ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СОСУДЫ И АППАРАТЫ.
АППАРАТЫ КОЛОННОГО ТИПА
НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ
ГОСТ 24757-81
(СТ СЭВ 1645-79)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
|
СОСУДЫ И АППАРАТЫ. Нормы и методы расчета на прочность Vessels and apparatus. Apparatus of column type. Norms and methods of strength calculations |
ГОСТ (СТ СЭВ 1645-79) |
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 мая 1981 г. № 2411 срок введения установлен
с 01.07.81
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на аппараты колонного типа по ГОСТ 24305-80. Стандарт устанавливает методы расчета на прочность колонных аппаратов, работающих под действием внутреннего, избыточного или наружного давления, собственного веса и изгибающих моментов от ветровых нагрузок или сейсмических воздействий, а также изгибающих моментов, возникающих от действия ветровых нагрузок.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1645-79.
1.1. При расчете колонного аппарата устанавливаются следующие основные расчетные сечения:
поперечные сечения корпуса колонны, переменные по толщине стенки или диаметру (I-I, II-II, ..., Z-Z по черт. 1); для аппаратов постоянного сечения (по диаметру и толщине стенки) - только поперечное сечение в месте присоединения опорной обечайки;
поперечное сечение в месте присоединения опорной обечайки к корпусу колонны (Z-Z по черт. 1, 2);
поперечное сечение опорной обечайки в местах расположения отверстий (X-X по черт. 1, 2);
поперечное сечение в месте присоединения опорного кольца (Y-Y по черт. 1, 2).
Расчетные сечения колонного аппарата
Черт. 1
Цилиндрические опорные обечайки
Черт. 2
Примечание. Черт. 1 и 2 не определяют конструкцию и приведены только для указания расчетных размеров.
1.2. Для расчета местных нагрузок следует рассмотреть дополнительные расчетные сечения (А-А, В-В по черт. 1).
Термины, использованные в стандарте, и их условные обозначения приведены в справочном приложении.
2.1.1. Расчетное давление p1 в рабочих условиях для каждого расчетного сечения и пробное давление р2, измеряемое в верхней части колонны, - по ГОСТ 14249-80.
2.1.2. Гидростатическое давление рн во время гидроиспытания колонны в вертикальном положении необходимо определять для каждого расчетного сечения по формуле
pН= g·(Н-х0). (1)
Для воды g = 10-5 Н/мм3 (10-3 кгс/см3)
При расчете колонн должны быть учтены следующие весовые нагрузки:
G1 - вес колонны в рабочих условиях, включая вес обслуживающих площадок, изоляции, внутренних устройств и рабочей среды, Н (кгс);
G2 - вес колонны при гидроиспытании, включая вес жидкости, заполняющей колонну, Н (кгс);
G3 - максимальная нагрузка колонны от собственного веса в условиях монтажа, Н (кгс);
G4 - минимальная нагрузка колонны от собственного веса в условиях монтажа (после установки колонны в вертикальное положение), Н (кгс).
Примечание. Необходимо учитывать, что нагрузка от веса воды, заполняющей колонну в условиях испытания, действует только на нижнее днище и расчетные сечения опорной обечайки.
2.3.1. Максимальный изгибающий момент МG от действия эксцентрических весовых нагрузок, в том числе от присоединяемых трубопроводов и других нагрузок, необходимо определять для каждого расчетного сечения.
2.3.2. Изгибающие моменты MV от действия ветровых нагрузок - по ГОСТ 24756-81.
2.3.3. Изгибающие моменты от сейсмических воздействий МR по ГОСТ 24756-81.
При расчете колонных аппаратов снеговые нагрузки не учитывают.
В случае необходимости температурные напряжения определяют специальными методами расчета.
Расчет локальных напряжений от местных нагрузок на колонне (например, трубопроводы, краны, лестницы и др.) производят по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке. Для этого необходимо определить общие мембранные напряжения в соответствующих дополнительных расчетных сечениях (А-А, В-В по черт. 1) sх и sу по п. 4.1.
Расчетную температуру для каждого элемента колонного аппарата следует определять по ГОСТ 14249-80.
Для элементов нижнего опорного узла опорных обечаек, которые приварены к корпусу колонны и изолированы, расчетную температуру в рабочих условиях определяют по формуле
tA = maх (tK -Dt; 20 °С), (2)
где Dt - перепад температуры по черт. 3.
Перепад температуры в опорной обечайке
Dt = 10 + 0,132h3 + 0,249·10-3·h3 - 0,305·10-6·h + 0,934·10-10·h
Черт. 3
Расчетная температура для условий испытания и монтажа принимается 20 °С.
Колонный аппарат необходимо рассчитывать для следующих трех условий работы аппарата:
рабочие условия;
условия испытания;
условия монтажа.
Сочетания нагрузок для перечисленных условий приведены в таблице
|
Индекс условий работы |
Условия работы |
Давление р, МПа (кгс/см2) |
Осевое сжимающее усилие, Н (кгс) |
Расчетный изгибающий момент М, Н·мм, (кгс·см) |
Допускаемые напряжения, МПа (кгс/см2) |
|
1 |
Рабочие условия |
p1 |
F1 = G1 |
M1 = MG+ MV В районах с сейсмичностью 7 и более баллов принимается большее из двух значений: M1 = MG+ MV M1 = MG+ MR |
[s]A [s]K [s]О |
|
2 |
Условия испытания |
р2;pн |
F2= G2 |
M2 = MG+ MV |
[s]A |
|
3 |
Условия монтажа |
0 |
F3= G3 |
|
|
|
|
|
Для анкерных болтов |
Принимается большее из двух значений: M3 = MG+ MV; M3 = MG+ 0,8MV |
|
|
|
|
|
|
|
В районах с сейсмичностью 7 и более баллов принимается большее из трех значений: |
|
|
|
|
|
F4= G4 |
M3 = MG+ MV M3 = MG+ 0,8MV M3 = MG+ MR; |
|
Примечания:
1. При расчете моментов M V и M R исходят из общей весовой нагрузки в рабочих условиях.
2. При расчете момента M Vисходят из общей весовой нагрузки в условиях испытания.
3. При расчете моментов M V и M R исходят из общей весовой нагрузки в условиях монтажа M V, учитывают изоляцию.
4.1.1. Расчет напряжений
Расчет напряжений следует проводить во всех сечениях, указанных в разделе 1, для рабочих условий (F=F1; M=M1; p=p1) и для условий монтажа (F=F3; М=М3; р=0).
4.1.2. Продольные напряжения sx следует рассчитывать:
на наветренной стороне по формуле (3)
sx= -+; (3)
на подветренной стороне по формуле (4)
sx= --. (4)
4.1.3. Кольцевые напряжения sy следует рассчитывать по формуле (5)
sy = (5)
4.1.4. Эквивалентные напряжения следует рассчитывать:
на наветренной стороне по формуле (6)
sЕ= ; (6)
если sx < 0, то jТ = 1,0, если sy < 0, то jр = 1,0;
на подветренной стороне по формуле (7)
sЕ= ; (7)
если sx< 0, то jТ = 1,0, если sy < 0, то jр = 1,0.
4.1.5. Проверку условий прочности следует проводить:
на наветренной стороне по формуле (8)
max {|sx |; sЕ} £ [s]К·jТ; (8)
если sx< 0, то jТ = 1,0;
на подветренной стороне по формуле (9)
max {|sx |; sЕ} £ [s]К·jТ; (9)
если sx< 0, то jТ = 1,0;
Проверку устойчивости следует проводить для рабочих условий, условий испытания и монтажа.
4.2.1. Колонны, работающие под внутренним избыточным давлением, и колонны, работающие без давления.
Если толщина стенки s3 опорной обечайки меньше или равна толщине стенки самой нижней обечайки колонны и механические свойства материала опорной обечайки не выше соответствующих свойств материала обечайки колонны, то расчет колонного аппарата не производят. В этом случае достаточно провести проверку устойчивости опорной обечайки по п. 5.3. Для остальных колонн проверку устойчивости следует проводить для каждого основного расчетного сечения по формуле (10).
1,0. (10)
Нагрузки принимают в соответствии с таблицей.
Значения [F] и [М] определяют по ГОСТ 14249 - 80, соответственно, для рабочих условий, условий испытания и монтажа.
4.2.2. Колонны, работающие под наружным давлением
Для условий испытания и монтажа проверку устойчивости необходимо проводить в соответствии с требованиями п. 4.2.1.
Для рабочих условий проверку устойчивости для каждого основного расчетного сечения, следует проводить по формуле (11)
1,0, (11)
где [р], [F], [М] - определяют по ГОСТ 14249-80 для рабочих условий.
5.1. Расчет опорной обечайки следует проводить для рабочих условий и для условий испытания. Расчетные нагрузки в сечениях Z-Z (Fz= Gz; Мz) и Y-Y (FY=GY; MY) следует принимать в соответствии с таблицей. Для сечения Х-Х используют расчетные нагрузки сечения Y-Y.
5.2. Проверку прочности сварного шва, соединяющего корпус колонны с опорной обечайкой (сечение Z-Z по черт. 1, 2), следует проводить по формуле (12)
sx = ·min{[s]0; [s]К} (12)
Толщина сварного шва а1 приведена на черт. 4
5.3. Проверку устойчивости опорной обечайки в зоне отверстия (сечение Х-Х по черт. 1, 2) следует проводить по формуле (13)
, (13)
где [F], [M] - определяют по ГОСТ 14249-80;
y1,y2,y3 - коэффициенты, определяемые соответственно по черт. 5, 6 и 7.
Если в сечении Х-Х несколько отверстий, то расчет следует проводить для наибольшего из отверстий по формуле (13) при условии, что для остальных отверстий коэффициенты y1 и y2 более 0,95. Если не соблюдены условия y1 > 0,95 и y2 > 0,95, то проверку устойчивости необходимо проводить по формуле (13) при
где A, W, Ys - соответственно площадь, наименьший момент сопротивления и координата центра тяжести наиболее ослабленного поперечного сечения.
5.4. Если в опорной обечайке есть кольцевой шов, то проверку следует проводить по формуле (14)
sx = (14)
где:y1,y2,y3 - коэффициенты, определяемые соответственно по черт. 5, 6 и 7.
Если кольцевой шов находится вне зоны отверстий, то коэффициенты
y1 =y2 = 1,0 и y3 = 0.
Узлы соединения опорной обечайки с корпусом колонны
Черт. 4
Черт. 5
Черт. 6
Черт. 7
6.1. Расчет нижнего опорного узла следует проводить для рабочих условий и для условий испытания. Расчетные нагрузки Fy и My принимают в соответствии с разд. 5.
6.2. Ширина опорного кольца
Ширина нижнего опорного кольца b1 устанавливается конструктивно, при этом необходимо соблюдать условие формулы (15)
b1 ³ b1R = (15)
Выступающая ширина нижнего опорного кольца должна удовлетворять условию
2d2 + 30 мм £ b2 £ b1.(16)
6.3. Напряжение сжатия в бетоне следует рассчитывать по формуле (17)
sбет = [s]бет· (17)
6.4. Напряжение в сварном шве нижнего опорного кольца.
Для опорного кольца в исполнении А (черт. 8) рассчитывают по формуле (18)
sх = (18)
Для опорных колец в исполнениях В, С, D (черт. 8) проверку по формуле (18) проводить не следует.
6.5. Толщину нижнего, опорного кольца в исполнениях А, В, С, D следует рассчитывать по формуле (19)
s4 ³ max (19)
|
где c1= |
1,0 - для опорного кольца исполнения А по черт. 9 - для опорных колец исполнений В, С, D |
