Листовые конструкции. Область применения. Особенности листовых конструкций. Основы расчета листовых конструкций

Листовые конструкции представляют собой различные сооружения типа оболочек, несущей основой которых являются плоские или изогнутые металлические листы (пластинки и оболочки). Они применяются для хранения, перегрузки, транспортировки, технологической переработки жидкостей, газов и сыпучих материалов. Листовые конструкции широко применяются во всех областях промышленности и составляют по массе около 20 % всех применяемых М/К.

Листовые конструкции классифицируются по назначению:

1. резервуары для хранения жидкостей (нефти, нефтепродуктов, кислот, сжиженных газов и пр.);

2. газгольдеры для хранения и выравнивания состава газов;

3. бункеры и силосы для хранения и перегрузки сыпучих материалов (руды, угля, цемента, песка и т.п.);

4. листовые конструкции доменных цехов (кожухи доменных печей, воздухонагреватели, пылеулавливатели и др.);

5. листовые конструкции специальных технологических установок (химических и нефтеперерабатывающих заводов);

6. трубопроводы большого диаметра для транспортировки воды и газов.

Элементами, образующими листовую конструкцию, являются плоские металлические листы – пластинки или изогнутые листы – оболочки. Работа и расчет пластинок и оболочек зависят от их геометрических параметров.

Работа и расчет плоских пластинок зависят от отношения , где l – пролет пластинки или наименьший размер в плане при опирании пластинки по контуру, t – ее толщина.

Пластинки малого прогиба имеют отношение . Такие пластинки работают только на изгиб. Напряжениями от распора пренебрегают, если

Пластинки большого прогиба имеют отношение . Такие пластинки работают на совместное действие изгиба и растяжения. У них .

Гибкие пластинки (мембраны) имеют отношение и работают как гибкие нити только на растяжение от распора.

Поверхность оболочек образуется изгибом листов по заданному радиусу кривизны. Оболочки, изогнутые в одном направлении с постоянным радиусом кривизны, называются цилиндрическими; если этот радиус изменяется вдоль оси вращения по линейному закону, получается коническая оболочка. Если оболочка образована изгибом листа во взаимно перпендикулярных направлениях, получается сферическая оболочка.

Работа и расчет оболочек зависят от отношения ее радиуса кривизны к толщине .

Тонкие оболочки листовых конструкций имеют отношение .

Равновесие элемента тонкой оболочки при определенных условиях соблюдается при наличии только осевых сил без изгиба (безмоментная теория расчета).

К таким условиям относятся:

1. сплошные осесимметричные нагрузки без резких изменений интенсивности;

2. участок оболочки должен быть сплошным, достаточно удаленным от так называемых краевых линий, препятствующих или искажающих плавность деформаций оболочки.

Такие линии образуются ребрами жесткости, днищами, резкими изменениями толщины, острыми перегибами.

Деформация оболочки в этих местах стеснена, на некотором участке происходит местный изгиб, которым нельзя пренебречь.

Возникновение изгибающих моментов у краевых линий называется краевым эффектом.

Напряжение для некоторых оболочек простейших форм:

1. Шаровая оболочка ,

где P – внутреннее давление;

r –радиус сферы; t – толщина оболочки;

2. Цилиндрическая оболочка ;

Оболочки, как правило, испытывают двухосное напряженное состояние. Проверка их прочности производится по приведенным напряжениям

,

при этом должны соблюдаться условия ;

При равномерном внутреннем давлении и получаются растягивающими.

При равномерном внешнем давлении или внутреннем вакууме напряжения определяются по тем же формулам, однако будут другого знака, сжимающими. В этом случае оболочка может потерять устойчивость.

Проверка оболочек на устойчивость заключается в том, чтобы расчетные напряжения в оболочке от нагрузки не превышали критических которые зависят от вида оболочки, отношения , напряженного состояния и материала.