(справочное) Примеры расчета допускаемых нагрузок на патрубок — СТО-СА-03-002-2009

(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 м3 Диаметр стенки резервуара D м

Условная высота налива H* м

Марка стали – – 09Г2С Расчетные сопротивления стали по пределу текучести Ry МПа по временному сопротивлению Ru МПа Температурный коэффициент t –

Коэффициент контроля сварки по п.9.5.7 p1 –

Количество циклов налива (слива) продукта nc – Расчетная температура металла T oC 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): а) FR * = 25 кН, ML * = 4.0 кНм, MC * = 4.8 кНм; б) FR * = -30 кН, ML * = 8.0 кНм, MC * = -6.1 кНм; в) FR * = 45 кН, ML * = -8.0 кНм, MC * = 19.5 кНм.

В соответствии с п.9.5.8 имеем: B1=4.5104 МПа, B2=147.7 МПа, p2=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 MC0, кНм  a1, кН a2, кН a3, кНм a4, кНм a5, кН а) П.18.1

-47.0

-14.3 -8.58 б) П.18.2

-42.7

-13.0 -7.79 в) –

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 B, 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.

СТО-СА-03-002-2009 Ростехэкспертиза 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 MC0 с произвольным шагом (например, 0.2MC0). При этом, в соответствии с таблицей П.18.2, MC0=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 *, MC *) 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 MC на по- верхности допускаемых нагрузок. 3. Расчетное сочетание нагрузок допустимо, если MC * ≤ MC; расчетное сочетание нагрузок недопустимо, если MC * > MC. В качестве примера на рис. П.18.3 показаны точки А, В, С соответствующие комбинациям нагрузок «а», «б», «в». Расчеты показали, что: а) MC = 6.7 кНм, │MC *│= 4.8 < MC = 6.7. Комбинация нагрузок допустима. б) MC = 1.9 кНм, │MC *│= 6.1 > MC = 1.9. Комбинация нагрузок недопустима. в) Расчетная точка выходит за внешнюю границу на плоскости FR-ML. Комбинация нагрузок недопустима. A ML, кНм MC * = 4.8 (=0.747) Рис. П.18.1. Область допускаемых нагрузок на патрубок при MС *=4.8 кНм a1 =48.1 a4 = -14.3 a3 =11.4 a5 = -8.58 a2 =-47.0 -10 -20 FR, кН -30 -40 -50 -60 10 20 30 40 50 60 4 6 12 -2 -6 -10 -16 8 -8 2 10 -4 -12 -14

Ростехэкспертиза СТО-СА-03-002-2009 Рис. П.18.2. Область допускаемых нагрузок на патрубок при MС *=-6.1 кНм B ML, кНм MC * = -6.1 (=0.678) a1 =43.7 a4 = -13.0 a3 =10.4 a5 = -7.79 a2 =-42.7 -10 -20 FR, кН -30 -40 -50 -60 10 20 30 40 50 60 4 6 -2 -6 -10 -16 8 -8 2 10 -4 -12 -14 Рис. П.18.3. Область допускаемых нагрузок на патрубок при любой комбинации фактических нагрузок A (MC=6.7) -10 -20 ML, кНм FR, кН MC=15.2 MC= MC0=19.0 -30 -40 -50 -60 10 20 30 40 50 60 MC=11.4 MC=7.6 MC=3.8 MC=0 4 6 -4 -6 -8 B (MC=1.9) Изолинии области допускаемых нагрузок 12 -12 -16 -20 16 2 8 10 14 -2 -10 -14 -18

СТО-СА-03-002-2009 Ростехэкспертиза