Проверка устойчивости стенки на нагрузки, направленные нормально к ее поверхности.
Ребристый купол имеет основные конструктивные элементы: ребра – арки, наружное и внутреннее опорные кольца. Настил опирается на балочки и не является несущим элементом. Наружное кольцо мешает горизонтальным деформациям. Возникают горизонтальные реакции – распор. Стенка резервуара служит неподвижной опорой.
Ребро – арка может опираться на внутреннее кольцо двумя способами: шарнирное опирание и жесткое защемление. Если ребро приварить к внутреннему кольцу, то его можно считать как двухшарнирную арку с затяжкой. Роль затяжки играет внешнее кольцо, работающее на растяжение. Средний шарнир отсутствует.
Если ребра крепятся к внутреннему кольцу болтами, то ребро рассчитывается как трехшарнирная арка с упругой затяжкой.
Радиус кривизны Rк =(1,2 – 1,5)L;
Стрела подъема f0=(1/10 – 1/12)L=340 см;
Зная стрелу подъема, радиус кривизны определяется по формуле:
Rк= + =39,9^2/(8*3,4)+3,4/2 =60,23 м;
Определим количество ребер в куполе:
n = m/2 =42/2 =21; m= = 41,7831816 ≈ 42;
a=300 см;
Определим нагрузки.
q=q1+q2=0,018269+0,0094=0,027696
q1= a =730*1,05/(3,1415*1995^2)*298 = 0,018269 кн/см;
q2= gf2*S0*m*k1*a=0,7*0,5*1*0,315*298=0,0094 кн/см;
1.Статический расчет арки.
Прежде всего определяем площадь условной затяжки:
FЗ= =2*3,1415926*100/42 = 14,9599648≈15 см2;
Fи – площадь сечения опорного кольца.В реальных резервуарах колеблется в пределах от 90 до 120 см2. Предварительно принимаем Fи=100 см2.
m=2n; n – число арок в куполе.
А). Двухшарнирная арка.
V= =0,027696*3990/4 =27,62676 кн.
Распор в арке:
Н=0,0456k=730*1,05/(3,1415*19956^2)*298 =29,094699 кн;
К=0,492.
Определим расчетные усилия в различных сечениях арки:
х=L/2=1995 см; y=f0 =340 см; ά=0; сos ά=1; sin ά=0;
Mб=V*x - =27,62*1995-0,027696*3990^2/12 =18358,3092 кнсм;
Ма=Мб – Н*y=18358,3-29,09*340 =8467,7 кнсм;
N= - (Qб sin ά +H сos ά) = - 29,09*1= - 29,09 кн;
х= L/4=3990/4=998 см; y=f – Rи(1-cos ά)=254 см;
tg ά0= =3990/(2*(6023-340))=0,3520 ; ά0=19,340 ; ά= ά0/2=9,670;
сos ά=0,9858; sin ά=0,168;
Мб= V*x - qx - (q – qx) =27,62*998-0,0138*998^2/2-(0,027696-0,0138)*998^2/3 =16078,841872 кнсм;
qx=q - q = 0,027696-0,027696*2*998/3990 =0,013841 кн/см;
Ма=Мб – Н*y=16078,8-29,09*254 =8689,94 кнсм;
N= - (Qб sin ά - H сos ά) =-(6,91*0,168+29,09*0,9858) =-29,8378 кн;
Qб=V - x=27,62-998*((0,027696+0,0138)/2) =6,913496 кн.
Проверка напряжений.
Примем сечение ребра двутавр №27а; Wx=407 см3; А=43,2 см2; Ix=5500 cм4; х=L/4=998 см.
Прочность:
s= - - =-8689,94/407-29,83/43,2 = -22,042 кн/см2 < 1*24=24 кн/см2;
проверка прочности выполнена.
Устойчивость:
1,4*Nx<= Nкр;
Nкр= =3,14^2*21000*5500/(1,06*((4094/2)^2)) = 256,3892 кн;
m=1,06; S1=2 Rи ά0 = 2*6030*0,34=4094 см;
Nx= 1,4*29,83=41,76 кн <Nкр= 256 кн.
Устойчивость обеспечена.
Б). Трехшарнирная арка.
V= =0,027696*3990/4 =27,62676 кн.
Распор:
Н= =18371,895/340 =54,035
М0= =0,027696*(3990^2)/24 =18371,7954 кнсм.
х= L/4=3990/4=998 см; y=f – Rи(1-cos ά)=254 см;
tg ά0= =3990/(2*(6023-340))=0,3520 ; ά0=19,340 ; ά= ά0/2=9,670;
сos ά=0,9858; sin ά=0,168;
Мб= V*x - qx - (q – qx) =27,62*998-0,0138*998^2/2-(0,027696-0,0138)*998^2/3 =16078,841872 кнсм;
qx=q - q = 0,027696-0,027696*2*998/3990 =0,013841 кн/см;
Усилия в сечении х=L/4:
Ма=Мб – Н*y=16078,8-54,035*254 =2353,91 кнсм;
N= - (Qб sin ά - H сos ά) =-(6,91*0,168+54,035*0,9858) =-54,4286 кн;
Qб=V - x=27,62-998*((0,027696+0,0138)/2) =6,913496 кн.
Проверка напряжений.
Дополнительно
Порошковая металлургия и дальнейшая перспектива ее развития
Порошковой металлургией
называют область техники, охватывающую совокупность методов изготовления
порошков металлов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них
или их смесей с неметаллическими порошками без расплавления основного
компонента.
Из имеющихся разнообразных
способов ...
Ремонт колесных пар
Из-за больших
статических и динамических нагрузок, которые возникают в условиях эксплуатации
колёсной пары, возникают различные дефекты.
Для обеспечения
надёжной работы на железной дороге создана система выявления дефектов колёсных
пар. Основой такой системы является выявление дефек ...