Приложение А (рекомендуемое). Расчет на прочность опор

Приложение А
(рекомендуемое)

Расчет на прочность опор

В настоящем приложении приведен расчет на прочность опор различных типов и фундаментных болтов от действия массы аппарата и внешних нагрузок, определяемых в соответствии с ГОСТ 34283.

А.1 Расчет на прочность несущих ушек

Проверку на прочность несущих ушек проводят в двух сечениях: в месте расположения отверстия и месте приварки к обечайке, днищу или подкладному листу.

А.1.1 Несущие ушки в месте расположения отверстия должны быть проверены на условия прочности при растяжении и сдвиге. При этом среднее растягивающее напряжение в сечении ушка, перпендикулярном к направлению действия силы F₁, не должно превышать допускаемого напряжения для материала несущих ушек []_оп, а среднее сдвигающее напряжение в сечении ушка, параллельном направлению действия силы F₁, не должно превышать 0,5[]_оп.

А.1.2 Проверку несущих ушек в месте приварки к обечайке, днищу или подкладному листу следует выполнять в соответствии с формулами (83)-(85), подставляя в формулы (83) и (84) вместо площади и момента сопротивления сварного шва площадь и момент сопротивления сечения несущего ушка в месте приварки и сравнивая расчетное напряжение, полученное по формуле (85), с допускаемым напряжением для материала несущих ушек []_оп.

А.2 Расчет на прочность опорных лап

А.2.1 Проверку опорных лап в месте приварки к обечайке или подкладному листу следует выполнять в соответствии с формулами (83)-(85), подставляя в них вместо площади и момента сопротивления сварного шва площадь и момент сопротивления сечения опорной лапы в месте приварки и сравнивая расчетное напряжение, полученное по формуле (85), с допускаемым напряжением для материала опорной лапы []_оп. Для конструкции опорных лап типа С (см. рисунок 7) следует дополнительно выполнить аналогичную проверку в месте приварки вертикальных ребер к горизонтальной пластине опоры лапы.

А.2.2 Кроме случая нагружения опорных лап вертикальным сжимающим усилием, определяемым по формулам (20) и (21), следует рассмотреть возможность действия на опорную лапу вертикального растягивающего усилия. Для этого надо подставить в формулы (20) и (21) значение изгибающего момента М со знаком минус. Если значение вертикального усилия, действующего на опорную лапу, получится отрицательным, его следует учесть при расчете опорных лап типов А, В, С (см. рисунок 7) и фундаментных или анкерных болтов.

А.2.3 Если F₁ < 0, минимальная толщина нижней полки опорной лапы типов А, В, С (см. рисунок 7) s₆ должна отвечать условию

,

(А.1)

где - коэффициент, определяемый по формуле

(А.2)

или по рисунку 7 ГОСТ 34233.9 при b₄ = l₁ - s₂ и b₅ = g - s₇.

А.2.4 Если вертикальное усилие, действующее на опорную лапу, F₁  0, анкерные болты следует проверить на срез по формуле

.

(А.3)

Если вертикальное усилие, действующее на опорную лапу, F₁ < 0, анкерные болты следует проверить на совместные действия растяжения и сдвига по формуле

,

(А.4)

где - напряжение растяжения в анкерном болте

,

(А.5)

- напряжение сдвига в анкерном болте определяют по формуле (А.3).

А.3 Расчет на прочность седловых опор

А.3.1 Усилия, действующие на седловые опоры, определяют, исходя из расчетной схемы, описанной в 7.1.3, и рассчитывают по правилам строительной механики.

А.3.2 Допускается использовать упрощенные схемы определения расчетных нагрузок, действующих на седловые опоры, дающие результаты, идущие в сторону запаса. Для сосуда на двух опорах (см. рисунок 10а) максимальная и минимальная расчетные вертикальные силы, действующие на каждую из опор, будут равны:

,

(A.6)

.

(A.7)

Если на сосуд действуют какие-либо дополнительные нагрузки, которые в соответствии с ГОСТ 34283 следует учесть при расчете аппарата в целом, например нагрузки от присоединенных трубопроводов, их также необходимо учесть при определении нагрузок, действующих на опоры.

А.3.3 Если F_max > F_i, необходимо дополнительно выполнить расчет опорного узла в соответствии с разделом 7, подставив в формулы величину F_max вместо F_i.

А.3.4 Расчетное поперечное сечение седловой опоры вертикальной плоскостью, проходящей через ось аппарата (см. рисунок 9), включающее сечение самой опоры, подкладного листа и участка обечайки аппарата общей длиной , должно быть проверено на действие распорной нагрузки:

.

(А.8)

Условие прочности при действии распорной нагрузки:

.

(А.9)

A.3.5 Опора должна быть проверена на прочность и устойчивость от действия сжимающих напряжений и напряжений изгиба.

Расчетное сжимающее напряжение в опоре:

.

(А.10)

Расчетное напряжение изгиба в опоре (1-я опора считается неподвижной):

.

(А.11)

Условие прочности опоры:

.

(А.12)

Допускаемое сжимающее усилие:

- из условия упругой устойчивости опоры в целом

;

(А.13)

- из условия упругой устойчивости ребра опоры с одним вертикальным швом

;

(А.14)

- из условия упругой устойчивости ребер (части ребра) опоры с двумя вертикальными швам (между двумя другими ребрами)

.

(А.15)

Значения безразмерных коэффициентов k₁, k₂ приведены в таблицах А.1-А.2.

Таблица А.1 - Коэффициент k₁

*	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	3	4	5	10
k1	1,56	1,54	1,92	2,41	3,08	3,93	5,00	6,35	7,66	11,10	19,20	30,00	120,00
* lр - расстояние от свободного края ребра до шва.

Таблица А.2 - Коэффициент k₂

*	0,4	0,5	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	2	3	4	5	10
k2	1,37	1,74	2,30	4,22	6,96	9,32	12,50	16,70	25,30	58,00	101,00	158,00	634,00
* lр - расстояние между ребрами.

Допускаемое сжимающее усилие из условия упругой устойчивости опоры:

.

(А.16)

Допускаемое сжимающее усилие из условий прочности опоры:

.

(А.17)

Допускаемое сжимающее усилие, действующее на опору:

.

(А.18)

Условие устойчивости опоры:

.

(А.19)

А.3.6 Расчет на прочность фундаментных болтов

Изгибающий момент, действующий на нижнюю часть опоры:

.

(А.20)

Длина сжатой зоны под опорой:

.

(А.21)

Расстояние от центра тяжести сжатой зоны до оси аппарата:

.

(А.22)

Расстояние от центра тяжести сжатой зоны до оси фундаментного болта:

.

(А.23)

Напряжение растяжения в фундаментном болте:

.

(А.24)

Напряжение сдвига в фундаментном болте (1-я опора считается неподвижной):

.

(А.25)

Условие прочности фундаментных болтов:

.

(А.26)

А.4 Расчет на прочность опорных стоек

А.4.1 Расчет цилиндрической опорной стойки на действие сжимающего усилия F₁ выполняют в соответствии с ГОСТ 34233.2.

А.4.2 Расчет на прочность фундаментных болтов аппаратов на опорах-стойках выполняют по формуле (А.3).

А.5 Расчет на прочность пластинчатых опорных стоек

А.5.1 Расчет допускаемого сжимающего усилия, действующего на каждую из пластин пластинчатой опорной стойки, выполняют по формулам (А.13), (А.16), (А.17) и (А.18). При этом под h_p понимают максимальную высоту пластины, под J_оп - минимальный момент инерции пластины, а под А_оп - минимальную площадь поперечного сечения пластины. Условие прочности и устойчивости для опорной стойки, состоящей из двух пластин:

.

(А.27)

А.5.2 Расчет на прочность фундаментных болтов аппаратов на пластинчатых опорах выполняют так же, как расчет фундаментных болтов аппаратов на опорах-лапах, в соответствии с А.2.4. Растягивающее усилие, действующее на пластинчатую опору при установке четырех опор, как в случае обычного, так и в случае точного монтажа, следует определять по формуле (74), подставив в нее величину изгибающего момента со знаком минус.