Приложение П.18 (справочное) Примеры расчета допускаемых нагрузок на патрубок
Приведены примеры расчета допускаемых нагрузок на патрубок Dy300 резервуара объемом 5000 м3. Исходные данные представлены в таблице П.18.1.
Таблица П.18.1
|
ПАРАМЕТРЫ
|
ОБОЗНАЧЕНИЕ
|
РАЗМЕРНОСТЬ
|
ВЕЛИЧИНА
|
||
|---|---|---|---|---|---|
|
Номинальный объем
|
V
|
м3
|
5000
|
||
|
Диаметр стенки резервуара
|
D
|
м
|
22,80
|
||
|
Условная высота налива
|
Н*
|
м
|
12,00
|
||
|
Марка стали
|
–
|
–
|
09Г2С
|
||
|
Расчетные сопротивления стали
|
по пределу текучести
|
Rу
|
МПа
|
335
|
|
|
по временному сопротивлению
|
Ru
|
МПа
|
490
|
||
|
Температурный коэффициент
|
γt
|
–
|
1,0
|
||
|
Коэффициент контроля сварки по п. 9.5.7
|
γp1
|
–
|
0,95
|
||
|
Количество циклов налива (слива) продукта
|
nс
|
–
|
5000
|
||
|
Расчетная температура металла
|
T
|
°С
|
20
|
||
|
Размеры стенки и днища резервуара
|
назначаются по требованиям разделов 8 и 9
|
||||
|
Размеры элементов узла врезки
|
назначаются по требованиям п. 8.6
|
||||
|
Комбинации нагрузок на патрубок (рис. 9.6):
|
a) FR* = 25кH, Ml* = 4,0 кH·м, Мс* = 4,8 кН·м;
б) FR* = -30 кН, Ml* = 8,0 кH·м, Mc* = -6,1 кH·м;
в) FR* = 45 кН, ML* = -8,0 кН·м, МС* = 19,5 кН·м.
|
||||
В соответствии с п. 9.5.8 имеем: B1 = 4,5·104 МПа, В2 = 147,7 МПа, γp2 = 0,816.
Пример 1
Требуется выполнить расчет по проверке несущей способности врезки на действие указанных в таблице П.18.1 комбинаций нагрузок. Вычисляем и изображаем графически область допускаемых нагрузок для каждой комбинации. Результаты расчета по формулам пп. 9.5.4-9.5.6 приведены в таб. П.18.2.
Таблица П.18.2
|
КОМБИНАЦИЯ
|
РИСУНОК
|
МC0, КН·М
|
Λ
|
А1, КН
|
А2, КН
|
А3, КН·М
|
А4, КН·М
|
A5, КН
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
а)
|
П.18.1
|
19,0
|
0,747
|
48,1
|
-47,0
|
11,4
|
-14,3
|
-8,58
|
|
б)
|
П.18.2
|
19,0
|
0,678
|
43,7
|
-42,7
|
10,4
|
-13,0
|
-7,79
|
|
в)
|
–
|
19,0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
На рис. П.18.1 показана граница области допускаемых нагрузок и точка А, соответствующая комбинации нагрузок «а». Поскольку точка А расположена внутри многоугольника, то комбинация нагрузок «а» является допускаемой.
На рис. П.18.2 показана граница области допускаемых нагрузок и точка В, соответствующая комбинации нагрузок «б». Поскольку точка В расположена за пределами области, ограниченной многоугольником, то комбинация нагрузок «б» приводит к потере несущей способности врезки, то есть является недопустимой.
Для комбинации нагрузок «в» область допускаемых нагрузок выродилась в точку (ai = 0). Следовательно, комбинация нагрузок «в» является недопустимой.
Пример 2
Требуется определить область допускаемых нагрузок на патрубок при любой комбинации фактических нагрузок. С этой целью принимаем набор значений MCJ* в интервале от 0 до МC0 с произвольным шагом (например, 0,2 МC0). При этом, в соответствии с таблицей П.18.2, МC0 = 19,0 кН·м, что соответствует точке с координатами FR = 0, ML = 0 на графике рис. П.18.3. Для каждого значения MCJ* вычисляем параметры a1-a5 и строим многоугольники, ограничивающие область допускаемых нагрузок (рис. П.18.3).
В дальнейшем, заданные нагрузки на патрубок (FR*, ML*, МC*) проверяются по полученной номограмме по следующим правилам:
1. Проводим линии перпендикулярные осям ML и FR, соответствующие нагрузкам ML* и FR* и получаем точку их пересечения.
2. Интерполяцией ближайших изолиний получаем величину МC на поверхности допускаемых нагрузок.
3. Расчетное сочетание нагрузок допустимо, если МC* ≤ МC; расчетное сочетание нагрузок недопустимо, если МC* > МC.
В качестве примера на рис. П.18.3 показаны точки А, В, С соответствующие комбинациям нагрузок «а», «б», «в». Расчеты показали, что:
а) МC = 6,7 кН·м, |МC*| = 4,8 < МC = 6,7. Комбинация нагрузок допустима.
б) МC = 1,9 кН·м, |МC*| = 6,1 > МC = 1,9. Комбинация нагрузок недопустима.
в) Расчетная точка выходит за внешнюю границу на плоскости FR-ML. Комбинация нагрузок недопустима.
Рис. П.18.1. Область допускаемых нагрузок на патрубок при МC* =4,8 кН·м
Рис. П.18.2. Область допускаемых нагрузок на патрубок при МC* =-6,1 кН·м
Рис. П.18.3. Область допускаемых нагрузок на патрубок при любой комбинации фактических нагрузок
