Выбор опоры аппарата. Расчет опоры на ветровую нагрузку

Для колонных аппаратов используют юбочные опоры. Опоры принимаются на рассчитанную нагрузку.

Найдем силу, действующую на опоры аппарата:

P = mg, где g – ускорение свободного падения.

Рассчитаем массу аппарата, результат сведем в табл. 3.9:

Расчет массы колонны

Таблица 3.9

P = m·g = 130000·9,81 = 1,28 МН.

Выберем опору-юбку типа 3 ОСТ 26-467-78, рассчитанную на нагрузку в 1,6 МН (рис. 8):

Рис. 3.5 - Цилиндрическая опора-юбка

Опора – юбка имеет следующие геометрические размеры:

Размеры опоры – юбки

Таблица 3.10

Расчёту на ветровую нагрузку подлежат все колонные аппараты, устанавливаемые на открытой площадке, если их высота H > 10м. Колонна имеет высоту 29,7 м, и поэтому подлежит расчёту. Определение расчётных усилий для аппаратов колонного типа от ветровой нагрузки проводят по ГОСТ Р 51273-99.

Расчётная схема аппарата принимается в виде консольного упругого защемленного стержня (рис. 3.6).

Рис. 3.6 - Расчётная схема колонного аппарата

Разобьём аппарат на 3 равных по высоте участка, высотой H₁=H₂=H₃ ≈ 10м. Сила тяжести каждого участка сосредоточена в середине участка.

Определим период собственных колебаний:

Период основного тона собственных колебаний аппарата переменного сечения:

J – момент инерции верхнего поперечного сечения корпуса аппарата относительно центральной оси, м⁴;

J_F – минимальный момент инерции площади подошвы фундамента, м⁴;

- коэффициент неравномерности сжатия грунта, C_F = 100 МН/м³ (грунты средней плотности)

Относительное перемещение центра тяжести:

Момент инерции для верхнего сечения аппарата:

Момент инерции для нижнего сечения аппарата:

Момент инерции для нижнего сечения аппарата:

Момент инерции подошвы фундамента относительно центральной оси:

тогда:

Определим изгибающий момент от ветровой нагрузки:

Расчетный изгибающий момент в сечении на высоте определяется по формуле:

где n – число участков аппарата над расчетным сечением;

m – число площадок над расчетным сечением аппарата;

Moj – изгибающий момент от действия ветра на j-ю площадку, расположенную на высоте x₀, Н·м.

Ветровую нагрузку на i-ом участке определяем по формуле:

где Q_{i ст} - средняя составляющая ветровой нагрузки;

Q_{i дин} - пульсационная составляющая ветровой нагрузки.

где q_{i ст} - нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на середине i-го участка:

где q₀ - нормативное значение ветрового давления [ГОСТ, таблица 1], для IV ветрового района q₀ = 480 Па

К = 0,7 аэродинамический коэффициент для цилиндрической обечайки

θ_i -коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте аппарата.

Пульсационная составляющая ветровой нагрузки:

где ν = 0,7 - коэффициент пульсации ветра

Коэффициент ξ - определяется по формуле:

Приведенное относительное ускорение центра тяжести i-го участка:

Результаты расчета для участков сведем в табл. 3.11:

Результаты расчета

Таблица 3.11

Определим изгибающий момент от действия ветровой нагрузки на одну площадку на высоте x_i от основания:

где ∑F_i – сумма проекций всех элементов площадки, расположенных вне зоны аэродинамической тени на вертикальную плоскость в м²;

x_i – расстояние от низа i-ой площадки до основания аппарата в м;

M_п = 10638 Н·м

Расчетный изгибающий момент в сечении на высоте определяется по формуле:

[Н/м]