герб

ГОСТы

флаг

ГОСТ 24757-81 Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность

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.
АППАРАТЫ КОЛОННОГО ТИПА

Нормы и методы расчета на прочность

Vessels and apparatus. Apparatus of column type. Norms and methods of strength calculations

ГОСТ
24757-81

(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. РАСЧЕТНЫЕ СЕЧЕНИЯ

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. РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ И РАСЧЕТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА

2.1. Расчетные давления

2.1.1. Расчетное давление p 1 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

p Н = g ·(Н - х 0 ).                                                                 (1)

Для воды g = 10-5 Н/мм3 (10-3 кгс/см3)

2.2. Нагрузки от собственного веса.

При расчете колонн должны быть учтены следующие весовые нагрузки:

G 1 - вес колонны в рабочих условиях, включая вес обслуживающих площадок, изоляции, внутренних устройств и рабочей среды, Н (кгс);

G 2 - вес колонны при гидроиспытании, включая вес жидкости, заполняющей колонну, Н (кгс);

G 3 - максимальная нагрузка колонны от собственного веса в условиях монтажа, Н (кгс);

G 4 - 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. Расчетные изгибающие моменты

2.3.1. Максимальный изгибающий момент М G 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 M V от действия ветровых нагрузок - по ГОСТ 24756-81.

2.3.3. Изгибающие моменты от сейсмических воздействий М R по ГОСТ 24756-81.

2.4. Снеговые нагрузки.

При расчете колонных аппаратов снеговые нагрузки не учитывают.

2.5. Температурные нагрузки.

В случае необходимости температурные напряжения определяют специальными методами расчета.

2.6. Местные нагрузки.

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) s х и s у по п. 4.1.

2.7. Расчетная температура

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

t A = maх (t K - D t ; 20 °С),                                                  (2)

где D t - перепад температуры по черт. 3.

Перепад температуры в опорной обечайке

D t = 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.

3. СОЧЕТАНИЕ НАГРУЗОК

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

p 1

F 1 = G1

M 1 = MG + MV

В районах с сейсмичностью 7 и более баллов принимается большее из двух значений:

M 1 = MG + MV

M 1 = MG + MR

[ s ] A

[ s ] K

[ s ] О

2

Условия испытания

р 2; p н

F 2 = G2

M 2 = MG + MV

[ s ] A

3

Условия монтажа

0

F 3 = G 3

Для анкерных болтов

Принимается большее из двух значений:

M 3 = MG + MV ;

M 3 = MG + 0,8MV

В районах с сейсмичностью 7 и более баллов принимается большее из трех значений:

F 4 = G4

M 3 = MG + MV

M 3 = MG + 0,8MV

M 3 = 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 V исходят 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. КОРПУС КОЛОННОГО АППАРАТА

4.1. Стенка колонного аппарата должна быть рассчитана на прочность и устойчивость.

4.1.1. Расчет напряжений

Расчет напряжений следует проводить во всех сечениях, указанных в разделе 1, для рабочих условий ( F = F 1 ; M = M 1 ; p = p 1 ) и для условий монтажа ( F = F 3 ; М=М 3 ; р=0).

4.1.2. Продольные напряжения s x следует рассчитывать:

на наветренной стороне по формуле ( 3)

s x = - + ;                                  (3)

на подветренной стороне по формуле ( 4)

s x = - - .                                   (4)

4.1.3. Кольцевые напряжения s y следует рассчитывать по формуле ( 5)

s y =                                                                (5)

4.1.4. Эквивалентные напряжения следует рассчитывать:

на наветренной стороне по формуле ( 6)

s Е = ;                                       (6)

если s x < 0, то j Т = 1,0, если s y < 0, то j р = 1,0;

на подветренной стороне по формуле ( 7)

s Е = ;                                     (7)

если s x < 0, то j Т = 1,0, если s y < 0, то j р = 1,0.

4.1.5. Проверку условий прочности следует проводить:

на наветренной стороне по формуле ( 8)

max { | s x | ; s Е } £ [ s ] К · j Т ;                                               (8)

если s x < 0, то j Т = 1,0;

на подветренной стороне по формуле ( 9)

max { | s x | ; s Е } £ [ s ] К · j Т ;                                              (9)

если s x < 0, то j Т = 1,0;

4.2. Проверка устойчивости

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 s 3 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. РАСЧЕТ ОПОРНОЙ ОБЕЧАЙКИ

5.1. Расчет опорной обечайки следует проводить для рабочих условий и для условий испытания. Расчетные нагрузки в сечениях Z - Z ( F z = G z ; М z ) и Y - Y ( F Y = G Y ; M Y ) 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)

s x = ·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;

y 1, y 2, y 3 - 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 y 1 и y 2 более 0,95. Если не соблюдены условия y 1 > 0,95 и y 2 > 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)

s x =                                                                                                                                                 (14)

где: y 1, y 2, y 3 - коэффициенты, определяемые соответственно по черт. 5, 6 и 7.

Если кольцевой шов находится вне зоны отверстий, то коэффициенты

y 1 = y 2 = 1,0 и y 3 = 0.

Узлы соединения опорной обечайки с корпусом колонны

Черт. 4

Черт. 5

Черт. 6

Черт. 7

6. РАСЧЕТ НИЖНЕГО ОПОРНОГО УЗЛА

6.1. Расчет нижнего опорного узла следует проводить для рабочих условий и для условий испытания. Расчетные нагрузки F y и M y принимают в соответствии с разд. 5.

6.2. Ширина опорного кольца

Ширина нижнего опорного кольца b 1 устанавливается конструктивно, при этом необходимо соблюдать условие формулы ( 15)

b 1 ³ b 1 R =                                                                                                                                                 (15)

Выступающая ширина нижнего опорного кольца должна удовлетворять условию

2d2 + 30 мм £ b 2 £ b1.                                                                                                                                                                                                                                                (16)

6.3. Напряжение сжатия в бетоне следует рассчитывать по формуле ( 17)

s бет = [ s ] бет ·                                                                                                                                                 (17)

6.4. Напряжение в сварном шве нижнего опорного кольца.

Для опорного кольца в исполнении А (черт. 8) рассчитывают по формуле ( 18)

s х =                                                                                                                                                 (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)

s 4 ³ max                                                                                                                                                 (19)

где c 1 =

1,0 - для опорного кольца исполнения А

по черт. 9 - для опорных колец исполнений В, С, D

Для опорного кольца исполнения А толщину s 4 дополнительно следует проверить по формуле ( 20)

s 4 ³ + с.                                                                                                                                                 (20)

Если по формуле ( 19) или ( 20) будет получена величина s4 > 2s3 следует применять конструкции нижнего опорного узла исполнений С или D.

6.6. Толщину верхнего опорного элемента - кольца следует рассчитывать по формуле ( 21 )

s 5 ³ max                                           (21)

где c 2 - коэффициент, определяемый по черт. 10

6.7. Толщина ребра

s 7 = max                                       (22)

где c 3 =

2,0 - для исполнений опорного узла В и D (черт. 8)

1,0 - для исполнения опорного узла С (черт. 8)

Для конструкции ребер с соотношением  > 20 ребра необходимо дополнительно проверять на устойчивость.

6.8. Нагрузки стенки опорной обечайки от верхнего опорного элемента-кольца.

Местное напряжение изгиба следует рассчитывать по формуле ( 23)

                                                       (23)

где c 4 - коэффициент, определяемый по черт. 11.

Для опорного узла исполнения С вместо b 4 принимается b 5 , a для исполнения D ( b 6 + b 7 ).

Проверку следует проводить по формуле ( 24)

s 1 x £ [ s ] п ,                                                                  (24)

где [ s ] п - предельное напряжение изгиба принимается по действующей нормативно-технической документации.

6.9. Высота нижнего опорного узла исполнений С и D.

Исполнения опорного узла

Черт. 8

Высоту h1 опорного узла при выполнении условия b 2 = b 5 , следует определять по формуле ( 25)

h 1                                                                                                                                                                                                                                                (25)

при s5 » 2s3

Черт. 9

Черт. 10

Черт. 11

c 5 = 1+ c 7 , c 6 = 1 + 2 c 7

c 7 =

Толщины s 5 , s7 и s3 необходимо рассчитывать дополнительно соответственно по пп. 6.6, 6.7 и 6.8.

7. РАСЧЕТ АНКЕРНЫХ БОЛТОВ

Расчет прочности анкерных болтов следует производить для рабочих условий и условий монтажа.

7.1. Число анкерных болтов п устанавливают конструктивно, при этом

п = 4, 6, 8, 10, 12, 16... далее кратно 4.

7.2. Внутренний диаметр резьбы анкерных болтов для колонн, устанавливаемых на бетонных фундаментах, следует определять по формуле ( 26)

d 2 ³ c 8 + c ,                                                                                                                                                 (26)

где c 8 - коэффициент, определяемый по черт. 12.

Для условий монтажа F Y = F 4

Примечание . Если величина  > 1,0, то                                                                                                                                                                                     (27)

число болтов должно быть:

не менее 4 при М24 - для колонн диаметром D 1 <1400 мм;

не менее 6 при М30 - для колонн диаметром 1400 мм < D 1 £ 2200 мм ;

при D 1 >2200 мм болты диаметром М36 мм устанавливают с шагом 1200 мм, но во всех случаях число болтов должно быть не более 12.

Черт. 12

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛАХ

а 1 - толщина сварного шва в месте приварки опорной обечайки (черт. 4), мм (см);

а 2 - толщина сварного шва в месте приварки опорной обечайки к нижнему кольцу (черт. 9), мм (см);

b 1 - ширина нижнего опорного кольца (черт. 8), мм (см);

b 1 R - расчетная ширина нижнего опорного кольца, мм (см);

b 2 - выступающая ширина нижнего опорного кольца (черт. 8), мм (см);

b 3 - длина укрепляющего штуцера (черт. 5), мм (см);

b 4 - длина верхнего опорного элемента (черт. 8), мм (см);

b 5 - ширина верхнего опорного элемента (черт. 8), мм (см);

b 6 - минимальное расстояние между двумя смежными ребрами (черт. 8), мм (см);

b 7 - максимальное расстояние между двумя смежными ребрами (черт. 8), мм (см);

с - сумма всех прибавок к расчетным толщинам стенок;

d 1 - средний диаметр укрепляющего элемента (черт. 5), мм (см);

d 2 - внутренний диаметр резьбы анкерного болта, мм (см);

е 1 - диаметр окружности, вписанной в шестигранник гайки анкерного болта, мм (см);

е 2 - расстояние между анкерным болтом и опорной обечайкой (черт. 8), мм (см);

h 1 - высота опорного узла (черт. 2 и 8), мм (см);

h 2 - высота фундамента (черт. 1, 2), мм (см);

h 3 - высота опорной обечайки (черт. 1, 2), мм (см);

n - число анкерных болтов;

p 1 - расчетное давление в рабочих условиях, измеряемое на высоте Х0 (внутреннее избыточное давление р > 0 или наружное давление р < 0), МПа (кгс/см2);

p 2 - пробное давление, измеряемое в верхней части колонны, МПа (кгс/см2);

p н - гидростатическое давление в условиях испытания, измеряемое на высоте х0, МПа (кгс/см2);

[р] - допускаемое наружное давление, МПа (кгс/см);

s 1 - исполнительная толщина стенки колонны в соответствующем расчетном сечении (черт. 1), мм (см);

s 2 - исполнительная толщина стенки нижнего днища колонны (черт. 1, 2), мм (см);

s 3 - исполнительная толщина стенки опорной обечайки (черт. 1, 2), мм (см);

s 4 - исполнительная толщина нижнего опорного кольца (черт. 8), мм (см);

s 5 - исполнительная толщина верхнего опорного элемента (черт. 8), мм (см);

s 6 - исполнительная толщина укрепляющего штуцера (черт. 5), мм (см);

s 7 - исполнительная толщина ребра (черт. 8), мм (см);

t A - расчетная температура опорного узлов рабочих условиях, °С;

t К - расчетная температура нижнего днища колонны в рабочих условиях, °С;

х 0 - высота расчетного сечения над поверхностью земли (черт. 1), мм (см);

А б - площадь поперечного сечения анкерного болта по внутреннему диаметру резьбы, мм2 (см2);

D 1 - внутренний диаметр колонны в соответствующем расчетном сечении (черт. 1), мм (см);

D 2 - максимальный диаметр колонны (включая изоляцию) (черт. 1), мм (см);

D 3 - внутренний диаметр опорной обечайки (черт. 1 и 2) мм (см); у конических обечаек D 3 - внутренний диаметр в соответствующем исследуемом расчетном сечении;

D 4 - диаметр окружности анкерных болтов (черт. 1 и 2), мм (см);

F - расчетное осевое сжимающее усилие в соответствующем, расчетном сечении на высоте х0, Н (кгс) (без учета нагрузок, возникающих от внутреннего избыточного или наружного давления);

F 1 - в рабочих условиях;

F 2 - в условиях испытания;

F 3 - в условиях монтажа;

[ F ] - допускаемое осевое сжимающее усилие, Н (кгс);

G - нагрузка от собственного веса, определяемая над соответствующим расчетным сечением на высоте х0, Н (кгс);

G 1 - в рабочих условиях;

G 2 - в условиях испытания;

G 3 - в условиях монтажа (максимальная нагрузка от собственного веса);

G 4 - в условиях монтажа (минимальная нагрузка от собственного веса);

Н - общая высота колонны от поверхности земли (черт. 1), мм (см);

М - расчетный изгибающий момент в соответствующем расчетном сечении на высоте х0, Н·мм (кгс·см);

М G - изгибающий момент от действия эксцентрических весовых нагрузок в соответствующем расчетном сечении на высоте х0, Н·мм (кгс·см);

M V - изгибающий момент от действия ветровых нагрузок в соответствующем расчетном сечении на высоте х0, Н·мм (кгс·см);

М R - расчетный изгибающий момент от сейсмических воздействий в соответствующем расчетном сечении на высоте х0, Н·мм (кгс·см);

M 1 , M G , M V , M R - в рабочих условиях;

M 2 , M G , M V , M R - в условиях испытания;

M 3 , M G , M V , M R - в условиях монтажа (без изоляции);

M 4 , M G , M V , M R - в условиях монтажа (с изоляцией);

[М] - допускаемый изгибающий момент, Н·мм (кгс·см);

g - удельный вес испытательной среды при гидроиспытании, Н/мм3 (кгс/см3);

c 1 , c 2 , c 3 , c 4 , c 5 , c 6 , c 7 , c 8 - коэффициенты;

s х - продольные напряжения, МПа (кгс/см2);

s y - кольцевые напряжения, МПа (кгс/см2);

s E - эквивалентное напряжение, МПа (кгс/см2);

s бет - напряжение бетона на сжатие, МПа (кгс/см2);

s - местное напряжение изгиба в опорной обечайке, МПа (кгс/см2);

[ s ]А - допускаемое напряжение для соответствующего элемента опорного узла, МПа (кгс/см2);

[ s ]К - допускаемое напряжение для корпуса колонны, МПа (кгс/см2);

[ s ]О - допускаемое напряжение для опорной обечайки, МПа (кгс/см2);

[ s ]А , [ s ]К , [ s ]О - в рабочих условиях;

[ s ]А , [ s ]К , [ s ]О - в условиях испытания и монтажа;

[ s ]В - допускаемое напряжение в анкерных болтах по строительным нормам при соответствующем сочетании нагрузок, МПа (кгс/см2);

[ s ]бет - допускаемое напряжение бетона на сжатие, МПа (кгс/см2);

[ s ]п - предельное напряжение изгиба, МПа (кгс/см2);

j р - коэффициент прочности продольного сварного шва;

j т - коэффициент прочности кольцевого сварного шва;

j s - коэффициент прочности сварного шва, присоединяющего опорную обечайку к корпусу колонны (черт. 4);

y 1 y 2 y 3 - коэффициенты;

D t - перепад температуры в опорной обечайке, °С.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Расчетные сечения . 1

2. Расчетные нагрузки и расчетная температура . 2

2.1. Расчетные давления . 2

2.2. Нагрузки от собственного веса. 3

2.3. Расчетные изгибающие моменты .. 3

2.4. Снеговые нагрузки. 3

2.5. Температурные нагрузки. 3

2.6. Местные нагрузки. 3

2.7. Расчетная температура . 3

3. Сочетание нагрузок . 4

4. Корпус колонного аппарата . 4

5. Расчет опорной обечайки . 6

6. Расчет нижнего опорного узла . 8

7. Расчет анкерных болтов . 11

Приложение Условные обозначения, применяемые в расчетных формулах . 12

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Виды сечения разрезы Гост 11738 Гост 14034 74 Гост 1491 80 Гост р 12 2 143 2009 Гост сетки арматурные сварные Должностные инструкции в строительстве Инструкция и 1 13 07 Лестничные марши гост Обозначение Приборов кип Пдк Расход электроэнергии Расчет системы отопления Расчет теплопотерь здания Сортамент Двутавров с параллельными гранями полок