Листовые металлические конструкции. Особенности конструирования и расчета газгольдеров, бункеров и силосов.
Листовые конструкции могут быть: • надземными; • наземными; • полузаглубленными; • подземными; • Подводными. Они могут воспринимать статические и динамические нагрузки, работать под низким, средним и высоким давлением, а также под вакуумом. Листовые конструкции могут работать под воздействием низких, средних и высоких температур, в нейтральных и агрессивных средах.
Основные особенности листовых конструкций. 1) Для листовых конструкций характерно двухосное напряженное состояние, а в местах сопряжения различных оболочек, на участках защемлений их у колец жесткости крыш и днищ возникают местные напряжения, быстро затухающие по мере удаления от этих участков. 2) Листовые конструкции всегда совмещают несущие и ограждающие функции. 3) При изготовлении листовых металлических конструкций необходимы операции, не требующиеся при производстве обычных металлических конструкций: фасонный раскрой листового проката; вальцовка оболочек у листового и колец у фасонного проката; изготовление рулонных заготовок; штамповка, отбортовка и острожка кромок.
4. Листовые металлические конструкции имеют относительно большую протяженность сварных швов, к которым предъявляются повышенные требования: прочность, плотность (герметичность). Сварные соединения листовых конструкций выполняются встык, внахлестку и впритык. Для сварки листовых конструкций наиболее часто применяются автоматическая, полуавтоматическая электродуговые виды сварки, а также электрошлаковая. Для листовых конструкций используют сталь толщиной до 4 мм –холоднокатаную и толщиной более 4 мм – горячекатаную. Коррозионная защита в агрессивных средах листовых конструкций выполняется эмалями, перхлорвиниловыми покрытиями, полимерными пленками.
Газгольдеры подземные наземные
Газгольдерами называют сосуды, предназначенные для хранения, смешивания и распределения газов. Их включают в газовую систему между источниками получения газа и его потребностями в качестве своеобразных аккумуляторов (рессиверов), регулирующих потребление газа. Их применяют в промышленности металлургических, коксохимических и газовых заводов, в химической и нефтеобрабатывающей промышленности, в городском хозяйстве для хранения газа.
По характеру эксплуатации и конструкции газгольдеры делятся на две группы: 1. газгольдеры переменного объёма (мокрые и сухие) с давление воздуха или газа под колом: Ри < 4— 5 к. Па (0, 4— 0, 5 атм); 2. Газгольдеры постоянного объёма Ри=250— 2000 к. Па (2, 5— 20 атм) и являются сосудами высокого давления.
Мокрый газгольдер Через дно резервуара под колокол подводят газопроводы для подачи и расходования газа(рис. 1). Рис. 1 Схема мокрого газгольдера при верхнем положении колокола и телескопов 1 — резервуар; 2 — колокол; 3 — направляющая штанга; 4 — верхние направляющие ролики; 5 — нижние направляющие ролики; 6 — звенья телескопа.
Конструктивные особенности Газгольдеры должны иметь молниеотводы. Применяются следующие марки стали: для оболочки и резервуаров подвижных звеньев при температуре ниже – 30°С – Вст3 сп 5, при температуре – до 30°С – Вст3 пс6, при этом необходимы дополнительные гарантии загиба в холодном состоянии и ограничения по химическому составу; для прочих расчетных элементов – Вст3 кп 2 с дополнительными гарантиями загиба в холодном состоянии.
Основные положения расчета При расчетах учитывают такие сочетания нагрузок как: q основные: вес конструкций, давление газа и воды, снег по всей крыше или на половине ее поверхности, временные нагрузки на площадке; q дополнительные: а) нагрузки основные с односторонней снеговой нагрузкой, ветер, температурные и монтажные воздействия; б) Нагрузки основные без учета снеговой нагрузки, ветровая нагрузка; q особые – нагрузки от собственного веса, воды и снега, сейсмические воздействия.
Максимальное давление газа под колом имеет место при наивысшем его положении и определяется в зависимости от собственной массы подвижных звеньев, воды в затворах, пригрузки, а также от плотности воздуха и газа:
Толщина стенки резервуара: Толщина стенок телескопов и колокола: Толщина стенки кровли определяется как для сферической оболочки:
Сухой газгольдер Сухие газгольдеры применяют в случае, когда хранимые газы имеют высокую концентрацию (до 99, 9%) и не допускают увлажнения. Рис. 2 Схема работы газгольдера с кольцевым фартуном. а — порожний газгольдер; б — частично заполненный; в — полный; 1— корпус; 2 — кровля; 3 — днище; 4 — кольцевой фартук из прорезиненной ткани; 5 — бетонные грузы; 6 — каркас шайбы; 7 — днище шайбы; 8 — стенки шайбы; 9 — тяжи шайбы; 10 — стояк газосброса; 11 — газоход.
Конструктивные особенности Внутри газгольдера размещается конструкция в виде шайбы, перемещающейся под давлением газа наподобие поршня; при переполнении газгольдера шайба выталкивает шток газосброса и излишек газа уходит в атмосферу. Стенки корпуса и днища изготавливают из рулонных заготовок. Стенка корпуса снабжена каркасом из вертикальных стоек, заделанных в фундамент, и горизонтальных колец из прокатного профиля. Все соединения выполняются сварными.
Основные положения расчета Толщина стенки корпуса принимается конструктивно = 5 мм. От действия веса корпуса и покрытия с оборудованием, веса снега, а так же от полезной нагрузки в корпусе возникают продольные меридиональные напряжения: Критические напряжения от этих нагрузок:
Цилиндрические газгольдеры ( с постоянным объемом) Рис. 3 Горизонтальный цилиндрический газгольдер на двух опорах
Бункера и силосы
Бункерами и силосами называют ёмкости, предназначенные для хранения и перегрузки сыпучих материалов. Рис. 4 Схемы бункера (а) и силоса (б). 1 — верхняя часть (призматическая или цилиндрическая); 2 — воронка (пирамидальная или коническая); 3— выпускное отверстие.
Бункера. Конструктивные особенности Наименьший угол наклона стенки воронки к горизонту на 5— 10 должен превышать угол естественного откоса сыпучего материала. Размер выпускаемого отверстия: a=k(b+80)tg φ, где: a — сторона квадрата или диаметр выпускаемого отверстия (в мм); k~2, 5 — опытный коэффициент; b — максимальный размер кусков (в мм); φ — угол естественного откоса сыпучего материала (в градусах). Размеры выпускных отверстий изменяются от a=300 мм (для сухого песка) до a=1500 мм (для крупной руды, крапа, угляплитняка и т. д. ).
В бункерах, предназначенных для твёрдых кусковых материалов, внутреннюю поверхность наклонных стенок (воронок) футеруют — для предохранения несущей стенки от стирания и образования вмятин при ударах. Тип футеровки зависит от образивности сыпучего материала, так, например, бункера для руды и скрапа футеруют листовой марганцовистой сталью марки 30 Г 2 толщиной t=6— 10 мм, иногда применяют деревянную футеровку, сам сыпучий материал, пластик и т. д. Основные несущие конструкции бункеров с плоскими стенками изготавливают из углеродистой стали, а гибких бункеров — из низколегированной стали. Конструкции выполняют сварными с соединением элементов встык. Соединения внахлёстку допускаются только при монтаже. Наименьшая толщина стенки бункера t>4 мм.
Особенности расчета Для расчёта любого элемента бункера надо знать давление на его стенки и днище. Давление зависит от высоты столба материала, расположенного над рассматриваемой элементарной площадкой, его физических свойств и угла наклона площадки к горизонту. Давление принимается нормальное к стенке или днищу. Расчётное вертикальное давление на горизонтальную плоскость в любом месте сыпучей массы: Pв=1, 3γсып. h; где h —высота столба материала; γсып— удельный вес материала; 1, 3 — коэффициент перегрузки. Рис. 6 Расчётная схема жёсткого бункера
Расчётное горизонтальное давление на вертикальную плоскость: Pг=1, 3 kγсып. h; где k — отношение горизонтального давления к вертикальному, k=tg 2(45 –φ/2); φ — угол естественного откоса материала. Расчётное давление материала на наклонные стенки бункера: Pн=1, 3 mоγсып. h; где mо=cos 2α + ksin 2α ; α — угол наклона стенки к горизонту; Квадраты тригонометрических функций получаются в результате проекции вертикальных и горизонтальных сил и площадок на наклонную плоскость.
^ Конструктивные особенности бункера с плоскими стенками Они являются жёсткими конструкциями, которые состоят из верхней призматической и нижней части (воронки), имеющей форму усечённой пирамиды или лотка большой протяжённости. Верхние стенки образуются, как правило, бункерными балками и имеют вертикальные и горизонтальные рёбра жёсткости. Обшивка воронки обычно укрепляется только горизонтальными рёбрами. Одиночные бункера имеют размеры по длине и ширине до 12 м и по высоте до 8 м при V 500 м. Опираются бункера на колонны или перекрытия через бункерные балки. Бункерные балки с колоннами образуют рамные или связевые схемы (при шарнирном опирании их на колонны).
Особенности расчета Расчёт бункерных балок: G = Mx/Wx + My/Wy ≤ γс. R; Расчёт рёбер жёсткости воронки: G = N/F×φ + Mx/Wxл ≤ γс. R; Расчёт стенки (обшивки) воронки: G = S/t + 6 M/t < R; Mпр = ql 2 o/8 – f. S = ql 2 o/8 [1 – 1, 035(S/(S+SЕ))]; SЕ = 2, 1*106 (t 3/l 2) = П 2 Et 3 /10, 9*l 2 о; Mоп = (q'+q")l 2 о/16; f = 4 ql 2 о/П 3 * 1/(S+SЕ) = 0, 129 ql 2 о/(S+SЕ), f — прогиб в середине пролёта. Все расчёты взяты на 1 см обшивки.
Гибкие бункера Рис. 7 Гибкий (параболический) бункер. 1 — торцовая стенка; 2 — продольная балка; 3 — оболочка; 4 — выпускное отверстие; 5 — тяжи; 6 — поперечная балка-распорка; 7— колонны.
Конструктивные особенности По торцам устанавливают жёсткие вертикальные стенкидиафрагмы. Благодаря отсутствию рёбер жёсткости и работе стенок в основном на растяжение, гибкие бункера являются наиболее экономичными по расходу стали. Гибкие бункера могут иметь ширину 6— 18 м и практически любую длину. Их применяют при большой вместимости склада сыпучих материалов (например, руды, угля), составляющей тысячи тонн. Для восприятия распора от оболочки бункера противоположные колонны и продольные балки раскрепляют поперечными балками-распорками, которые, помимо этого, могут поддерживать продольные балки для железнодорожных путей или транспортерных конвейеров, необходимых для загрузки бункера.
Особенности расчета 1) Уравнение кривой очертания днища: y = f/2 b 2 (3 x 2 – x 3 /b); 2)Площадь поперечного сечения бункера: F = 4/5 fb; 3)Объём бункера: V = FL; 4)Максимальная ордината нагрузки: Pmax = 4/5 f γс. м. ; 5)Горизонтальное состояние реакции в точке подвеса: H=Pmaxb 2 /3 f=5/12γс. м. Х b 2 ; Vверт. р. = Pмах b/2 = 5/8 γс. м. bf; G = T/t < R; t = T/R.
Скачать презентацию Листовые металлические конструкции Особенности конструирования и расчета газгольдеров
Листовые констр..pptx