Страница 6: ДСТУ-Н Б EN 1993-3-2:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 3-2. Башти, щогли і димові труби - Димові труби (59517)

1 – можливі кільця жорсткості;

2 – поздовжній елемент жорсткості;

3 – виріз

1 Possible stiffening rings

2 Longitudinal stiffener

3 Cut out

Рисунок

6.1 –

Надання жорсткості круглим вирізам і отворам

Figure

6.1 –

Stiffening round cut-outs and openings

Примітка. В Національному Додатку можуть бути встановлені обмеження для отвору. Рекомендуються наступні обмеження:

Розподіл локального напруження можна, як правило, вважати задовольняючим вимогам, якщо елементи жорсткості виступають над і під отвором на, щонайменше, 0,8 відстані між елементами жорсткості або 0,8 висоти отвору, вибираючи більше значення, і максимальний кут отвору повинен складати 120°.

(7) Для сприйняття колових напружень при згині допустимо використовувати додаткові кільця жорсткості, що приєднуються до краю отвору і до кінців поздовжніх елементів жорсткості.

(8) Кільця жорсткості перевіряють відповідно до Додатку С EN 1993-1-6.

6.2.2 Перевірка стійкості

(1) Стійкість несучої оболонки перевіряють, використовуючи методи, що встановлені в частині 8 EN 1993-1-6.

(2) Якщо при обчисленні зовнішніх впливів несучу оболонку розглядають за балочною схемою, див. 5.2.1, то застосовують принцип розрахунку напружень, встановлений в EN 1993-1-6.

(3) Якщо необхідно застосувати балочну теорію другого порядку, див. 5.2.3, то перевірку на поздовжній згин оболонки проводять за меридіональними мембранними напруженнями стиску, з урахуванням ефектів другого порядку.

NOTE: The National Annex may define limits for the opening. The following limits are recommended:

Local stress distribution may generally be deemed to be satisfied if the stiffeners project above and below the opening at least 0,8 times the spacing of the stiffeners or 0,8 times the height of the opening, whichever is the greatest and the maximum angle of the opening should be 120°.

(7) Additional ring stiffeners attached at the hole’s edge, and at the end of the longitudinal stiffeners, may be used for the absorption of the circumferential bending stresses.

(8) Ring stiffeners should be checked according to Аnnex C of EN 1993-1-6.

6.2.2 Stability verification

(1) The stability of the structural shell should be verified by checking it for the ultimate limit state of local shell buckling, using the methods given in section 8 of
EN 1993-1-6.

(2) When the structural shell is calculated for external actions as a global beam, see 5.2.1, the stress design concept in EN 1993-1-6 should be applied.

(3) When global second order beam theory needs to be applied, see 5.2.3, the shell buckling check should be carried out with meridional compressive membrane stresses which include second order effects.

6.3 Оцінка безпеки інших елементів конструкції димової труби

(1) Міцність і стійкість стрижньових елементів димової труби перевіряють як частину несучої оболонки, див. 6.2.

(2) Міцність і стійкість футерування димових труб з подвійною стінкою або багатостовбурних димових труб перевіряють по аналогії з несучою оболонкою, див. 6.2.

(3) Якщо це доцільно, то перевірку на поздовжній згин футерування оболонки можна проводити як перевірку придатності до експлуатації, див. частина 7.

(4) Якщо несучі елементи системи димової труби передають навантаження на інші елементи конструкції, то міцність і стійкість даних елементів та їх з'єднань перевіряють відповідно до 6.2 і 6.4.

6.3 Safety assessment of other structural elements of the chimney

(1) The strength and stability of bar type elements of the chimney should be verified as part of the structural shell, see 6.2.

(2) The strength and stability of liners of double-skin chimneys or multi-flue chimneys should be verified analogously to the structural shell, see 6.2.

(3) If relevant, the shell buckling check of a liner may be handled as a serviceability check, see section 7.

(4) If the load bearing system of the chimney is connected to other structural elements, the strength and stability of such elements and their connections should be verified in accordance with 6.2 and 6.4.

6.4 вузли і з'єднання

6.4.1 Загальні положення

(1) Для вузлів і з'єднань див.
EN 1993-1-8.

Примітка. Часткові коефіцієнти для вузлів і з'єднань в димових трубах можуть бути встановлені в Національному Додатку. Рекомендовані чисельні величини встановлені в таблиці 2.1 EN 1993-1-8.

6.4.2 Фланцеві болтові з'єднання

(1) Напруження в болтах і фланці обчислюють, враховуючи ексцентриситет навантаження, що передається від оболонки.

Примітка. Докладніша інформація про проектування фланцевих болтових з'єднань може бути встановлена в Національному Додатку.

(2) Фланці повинні бути приварені до несучої оболонки безперервним зварним швом. Переривчасте зварювання не використовують.

(3) Використовують попередньо напружені високоміцні болти.

(4) Максимальна відстань між центрами болтів повинна складати . При розгляді впливів послаблень посилаються на
EN 13084: Частина 6, оскільки в подальшому може виникнути необхідність зменшення відстані між отворами (можливо до ), де – діаметр болта.

(5) Мінімальний діаметр болта повинен складати мм.

(6) За відсутності можливості контролю болтів впродовж терміну служби димової труби, як правило, не використовують внутрішні фланці.

(7) Фланці повинні мати форму кільця, яке точно відповідає несучій оболонці.
Будь-який проміжок між фланцем і несучою оболонкою повинен бути таким, щоб задовольняти технічним вимогам для зварювання.

(8) Необхідно брати до уваги можливість концентрації напруження в оболонці поблизу болтів, згин фланця і оболонки і додаткові напруження внаслідок можливих деформацій.

(9) При проектуванні відповідну увагу необхідно приділити температурі і зміні температури фланцевого з'єднання.

6.4.3 З'єднання димової труби із фундаментом або опорною конструкцією

(1) З'єднання сталевої оболонки з бетонним фундаментом або опорною конструкцією повинне витримувати перекидаючий момент, нормальну силу і силу зсуву, що виникає в основі оболонки і передається на фундамент.

(2) Якщо з'єднання виготовлене з використанням опорної плити або фундаментних болтів, то навантаження в болтах обчислюють, враховуючи ексцентриситет навантаження, що передається від оболонки.

Примітка 1. В Національному Додатку може бути встановлена докладніша інформація про проектування з'єднань з фундаментом.

Примітка 2. Перевірку втоми див. в частині 9.

Примітка 3. Можливо, наприклад, що болти, які не є попередньо напруженими, відповідають вимогам до втоми, якщо коливання оболонки значно зменшені за допомогою використання аеродинамічних або демпфуючих пристроїв.

(3) Якщо використовують інші методи з'єднання сталевої оболонки з фундаментом, наприклад, за допомогою продовження і закладення оболонки безпосередньо в бетонний фундамент, то необхідно перевірити, що конструкція є надійною, і необхідно врахувати особливі деталі конструкції, що відносяться до методу, який приймається.

6.4 Joints and connections

6.4.1 General

(1) For joints and connections see
EN 1993-1-8.

NOTE: The partial factors for joints and connections in chimneys may be given in the National Annex. The numerical values given in Table 2.1 of EN 1993-1-8 are recommended.

6.4.2 Flange bolted connections

(1) The stress in the bolts and in the flange should be calculated taking consideration of the eccentricity of the loading transmitted by the shell.

NOTE: The National Annex may give further information on the design of flange bolted connections.

(2) Flanges should be continuously welded to the structural shell. Intermittent welding should not be used.

(3) Preloaded high strength bolts should be used.

(4) The maximum distance between centres of the bolts should be . When considering leakage effects, reference should be made to EN 13084: Part 6 as the spacing may need to be reduced further (possibly to ) where is the diameter of the bolt.

(5) The minimum bolt diameter should be
mm.

(6) If the bolts are not inspectable during the whole lifetime of the chimney, internal flanges should normally be avoided.

(7) The flanges should be formed into a ring to accurately fit the structural shell. Any gap between the flange and the structural shell should be such as to allow the welding specification to be met.

(8) The possibility of stress concentrations in the shell near the bolts, the bending of the flange and of the shell and additional stresses due to possible deformations should be considered.

(9) Due consideration should be given to temperature and variation of temperature of the flange joint in the joint design.

6.4.3 Connection of chimney to the foundation or supporting structure

(1) The connection of the steel shell to the concrete foundation or to the supporting structure should resist the overturning moment, normal force and shear force developed at the shell base and transmitted to the foundation.

(2) When the connection is made using a base plate and anchor bolts, the load in the bolts should be calculated taking into consideration the eccentricity of the loading transmitted by the shell.

NOTE 1: The National Annex may give further information on the design of the connections to foundations.

NOTE 2: For fatigue verification see section 9.

NOTE 3: It may be possible, for example, that non-preloaded bolts meet the fatigue requirements if oscillations are significantly reduced by using aerodynamic or damping devices.

(3) If other methods of connecting the steel shell to the foundations are used, for instance by extending and embedding the shell directly into the concrete foundation, it should be shown that the design model is structurally reliable, and the particular constructional details associated with the adopted method, should be taken into account.

6.5 Зварні з'єднання

(1) Для з'єднань в сталевих димових трубах, виготовлених за допомогою зварювання, див. EN 1993-1-8, EN 1993-1-9 і EN 13084-1.

6.5 Welded connections

(1) For connections in steel chimneys made by welding see EN 1993-1-8, EN 1993-1-9 and EN 13084-1.

7 Граничні стани по придатності до експлуатації

7.1 Основи

(1) Для сталевих димових труб необхідно розглянути наступні граничні стани по придатності до експлуатації:

– деформації і відхилення у напрямі вітру і/або у напрямі поперек вітру, які негативно позначаються на зовнішньому вигляді або ефективному використанні конструкції;

– вібрації, коливання чи розгойдування, які можуть викликати тривогу у людей, що знаходяться поруч;

– деформації, відхилення, вібрації, коливання або розгойдування, що можуть спричинити пошкодження елементів, які не відносяться до конструкції.

(2) Якщо у відповідних пунктах, що розглядають граничні стани по придатності до експлуатації, встановлені спрощені правила відповідності, то не потрібно здійснювати докладні обчислення, використовуючи сполучення впливів.

Примітка. Часткові коефіцієнти, як правило, приймають рівними 1,00 для всіх граничних станів по придатності до експлуатації.

7 Serviceability limit states

7.1 Basis

(1) The following serviceability limit states should be considered for steel chimneys:

– deformations or deflections in the along wind direction and/or in the cross-wind direction which adversely affect the appearance or effective use of the structure;

– vibrations, oscillations or sway which may cause alarm among bystanders;

– deformations, deflections, vibrations, oscillations or sway which cause damage to non-structural elements.

(2) Where simplified compliance rules are given in the relevant clauses dealing with serviceability limit states, detailed calculations using combinations of actions need not be undertaken.

NOTE: Partial factors are normally taken as 1,00 for all serviceability limit states.

7.2 Відхилення

(1) Максимальна величина відхилення ( ) від вітрового навантаження у напрямі вітру, що визначається в EN 1991-1-4, у верхній частині самонесучої димової труби повинна бути обмеженою.

Примітка. Гранична величина може бути встановлена в Національному Додатку. Рекомендується наступна величина:

7.2 Deflections

(1) The maximum value of deflection () as determined from EN 1991-1-4 in the along-wind direction at the top of a self-supporting chimney due to the characteristic value of along-wind loading should be limited.

NOTE: The National Annex may give the limiting value. The following value is recommended:

(7.1)

де:

– загальна висота димової труби.

(2) Максимальні величини амплітуд вібрації у верхній частині самонесучої димової труби внаслідок вихрового збудження повинні бути обмеженими.

Примітка 1. Для визначення максимальних величин див. Додаток Е EN 1991-1-4.

Примітка 2. Граничні величини амплітуд вібрації можуть бути встановлені в Національному Додатку. При використанні класів надійності відповідно до Додатку А даної частини рекомендуються граничні величини відповідно до таблиці 7.1.

where:

is the overall height of the chimney.

(2) The maximum values for the vibration amplitudes at the top of a self-supporting chimney due to vortex shedding should be limited.

NOTE 1: For determining the maximum values see Annex E of EN 1991-1-4.

NOTE 2: The National Annex may give limiting values for vibration amplitudes. Where the reliability classes according to Annex A of this Part are used the limiting values according to Table 7.1 are recommended.

Таблиця

7.1 –

Рекомендації для максимальних амплітуд вібрації у напрямі поперек вітру

Table

7.1 –

Recommendations for maximum amplitudes of cross-wind vibration

Клас надійності

Reliability class

Граничні величини амплітуди вібрації у напрямі поперек вітру

Limits to cross-wind vibration amplitude

3

0,05

Від зовнішнього діаметра

times the outer diameter

2

0,10

Від зовнішнього діаметра

times the outer diameter

1

0,15

Від зовнішнього діаметра

times the outer diameter

8 Проектування, що супро-воджується випробуванням

(1) Повинні бути дотримані положення для проектування за допомогою випробувань, наведених в EN 1990.

(2) Величини логарифмічного декремента, відмінні від наведених у
EN 1991-1-4, підтверджуються за допомогою випробування. Настанову див. в Додатку D.

8 Design assisted by testing

(1) The provisions for design assisted by testing given in EN 1990 should be followed.

(2) Values of logarithmic decrement different from EN 1991-1-4 should be proved by test. For guidance see annex D.

9 Втома

9.1 Загальні положення

(1) Необхідно приділити увагу можливим ефектам втоми, викликаних змінними напруженнями від постійних навантажень і вітру.

Примітка. Оскільки втома, як правило, обумовлюється вихровим збудженням, то при перевірці втоми не беруть до уваги змінні напруження при коливаннях поздовж вітрового потоку.

(2) Для перевірки втоми див.
EN 1993-1-9.

(3) При перевірці напружень на краях отворів або з'єднань особливої форми допустимо використовувати коефіцієнти концентрації напруження відповідно до
EN 1993-1-6.

Примітка. Докладніша інформація про моделювання аналізу напружень встановлена в Національному Додатку.

(4) Для димових труб, виготовлених з жаростійких легованих сталей, що використовуються при температурах
більше 400 °С, необхідно своєчасно врахувати поєднання руйнування, викликаного температурою, з втомним руйнуванням.

Примітка. Докладніша інформація може бути встановлена в Національному Додатку.

(5) Дана частина не розглядає корозійну втому.

9 Fatigue

9.1 General

(1) Consideration should be given to possible fatigue effects that arise from stress ranges induced by inline forces and by cross wind forces.

NOTE: As fatigue from cross wind vortex vibrations normally governs design, the fatigue verification related to inline forces need normally not be undertaken.

(2) For fatigue verification see
EN 1993-1-9.

(3) Where the geometrical stress method is used, such as at openings or by a particular shape of connection, stress concentration factors may be used according to EN 1993-1-6.

NOTE: The National Annex may give further information on the modelling for stress analysis.

(4) For chimneys made of heat resistant alloy steels which are used for temperatures
> 400 °C the addition of the temperature induced damage with the fatigue damage should be duly accounted for.

NOTE: The National Annex may give further information.

(5) This Part does not cover corrosion fatigue.

9.2 Втомне навантаження

9.2.1 Вібрації поздовж вітру

(1) При оцінці втомного навантаження внаслідок вібрацій поздовж вітру необхідно враховувати ефекти пульсації вітру.

Примітка. Для оцінки втомного навантаження від вібрацій поздовж вітру див. 9.2.1 в EN 1993-3-1.

9.2.2 Вібрації поперек вітру

(1) Втомне навантаження внаслідок вібрацій поперек вітру можна визначити із діапазонів максимального напруження.

Примітка. Для визначення діапазонів напруження і кількості циклів див. 2.4 і 1.5.2.6 Додатку Е
EN 1991-1-4.

(2) До димових труб заввишки менше
3 м не застосовують перевірку втоми.

(3) Якщо критична швидкість вітру димової труби внаслідок вихрового збудження перевищує 20 м/сек, то кореляційну довжину(ни) нижче 16 м над рівнем землі не враховують, див.
EN 1991-1-4.

(4) Вищі форми коливань необхідно враховувати, якщо критична швидкість вітру для даних форм коливань нижча за граничну величину (див. EN 1991-1-4).

9.2 Fatigue loading

9.2.1 Along-wind vibrations

(1) In assessing fatigue loading due to along-wind vibrations, gust effects need to be taken into account.

NOTE: For assessing fatigue loading from along-wind vibrations see 9.2.1 of EN 1993-3-1.

9.2.2 Cross-wind vibrations

(1) The fatigue loading for cross-wind vibrations may be determined from the maximum stress ranges.

NOTE: For determining the stress ranges and the number of cycles see 2.4 and 1.5.2.6 of annex E of EN 1991-1-4.

(2) No fatigue verification need be undertaken for chimneys which are lower than 3m in height.

(3) If the critical wind speed of the chimney for vortex excitation is greater than 20 m/sec the correlation length(s) below 16 m above ground need not be taken into account, see
EN 1991-1-4.

(4) Higher modes should be considered where the critical wind speed for those modes is below the limiting value (see EN 1991-1-4).

9.3 опір високоцикловій втомі

(1) Таблиці опорів втомі для деталей конструкції зварних оболонок димових труб див. в EN 1993-1-9.

Примітка. Настанова по використанню EN 1993-1-9 і збільшення опору втомі відповідно до якості зварних швів див. в Додатку С.

(2) Якщо система захисту від корозії не передбачена, і для товщини листа є допуски на корозію, деталі класифікують на одну категорію нижче, ніж встановлено в таблицях категорій деталей (див. рис. 7.1
EN 1993-1-9).

9.3 High cycle fatigue resistances

(1) For tables of fatigue resistances for constructional details of welded shell structures of chimneys, see EN 1993-1-9.

NOTE: Guidance on the use of EN 1993-1-9 and enhancement of fatigue resistances according to the quality of welds see Annex C.

(2) If there is a corrosion allowance for the plate thickness instead of a corrosion protection system, the details should be classified one detail category lower than that value given in the tables of the detail categories. (See
Figure 7.1 of EN 1993-1-9.)

9.4 Оцінка безпеки

(1) Оцінку безпеки для втоми здійснюють відповідно до пункту 8 (2)
EN 1993-1-9, використовуючи:

9.4 Safety assessment

(1) The safety assessment for fatigue should be performed according to 8 (2) EN 1993-1-9, using:

(9.1)

де:

– коефіцієнт еквівалентності для циклів ;

– діапазон напружень, що відноситься до циклів (див. 9.2), враховує коефіцієнти концентрації напруження, де це доцільно.

(2) Коефіцієнт еквівалентності можна визначити за формулою:

where:

is the equivalence factor to transfer to cycles

is the stress range associated with cycles (see 9.2) allowing for stress concentration factors where appropriate

(2) The equivalence factor may be determined from:

(9.2)

де:

– нахил кривої S-N.

where:

is the slope of the S-N curve.

9.5 Часткові коефіцієнти втоми

(1) Часткові коефіцієнти втоми приймають рівними коефіцієнтам, встановленим в пункті 3 (6), (7) і
6.2 (1) EN 1993-1-9.

Примітка. Чисельні величини і можуть бути встановлені в Національному Додатку. Для рекомендована величина . Для див. таблицю 3.1 EN 1993-1-9.

9.5 Partial factors for fatigue

(1) The partial factors for fatigue should be taken as specified in 3 (6) and (7) and 6.2 (1) of EN 1993-1-9.

NOTE: The National Annex may give the numerical values for and . For the value is recommended. For see Table 3.1 in EN 1993-1-9.