Москва
Пн-Пт, с 9:00 до 19:00
ГОСТ Р 51273-99
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Сосуды и аппараты
НОРМЫ
И МЕТОДЫ РАСЧЕТА
НА ПРОЧНОСТЬ
Определение расчетных усилий для
аппаратов
колонного типа от ветровых нагрузок
и сейсмических воздействий
ГОССТАНДАРТ РОССИИ
Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 260
«Оборудование химическое и газонефтеперерабатывающее»
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта
России от 6 мая 1999 г. № 158
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения. 1 2 Нормативные 3 Общие требования. 2 4 Определение 5 Определение 6 Определение Приложение А. Приложение Б. Библиография. 10 |
ГОСТ Р 51273-99
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Сосуды и
аппараты
НОРМЫ И МЕТОДЫ
РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ
Определение расчетных
усилий для аппаратов колонного типа
от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий
Vessels and apparatus. Norms and methods of strength
calculation. Rated strength calculation of column type
apparatus from wind loads and seismic influence
Дата введения 2000-01-01
Настоящий
стандарт устанавливает метод определения расчетных усилий, возникающих в
элементах вертикальных цилиндрических сосудов (аппаратов колонного типа) от
ветровых нагрузок и сейсмических воздействий.
Для аппаратов
колонного типа сочетания нагрузок при различном состоянии (монтаж, испытание,
эксплуатация) устанавливаются по ГОСТ
Р 51274.
В настоящем
стандарте использована ссылка на ГОСТ
Р 51274-99 Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы
расчета на прочность.
3.1 Расчету на ветровую нагрузку подлежат аппараты,
устанавливаемые на открытой площадке.
3.2
Расчету на сейсмические воздействия подлежат аппараты, предназначенные для
установки в районах с сейсмичностью 7 и более баллов по шкале MSK-64.
(Измененная
редакция, Изм. № 1).
3.3 Расчетная схема
3.3.1 В настоящем стандарте рассмотрены вертикальные аппараты,
закрепленные в нижних сечениях.
В качестве расчетной
схемы аппарата принимают консольный упруго защемленный стержень (рисунок 1).
В случае другого
способа опирания расчет ведут по специальной методике, согласованной с
разработчиком стандарта.
Рисунок 1 — Расчетная схема аппарата
3.3.2 Аппарат по высоте разбивают на z участков, где высота участка hi £ 10 м.
3.3.3 Нагрузки (весовая, ветровая и сейсмическая) рассматривают
как сосредоточенные силы, приложенные в серединах каждого из z участков.
Нагрузку от веса
прикладывают вертикально, а ветровую и сейсмическую нагрузки — горизонтально.
3.4 Условные обозначения и размерность величин, указанных в
стандарте, приведены в приложении А.
4.1 Период основного тона собственных колебаний аппарата
постоянного сечения с приблизительно равномерно распределенной по высоте
аппарата массой следует определять по формуле
(1)
где (2)
При отсутствии
данных о фундаменте в первом приближении допускается принимать Т = Т0.
4.2 Период основного тона собственных колебаний аппарата
переменного сечения следует определять по формуле
(3)
где CF — коэффициент неравномерности
сжатия грунта, определяют поданным инженерной геологии, а при отсутствии таких
данных CF = 6 × 107 Н/м3 (6 × 106
кгс/м3);
ai — относительное перемещение центров
тяжести участков, рассчитывают по формуле
(4)
где bi — коэффициент по
рисунку 2 или по формулам:
(5)
g — коэффициент,
определяемый по формуле
(6)
D, l, m — коэффициенты
по рисунку 3 или по формулам:
(7)
Для аппаратов с
двумя переменными жесткостями коэффициенту определяют по формуле (5), при этом H3 = 0.
Рисунок 2 — Коэффициенты bi, bk
Рисунок 3 — Коэффициенты D, l, m.
Для аппаратов с
числом переменных жесткостей более трех коэффициенту определяют другими методами,
согласованными с разработчиком стандарта.
4.3 Общий период колебаний для групповых аппаратов (число
аппаратов zk), установленных на общем фундаменте и жестко связанных в
горизонтальном направлении, следует определять по формуле
(8)
5.1 Расчетный изгибающий момент в сечении на высоте х0 следует определять по формуле
(9)
5.2 Ветровую нагрузку на i-м участке
определяют по формуле
Pi =Pi st
+ Pi dyn. (10)
5.3 Среднюю составляющую ветровой нагрузки на i-м участке
определяют по формуле
Pi st = qi
stDihi. (11)
5.4 Пульсационную составляющую ветровой нагрузки на i-м участке
определяют по формуле
Pi dyn = vGixhi. (12)
5.5 Нормативное значение средней составляющей ветровой
нагрузки на середине i-го участка аппарата (на высоте хi над
поверхностью земли) определяют по формуле
qi st = q0QiK, (13)
где q0 — нормативное
значение ветрового давления по таблице 1;
Qi — коэффициент, учитывающий изменение
ветрового давления по высоте аппарата, по рисунку 4 или по формулам:
(14)
К
— аэродинамический коэффициент по таблице 2.
Таблица 1 — Нормативное
значение ветрового давления q0
Ветровые районы* |
Iа |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
q0, Н/м2 (кгс/м2) |
170 (17) |
230 (23) |
300 (30) |
380 (38) |
480 (48) |
600 (60) |
730 (73) |
850 (85) |
* Ветровой район — по СНиП 2.01.07-85 [1]. |
Таблица 2 — Аэродинамический коэффициент К
Схема |
Аппарат* |
Площадки* |
|
К |
0,7 |
0,85 |
1,4 |
* Стрелкой указано
направление ветра.
Рисунок 4 — Коэффициенты Qi, Qj
5.6
Коэффициент динамичности x определяют по рисунку 5 или
формуле
x =
1,1 + , (15)
где x — параметр, определяемый по формуле
(16)
Рисунок 5 — Коэффициент x
5.7 Приведенное относительное ускорение центра тяжести i-го участка
определяют по формуле
(17)
где ai и ak — относительные перемещения i и k-го участков,
определяют по формуле (4);
тk и mj — коэффициенты
пульсации давления ветра для середины соответственно k-го участка на высоте хk и j-й площадки на высоте хj по рисунку 6 или
формулам:
(18)
Рисунок 6 — Коэффициенты пульсации давления ветра mk, mj
5.8 Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления
ветра v определяют по
рисунку 7 или формуле
v = 0,968 — 0,025. (19)
Рисунок 7 — Коэффициент пространственной корреляции пульсаций
давления ветра v
5.9 Изгибающий момент в сечении на высоте х0 от действия ветровой нагрузки на обслуживающую j-ю площадку
следует определять по формуле
Mvj = Kq0Qj(хi — х0)(1
+ 0,75xχjmj)SAр. (20)
При отсутствии
точных данных о форме площадки изгибающий момент Mvj определяют по
формуле
Mvj = Kq0Qj(хi — х0)(1
+ 0,75xχjmj)Aj, (21)
где К — аэродинамический коэффициент по таблице 2;
SAр — сумма площадей
всех проекций профилей j-й площадки на плоскость, перпендикулярную направлению
ветра, м2;
Aj — площадь, ограниченная контуром j-й площадки, м2;
χj — коэффициент по
рисунку 8 или формуле
(22)
тj — коэффициент пульсации давления ветра по рисунку 6;
Qj — коэффициент по рисунку 4.
Рисунок 8 — Коэффициент χj
6.1 Сейсмическую нагрузку, приложенную в середине i-го участка и
соответствующую первому тону собственных колебаний аппарата, определяют по
формуле
(23)
где b — коэффициент динамичности по рисунку 9 или по формуле, но во всех случаях b принимают не
менее 0,8 и не более 2,5
(24)
Ks — сейсмический коэффициент, выбирают в
зависимости от района установки аппарата по таблице 3;
ai, ak — относительное
перемещение центров тяжестей участков, определяют по формуле (4).
Таблица 3 — Сейсмический коэффициент Кs
Сейсмичность, балл* |
7 |
8 |
9 |
Ks |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
* Сейсмичность населенных пунктов
— по СНиП
II-7-81 [2].
Рисунок 9 — Коэффициент динамичности b
6.2 Максимальный изгибающий момент в нижнем сечении аппарата
при учете только первой формы колебаний определяют по формуле
(25)
6.3 Расчетный изгибающий момент с учетом влияния высших форм колебаний
при необходимости устанавливают специальными методами.
В качестве
первого приближения расчетный изгибающий момент MR в сечении на высоте x0 с учетом влияния
высших форм колебаний следует выбирать в зависимости от Мmax по эпюре рисунка 10.
Рисунок 10 — Эпюра для определения изгибающего момента MR
(обязательное)
ai (ak) —
относительное перемещение центров тяжести i-го (k-го) участка аппарата, 1/(Н × м) [1/(кгс × м)]
СF — коэффициент неравномерности сжатия грунта, Н/м3
(кгс/м3)
Di (Dl, Dz) — наружный
диаметр i-го (1, z-го) участка аппарата (рисунок 1), м
Е — модуль продольной упругости материала при расчетной температуре,
Н/м2 (кгс/м2)
G — общий вес
аппарата, Н (кгс)
Gi (G1, G2, Gk, Gz) — вес i-го (1, 2, k, z-го) участка аппарата (рисунок 1), Н (кгс)
Gl — вес каждого
отдельного (из групповых) аппаратов, Н (кгс)
g — ускорение силы
тяжести, м/с2
H — высота
аппарата (рисунки 1, 3, 10), м
Н1, H2, H3 — высота 1, 2, 3-го участков
аппарата переменного сечения (рисунок 3),
м
Hl — высота каждого отдельного (из групповых) аппарата, м.
hi (h1, h2, hz) — высота i-го (1, 2, z-го) участка аппарата (рисунок 1), м
I — момент инерции верхнего основного металлического сечения
аппарата относительно центральной оси, м4
I1, I2, I3 — момент инерции верхнего металлического сечения 1, 2, 3-го
участков аппарата переменного сечения относительно центральной оси (рисунок 3), м4
IF — минимальный
момент инерции подошвы фундамента, м4
Мmax — максимальный
изгибающий момент в нижнем сечении колонны, Н × м (кгс × м)
MR — расчетный
изгибающий момент в сечении на высоте x0 от сейсмических воздействий, Н × м (кгс × м)
Mv — расчетный изгибающий момент в сечении на высоте x0 от действия ветра, Н × м (кгс × м)
Mvj — изгибающий
момент от действия ветра на обслуживающую
j-ю
площадку в сечении на высоте х0, Н × м (кгс × м)
т — число площадок
над расчетным сечением
п — число участков аппарата над расчетным сечением
Pi (P1, P2, Pz) — ветровая
нагрузка на i-м (1, 2, z-ом) участке аппарата (рисунок 1),
Н (кгс)
Pi dyn — средняя
составляющая ветровой нагрузки на i-м участке, Н (кгс)
Рi st — пульсационная составляющая от ветровой нагрузки на i-м участке, Н
(кгс)
q0 — нормативное
значение давления ветра, Н/м2 (кгс/см2)
qist — нормативное значение средней
составляющей ветровой нагрузки на середине i-го участка аппарата, Н/м2
(кгс/см2)
Si — сейсмическая нагрузка в середине i-го участка, Н
(кгс)
Т — период основного тона собственных колебаний аппарата, с
x0 — высота
расчетного сечения аппарата от поверхности земли (рисунок 1), м
xi (xk) — расстояние от середины i-го (k-го) участка от
поверхности земли (рисунок 1), м
xj — высота
обслуживающей площадки от поверхности земли, м
z — число участков
zk — число аппаратов
hi — приведенное относительное ускорение
центра тяжести i-го участка аппарата
(справочное)
[1] СНиП 2.01.07-85 Строительные
нормы и правила. Нагрузки и воздействия.
[2] СНиП II-7-81 Строительные нормы
и правила. Строительство в сейсмических районах.
Ключевые
слова: вертикальные цилиндрические сосуды, ветровые нагрузки, изгибающий
момент, сейсмические воздействия
Документ |
Стоимость |
---|---|
Технические условия |
от 7 900 рублей |