Поверхневий тиск Координати Мембранні напруження

Surface pressures Coordinates Membrane stresses

Рисунок

1.2 –

Позначення для оболонок обертання

Figure

1.2 –

Symbols in shells of revolutions

а) Результуюче мембранне напруження

b) Результуюче згинальне напруження

a) Membrane stress resultants

b) Bending stress resultants

Рисунок

1.3 –

Результуючі напруження в стінці оболонки (на цьому рисунку х – меридіональний напрям, у – кільцевий)

Figure

1.3 –

Stress resultants in the shell wall (In this figure x is meridional and y is circumferential)

(10) Допуски (див. 6.2.2):

(10) Tolerances (see 6.2.2):

ексцентриситет між серединними поверхнями з’єднаних пластин;

eccentricity between the middle surfaces of joined plates;

параметр допуску випадкового ексцентриситету;

non-intended eccentricity tolerance parameter;

параметр допуску відхилення від кола;

оut-of-roundness tolerance parameter;

вихідний параметр допуску на вм'ятини;

initial dent tolerance parameter;

допуск, перпендикулярний до поверхні оболонки

tolerance normal to the shell surface;

(11) Властивості матеріалів:

(11) Properties of materials:

еквівалентна міцність за Мізесом;

von Mises equivalent strength;

характеристичне значення межі міцності

haracteristic value of ultimate tensile strength;

_{характеристичне значення умовної границі текучості, що відповідає залишковій деформації 0,2 %}

_{characteristic value of 0,2 % proof strength;}

(12) Параметри оцінювання міцності:

(12) Parameters in strength assessment:

коефіцієнт оцінювання міцності на поздовжній згин;

coefficient in buckling strength assessment;

_{жорсткість листів на розтяг у осьовому напрямку;}

_{sheeting stretching stiffness in the axial direction;}

_{жорсткість листів на розтяг у кільцевому напрямку;}

_{sheeting stretching stiffness in the circumferential direction;}

жорсткість листів на розтяг вздовж мембрани;

sheeting stretching stiffness in membrane shear;

жорсткість листів на згин у осьовому напрямку;

sheeting flexural rigidity in the axial direction;

жорсткість листів на згин у кільцевому напрямку;

sheeting flexural rigidity in the circumferential direction;

крутильна жорсткість листів на згин при крученні;

sheeting twisting flexural rigidity in twisting;

обчислений опір (використовується з індексами для вказівки базису);

calculated resistance (used with subscripts to identify the basis);

опір пластичній деформації (визначається як коефіцієнт запасу міцності до розрахункових навантажень);

plastic reference resistance (defined as a load factor on design loads);

критичне пружнє навантаження втрати стійкості (визначається як коефіцієнт запасу до розрахункових навантажень);

elastic critical buckling load (defined as a load factor on design loads);

калібрувальний коефіцієнт для нелінійних розрахунків;

calibration factor for nonlinear analyses;

ступінь взаємодії виразів у виразах взаємодії міцності на втрату стійкості;

power of interaction expressions in buckling strength interaction expressions;

коефіцієнт зміцнення сплавів у згинальних кривих для оболонок;

alloy hardening parameter in buckling curves for shells;

коефіцієнт зменшення дефектів, при оцінці міцності на втрату стійкості;

imperfection reduction factor in buckling strength assessment;

діапазон параметра за наявності змінних або циклічних дій;

range of parameter when alternating or cyclic actions are involved;

(13) Розрахункові та результуючі напруження;

(13) Design stresses and stress resultants

_{розрахункове значення меридіонального мембранного напруження характеррного для втрати стійкості (додатнє при стисненні);}

_{design values of the buckling-relevant meridional membrane stress (positive when compression);}

_{розрахункове значення меридіонального мембранного напруження характерного для втрати стійкості (додатнє при стисненні);}

_{design values of the buckling-relevant circumferential membrane (hoop) stress (positive when compression);}

розрахункове значення дотичного мембранного напруження характерного для втрати стійкості;

design values of the buckling-relevant shear membrane stress;

розрахункове значення результуючого мембранного меридіонального напруження характерного для втрати стійкості (додатнє при стисненні);

design values of the buckling-relevant meridional membrane stress resultant (positive when compression);

розрахункове значення результуючого кільцевого мембранного напруження характерного для втрати стійкості (додатнє при стисненні);

design values of the buckling-relevant circumferential membrane (hoop) stress resultant (positive when compression);

розрахункове значення результуючого кільцевого мембранного напруження характерного для втрати стійкості (додатнє при стисненні).

design values of the buckling-relevant shear membrane stress resultant.

(14) Критичні напруження при втраті стійкості та напруження опору:

(14) Critical buckling stresses and stress resistances:

меридіональне критичне напруження при втраті стійкості;

meridional critical buckling stress;

кільцеве критичне напруження при втраті стійкості;

circumferential critical buckling stress;

дотичне критичне напруження при втраті стійкості;

shear critical buckling stress;

меридіональне розрахункове напруження опору втраті стійкості;

meridional design buckling stress resistance;

кільцеве розрахункове напруження опору втраті стійкості;

circumferential design buckling stress resistance;

дотичне розрахунковие напруження опору втраті стійкості.

shear design buckling stress resistance.

(15) Визначення решти позначень наводитиметься в місці їх першої появи в документі.

(15) Further symbols are defined where they first occur.

1.5 Правило знаків

1.5 Sign conventions

(1) Нижче викладене загальне правило знаків, окрім зазначеного в пункті (2)

− напрям назовні є додатнім;

− внутрішній тиск є додатнім;

− переміщення назовні є додатнім;

− розтягуючі напруження є додатніми;

− дотичні напруження згідно Рис. 1.2.

(1) In general the sign conventions are the following, except as noted in (2)

− outward direction positive;

− internal pressure positive;

− outward displacement positive;

− tensile stresses positive;

− shear stresses as shown in Figure 1.2.

(2) З метою спрощення, для розрахунку на втрату стійкості додатнім прийнято вважати напруження стиску. Зовнішній та внутрішній тиск обидва приймаються додатніми.

(2) For simplicity, for buckling analysis, compressive stresses are treated as positive. For these cases both external pressures and internal pressures are treated as positive.

1.6 Системи координат

1.6 Coordinate systems

(1) Загалом, для оболонкових конструкцій використовується наступна циліндрична система координат (див. Рисунок 1.4):

координата вздовж центральної осі оболонки обертання

радіальна координата

кільцева координата

(1) In general, the convention for the global shell structure axis system is in cylindrical coordinates (see Figure 1.4) as follows:

coordinate along the central axis of a shell of revolution

radial coordinate

circumferential coordinate

(p) = полюс (m) = меридіан оболонки (c) = миттєвий центр меридіональної кривизни

(p) = pole, (m) = shell meridian (c) = instantaneous centre of meridional curvature

Рисунок

1.4 –

Система координат кільцевої оболонки

Figure

1.4 –

Coordinate systems for a circular shell

(2) Положення щодо координат для меридіональних та кільцевих елементів, з’єднаних з оболонкою, дещо різняться.

(2) The convention for structural elements attached to the shell wall (see Figure 1.5) is different for meridional and circumferential members.

(3) Положення щодо координат для прямолінійних елементів, з’є днаних з оболонкою в меридіональному напрямку наступні (див. Рисунок 1.5(I)):

(3) The convention for meridional straight structural elements (see Figure 1.5(I)) attached to the shell wall is:

меридіональна координата для елементів, дотичних до дна (воронки), циліндричної частини і даху

meridional coordinate for barrel, hopper and roof attachment

вісь сильного згину (паралельна до полиць: вісь меридіонального згину)

strong bending axis (parallel to flanges: axis for meridional bending)

вісь слабкого згину (перпендикулярна до полиць)

weak bending axis (perpendicular to flanges)

(4) Положення щодо координат для елементів, з’єднаних з оболонкою в кільцевому напрямку наступні (див. Рисунок 1.5(II)):

(4) The convention for circumferential curved structural elements (see Figure 1.5(II)) attached to a shell wall is:

кільцева координатна вісь (криволінійна)

circumferential coordinate axis (curved)

радіальна вісь (вісь згину в меридіональній площині)

radial axis (axis for bending in the meridional plane)

меридіональна вісь (вісь кільцевого згину)

meridional axis (axis for circumferential bending)

а) меридіональний елемент жорсткості

b) кільцевий елемент жорсткості

a) meridional stiffener

b) circumferential stiffener

Рисунок

1.5 –

Місцева система координат для меридіональних та кільцевих елементів жорсткості оболонки

Figure

1.5 –

Local coordinate system for meridional and circumferential stiffeners on a shell

2 Основи проектування

2 Basis of design

2.1 Загальні положення

2.1 General

(1)P Проектування оболонок має виконуватись у відповідності з вимогами, що викладені у EN 1990 та EN 1999-1-1.

(1)P The design of shells shall be in accordance with the rules given in EN 1990 and EN 1999-1-1.

(2)P Для граничних станів за несучою здатностю та за експлуатаційною придатністю мають бути прийняті відповідні часткові коефіцієнти.

(2)P Appropriate partial factors shall be adopted for ultimate limit states and serviceability limit states.

(3)P Для перевірки розрахунків по граничому стану за несучою здатностю, частковий коефіцієнт слід приймати наступним чином:

(3)P For verification by calculation at ultimate limit states the partial factor shall be taken as follows:

-опір текучості та нестійкості:

- resistance to yielding and instability:

-опір пластини на розтяг при руйнуванні:

- resistance of plate in tension to fracture:

-опір вузлів: див. EN 1999-1-1

- resistance of joints: see EN 1999-1-1

Примітка. Числові значення коефіцієнта можуть бути визначені Національним Додатком. Наступні значення є рекомендованими:

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

(4) Для перевірки в граничному стані за експлуатаційною придатністю слід застосовувати частковий коефіцієнт .

(4) For verifications at serviceability limit states the partial factor should be used.

Примітка. Числові значення коефіцієнта можуть бути визначені Національним Додатком. Наступне значення є рекомендованим:

.

NOTE: Numerical values for may be defined in the National Annex. The following numerical value is recommended:

.

2.2 Клас за відповідальністю та клас за виконанням

2.2 Consequence class and execution class

(1) Вибір 1, 2 чи 3 Класу за відповідальністю (див. EN 1999-1-1) має бути погоджений спільним рішенням проектувальника та замовника, приймаючи до уваги національні положення.

(1) The choice of Consequence Class 1, 2 or 3, see EN 1999-1-1, should be agreed between the designer and the owner of the construction work in cooperation, taking national provisions into account.

(2) Клас за виконанням (див.
EN 1999-1-1) має бути визначений у виконавчій специфікації.

(2) The Execution Class, see EN 1999-1-1, should be defined in the execution specification.

3 Матеріали та геометрія

3 Materials and geometry

3.1 Властивості матеріалів

3.1 Material properties

(1) EN 1999-1-5 стосується матеріалів (сплавів та загартованих матеріалів), що перераховані в EN 1999-1-1, Таблицях 3.2а і б, та в EN 1999-1-4 Таблиця 2.1 для холодноформованих листів.

(1) EN 1999-1-5 applies to wrought materials (alloys and tempers) listed in
EN 1999-1-1, Tables 3.2a and b and
EN 1999-1-4 Table 2.1 for cold-formed sheeting.

(2) Для умов експлуатації в температурному діапазоні від 80°C до 100°C властивості матеріалів регламентовані в EN 1999-1-1.

(2) For service temperatures between 80°C and 100°C the material properties should be obtained from EN 1999-1-1.

(3) У загальному чисельному розрахунку з урахуванням нелінійності матеріалу використовується відповідна крива напружень, що наведена в
EN 1999-1-1, Додаток E.

(3) In a global numerical analysis using material nonlinearity, the appropriate stress-strain curve should be selected from
EN 1999-1-1, Annex E.

3.2 Розрахункові значення геометричних даних

3.2 Design values of geometrical data

(1) Товщина оболонки обирається з наведених у EN 1999-1-1 та EN 1999-1-4.

(1) The thickness of the shell should be taken as defined in EN 1999-1-1 and
EN 1999-1-4.

(2) В якості базової поверхні для навантажень слід обирати серединну поверхню оболонки.

(2) The middle surface of the shell should be taken as the reference surface for loads.

(3) Радіус оболонки визначається як номінальний радіус серединної поверхні, виміряний по нормалі до осі обертання.

(3) The radius of the shell should be taken as the nominal radius of the middle surface of the shell, measured normal to the axis of revolution.

3.3 Геометричні допуски та геометричні дефекти

3.3 Geometrical tolerances and geometrical imperfections

(1) Розрізняють наступні геометричні відхилення поверхні оболонки від номінальної форми:

(1) The following geometrical deviations of the shell surface from the nominal shape should be considered:

- некруглість (еліптичність) (відхилення від круглої форми);

-out-of-roundness (deviation from circularity);

- ексцентриситети (відхилення серединних поверхонь сегментів оболонки одна відносно іншої на стиках);

- eccentricities (deviations from a continuous middle surface in the direction normal to the shell along junctions of plates);

- місцеві вм'ятини (місцеві нормальні відхилення від номінальної серединної поверхні).

- local dents (local normal deviations from the nominal middle surface).

Примітка. EN 1090-3 містить вимоги до геометричних допусків для оболонкових конструкцій.

NOTE: EN 1090-3 contains requirements to geometrical tolerances for shell structures.

(2) Геометричні допуски пов`язані з опором втраті стійкості див. 6.2.2.

(2) For geometrical tolerance related to buckling resistance, see 6.2.2.

4 Довговічність

4 Durability

(1) Основні вимоги викладено у розділі 4 EN 1999-1-1

(1) For basic requirements, see Section 4 of EN 1999-1-1

(2) Особливу увагу слід приділити випадкам, коли розглядається сумісна робота різних матеріалів, особливо якщо їх ефектрохімічний склад може спровокувати появу корозії.

(2) Special attention should be given to cases in which different materials are intended to act compositely, if these materials are such that electrochemical phenomena might produce conditions leading to corrosion.

Примітка. У EN ISO 12944-2 наведено категорії корозійної стійкості під дією природних факторів для механічних кріпильних елементів, див.
EN 1999-1-4.

NOTE: For corrosion resistance of fasteners for the environmental corrosivity categories following
EN ISO 12944-2 see EN 1999-1-4.

(3) Також до уваги слід прийняти природні умови, що переважали з моменту виробництва, включаючи транспортування та зберігання на складальному майданчику.

(3) The environmental conditions prevailing from the time of manufacture, including those during transport and storage on site, should be taken into account.

5 Розрахунок конструкцій

5 Structural analysis

5.1 Геометричні характеристики

5.1 Geometry

(1) Оболонка має бути представлена серединною поверхнею.

(1) The shell should be represented by its middle surface.

(2) У якості радіусу кривизни приймається номінальний радіус кривизни.

(2) The radius of curvature should be taken as the nominal radius of curvature.

(3) Сукупність сегментів оболонки не слід розділяти на окремі сегменти для розрахунку, окрім випадків коли граничні умови для кожного сегмента вибираються таким чином, щоб об`єктивно моделювати взаємодію між ними.

(3) An assembly of shell segments should not be subdivided into separate segments for analysis unless the boundary conditions for each segment are chosen in such a way as to represent interactions between them in a conservative manner.

(4) Розрахункова модель повинна містити опорне кільце, що передає опорні реакції на оболонку.

(4) A base ring intended to transfer support forces into the shell should be included in the analysis model.

(5) Ексцентриситети і уступи серединної поверхні оболонки слід вклювати до розрахункової моделі, якщо вони є причиною значного згину внаслідок результуючих мембранних напружень, що прикладені ексцентрично.

(5) Eccentricities and steps in the shell middle surface should be included in the analysis model if they induce significant bending effects as a result of the membrane stress resultants following an eccentric path.

(6) Будь який ексцентриситет між серединними поверхнями сегментів оболонок на стиках має бути врахований у розрахунковій моделі.

(6) At junctions between shell segments, any eccentricity between the middle surfaces of the shell segments should be considered in the modelling.

(7) Кільце жорсткості вважається окремим елементом конструкції крім випадку коли крок кілець менший за

(7) A ring stiffener should be treated as a separate structural component of the shell, except where the spacing of the rings is closer than

(8) Оболонка з дискретно розташованими стрингерами може розглядатись як ортотропна рівномірна оболонка, за умови, що відстань між стрингерами не перевищує .

(8) A shell that has discrete stringer stiffeners attached to it may be treated as an orthotropic uniform shell provided that the stringer stiffeners are no further apart than .

(9) Гофрована (в осьовому чи кільцевому напрямку) оболонка може розглядатись як ортотропна рівномірна оболонка, за умови, що ширина гофри не перевищує (див. А.5.7).

(9) A shell that is corrugated (axially or circumferentially) may be treated as an orthotropic uniform shell provided that the corrugation wavelength is less than (see A.5.7).

(10) В розрахунковій моделі оболонки можна нехтувати отворами найбільший розмір яких менше за .

(10) A hole in the shell may be neglected in the modelling provided its largest dimension is smaller than .

(11) Загальна стійкість конструкції вцілому може бути визначена згідно положень EN 1993 частин 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 або 4-3.

(11) The overall stability of the complete structure can be verified as detailed in
EN 1993 Parts 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 or 4-3 as appropriate.

5.2 Граничні умови

5.2 Boundary conditions

(1) Відповідні граничні умови слід використовувати при розрахунках для оцінки граничних станів згідно з умовами, що визначені в Таблиці 5.1. Спеціальні умови, необхідні для обчислень втрати стійкості, викладені в пункті 6.2.

(1) The appropriate boundary conditions should be used in analyses for the assessment of limit states according to the conditions shown in Table 5.1. For the special conditions needed for buckling calculations, reference should be made to 6.2.