, в (м), від вертикалі у верхній частині:

For ring-stiffened cylindrical shells and for assemblies of ring-stiffened cylindrical and conical shells the membrane stresses may, independent of the - and -ratios, be determined from membrane theory treating the structure as a global beam. Shell bending effects may be neglected, provided that the following conditions are fulfilled:

– ring stiffeners provided to carry wind pressure should be designed for the circumferential bending moments

– ring stiffeners provided at the intersections between cylinders and cones should be designed for the equilibrium forces resulting from deviating the meridional membrane forces.

The stress resultants and stresses resulting from the above calculations should be used for both the strength verification, see 6.2.1, and the shell buckling verification, see 6.2.2.

5.2.2 Imperfections

(1) Horizontal imperfections of
self-supporting cantilevered chimneys should be allowed for by assuming a lateral deviation, in [m], from the vertical at the top of:

(5.4)

де:

– загальна висота димової труби, в м.

(2) Локальні дефекти несучої оболонки включені у формулу міцності для опору поздовжньому вигину, встановлену в
EN 1993-1-6, та їх не потрібно враховувати при загальному аналізі.

Примітка. Також див. відповідні геометричні допуски в Додатку Е.

(3) Дефекти інших елементів димової труби при осьовому стискуванні розглядають відповідно до 5.3 EN 1993-1-1.

5.2.3 Загальний аналіз

(1) Якщо оболонка розраховується за балочною схемою, див. 5.2.1, то обчис­лення можна проводити, використовуючи загальну теорію балок першого порядку, коли:

where:

is the total height of the chimney in [m].

(2) Local imperfections of the structural shell are included in the strength formulae for the buckling resistance given in EN 1993-1-6 and need not be allowed for in the global analysis.

NOTE: See also relevant geometrical tolerances in Annex E.

(3) Member imperfections of other members of the chimney for members with axial compression should be considered in accordance with 5.3 of EN 1993-1-1.

5.2.3 Global analysis

(1) When the structural shell is calculated as a beam, see 5.2.1, it may be calculated using global first order beam theory, when:

(5.5)

де:

– розрахункова величина загального вертикального навантаження, біля нижнього краю оболонки;

– пружна критична сила біля нижнього краю оболонки (див.
EN 1993-1-6).

(2) Якщо оболонка розраховується за балочною схемою, див. 5.2.1, і застосовують загальну теорію другого порядку, то моменти згину другого порядку можна приблизно визначити з моменту першого порядку, , з:

where:

is the design value of the total vertical load, at the foot of the shell

is the elastic critical value for failure, at the foot of the shell (see EN 1993-1-6)

(2) When the structural shell is calculated as beam, see 5.2.1, and global second order theory has to be applied, the second order bending moments, for the beam may be approximately determined from the first order moment, , from:

(5.6)

при

With

(5.7)

де:

– загальна висота оболонки;

– жорсткість при згині біля нижнього краю оболонки.

(3) Даний спрощений метод застосовують тільки тоді, коли:

where:

is the total height of the shell

is the bending stiffness at the foot of the shell

(3) This simplified method may only be applied when:

; і (and)

(5.8а)

(5.8b)

де:

– розрахункова величина загального вертикального навантаження біля верхнього краю оболонки.

where:

is the design value of the total vertical load at the top of the shell.

6 Граничні стани за несучою здатністю

6.1 Загальні положення

(1)Р За частковий коефіцієнт приймають наступне:

– опір елементів конструкції або елементів при розрахунку по межі текучості , за відсутності загального або місцевого поздовжнього згину – ;

– опір елементів конструкції або елементів при розрахунку по межі текучості , за наявності загального або місцевого поздовжнього згину – ;

– опір елементів конструкції або елементів при розрахунку по межі міцності при розтягу – ;

– опір з'єднань і швів – див. EN 1993-1-8.

Примітка. Часткові коефіцієнти для димових труб можуть бути встановлені в Національному Додатку. Рекомендуються наступні чисельні значення:

6 Ultimate limit states

6.1 General

(1)P The partial factor shall be taken as follows:

– resistance of structural elements or members related to the yield strength , when no global or local buckling occurs ;

– resistance of structural elements or members related to the yield strength , where global or local buckling is considered ;

– resistance of structural elements or members related to the ultimate tensile strength , ;

– resistance of connections and joints see EN 1993-1-8.

NOTE: Partial factors for chimneys may be defined in the National Annex. The following numerical values are recommended:

;

;

(2)Р Димові труби перевіряють на:

– статичну рівновагу;

– міцність елементів конструкції;

– загальну стійкість;

– місцева втрата стійкості елементів конструкції при поздовжньому вигині ;

– втому (при необхідності включаючи малоциклову втому) елементів конструкції;

– руйнування з'єднань.

(2)P Chimneys shall be checked for the following ultimate limit states:

– static equilibrium;

– strength of its structural elements;

– overall stability;

– local buckling of its structural elements;

– fatigue (including low cycle fatigue if relevant) of its structural elements; and

– failure of connections.

6.2 Несучі оболонки

6.2.1 Перевірка міцності

(1) Міцність несучої оболонки і футерування перевіряють на пластичне руйнування або розрив при розтягу.

(2) Якщо несуча оболонка або футерування спроектована з урахуванням зовнішніх впливів за балочною схемою, див. 5.2.1, її перевіряють відповідно до
EN 1993-1-1 або EN 1993-1-3, враховуючи клас перерізу.

(3) В інших випадках несучу оболонку або футерування перевіряють відповідно до методів, встановлених в
EN 1993-1-6.

(4) Послаблення міцності компонентів поперечного перерізу в місцях вирізів і отворів (наприклад, оглядових отворів, димових отворів, тощо) компенсують за допомогою арматури відповідного розміру, враховуючи локальну стійкість оболонки і ефекти втоми, внаслідок чого може знадобитися використання елементів жорсткості навколо країв (див. рис. 6.1).

(5) При використанні поздовжніх елементів жорсткості необхідно приділити увагу перевірці того, що вони сприймають колові моменти згину стінок оболонки, які виникають над і під відповідними отворами, якщо розглядають розподіл меридіональних (поздовжніх) напружень.

(6) Поздовжні елементи жорсткості повинні бути достатньо довгими, щоб розподіляти напруження по усій поверхні оболонки.

6.2 Structural shells

6.2.1 Strength verification

(1) The strength of the structural shell and liner should be verified by checking it for the ultimate limit state of plastic collapse or tensile rupture.

(2) When the structural shell or liner is designed for external actions as a global beam, see 5.2.1, it should be verified according to
EN 1993-1-1 or EN 1993-1-3, taking due account of the class of section.

(3) In all other cases the structural shell or liner should be verified according to the methods given in EN 1993-1-6.

(4) Weakening of cross-section components by cut-outs and openings (e.g. manholes, flue openings, etc.) should be compensated for by adequately sized reinforcement, taking into account local shell stability and fatigue effects, as a result of which stiffeners may be required around the edges (see Figure 6.1).

(5) When longitudinal stiffeners are used, care should be taken to ensure that any circumferential bending stresses of the shell walls, occurring in the vicinity above and below the respective openings are included if load distribution of the meridional (longitudinal) stresses is considered.

(6) The longitudinal stiffeners should be chosen long enough so as to be capable of distributing stresses into the main area of the shell.