Введение к работе
Актуальность темы. Во многих отраслях народного хозяйства в настоящее время широко используются вертикальные цилиндрические резервуары л бункеры. Опыт эксплуатации этих сооружений, а также их экспериментальные и теоретические исследования показали, что наиболее ответственные места в конструкциях резервуаров И бункеров - ЭТО уЗЛОВЫе СОеДШеНГЛ ЛИСТОВЫХ Элементов И, В!
особенности, опорные узлы.
При расчете опорного узла цилиндрического резервуара предполагается, что кривизна его стенки постоянна. Это существенно упрощает расчетную схему узла и позволяет рассчитывать сопряжение стенки с днищем как сопряжение осесишетричных оболочек. В действительности же форма поперечного сечения стенки представляет собой замкнутую линию, кривизна которой колеблется в широких пределах. Эксперименты, проводившиеся различными исследователями показывают, что напряжения в стенке резервуаров вблизи опорного узла часто оказываются выше расчетных в 1,4...1,6 раза. Літери справедливо связывает это о рмстятіт.итго неоодепиен— ствовами формы стенки. Поэтому исследования, направленные на анализ работы опорных узлов резервуаров, учитывающих начальные несовершенства формы их стенок в виде продольных волн является актуальной задачей.Сюда же примыкает задача анализа напряжений в месте соединения поясов стенки различной толщины.
В связи с получением в 1990 г. институтом ЦНИИпроектсталь-конструкция заказа на проектирование крупногабаритного бункера для хранения сахарного песка, удовлетворяющего новым технологическим требованиям, был принят проект стального бункера в виде конической оболочки, опирающейся на колонны верхней своей частью. Разработка методики расчета узла опирання конической оболочки на колонны при таких габаритах имеет не только практическое, но и большое научное значение.
Целью диссертационной работы является анализ работы:
опорного узла цилиндрического резервуара, имеющего несовершенства формы стенки в виде волн вдоль периметра;
узла опирання верхней части стального конического бункера на колонны.
Научная новизна работы заключается в следущем:
- предложена уточненная расчетная схема стенки циллндри-
чесного резервуара; учятыващая несовершенства ее формы в виде волн вдоль периметра;
применен метод расчета опорного узла цилиндрического резервуара основанный на решения системышлинейных дифференциальных уравнении для цилиндрической оболочки в тригонометрических рядах;
проанализирован уровень локальных напряжений в местах соединения поясов стешш резервуара в зависимости от отношения их толщин;
обоснована методика расчета узла опирання конического бункера на колонны, базирующиеся на сочетании двух расчетных схем опорного кольца: балочной и оболочечной. Первая позволила определить усилия, действущне на кольцо в целом, а вторая -дала возможность оценить влияние краевого эффекта в месте соединения балки с конической оболочкой;
на основе анализа работы кольцевой балки предложена конструкция опорного узла конического бункера, отличавшаяся от предыдущих аналогов.
Практическое значение работы:
разработанный метод расчета опорного узла цилиндрического резервуара, имеющего начальные несовершенства формы стенки реализован в виде программы расчета на ЭШ в удобном для пользователя виде и на основе анализа результатов расчета сформулированы предложения в строительные нормы;
составлена программа расчета на ЭВЛ'краевого эффекта в месте соединения поясов стенки резервуара различной толщины, которая позволяет получить величины изгибающих моментов и поперечных сил в сопряжении листов, напряжения, вызванные имя я уровень приведенных напряжений в зоне краевого эффекта;
католика расчета узла опирання конического бункера на колонны вюшчает в себя расчет опорного кольца по балочной схеме, так же выполненный в виде программы для ЭШ, Эта программа может быть использована при проектировании кольцевых балок замкнутого сечения дри различных условиях их опирання и произвольном числе опор;
проведенный анализ расчетных данныхтзволил разработать новое конструктивное решение для опорного кольца крупногаба-
ритного конического бункера.
На защиту выносятся:
методика расчета стенки цилиндрического резервуара с учетом начальных несовершенств ее формы вблизи опорного узла;
результата расчета опо^ого узла резервуара РВСП-50Ш0 с учетом начальных отклонений радиуса его стенки не превышающих допустимых;
методика расчета опорного узла конического бункера;
результаты расчета несущей способности опорного кольца конического бункера емкостью 25тыс.тонн;
конструкция узла опирання конического бункера на колонны.
Внедрение результатов. Результати диссертации использованы в ЦНИИпроекгстальконструкции им.Мельникова при проектировании хранилища для 25 тыс.тонн сахара для расчета и разработки конструкции опорного узла стального конического бункера.
По результатам аттялтияя пяботн опорного узла резервуара стенка которого имеет несовершенства формы в виде волн, сформулированы предложения в строительные нормы.
Кроме того, институтом СевкавВДПИагропром (г.Ростов-на-Дону) при обследовании 4-х стальных сенажных башен на 400 тонн каждая, эксплуатирушцихся в опытном хозяйстве ВНИШГГИМЭСХ (г.Зерноград), использованы разработанные в диссертации методика и программа расчета на ЭВМ опорных узлов конструкций с учетом реальной формы их стенок. Применение методики позволило выявить места наибольших напряжений в конструкциях и решить вопрос об их усилении.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на заседании ученого совета СевкавНШМагропром (г.Ростов-на-Дону, 1990 г.); на семинаре отдела надежности ЦНИИПСК (г.Москва, 1990 г.); на расширенном заседании подсекции НТО ЩИИпроекТг-стальконструкция ям.Мельникова,, Нормирование расчетов" (г.Москва, 1990 г.); на заседании секция НТС ЩИИпроектстальконст-рукция им.Мельникова "Теоретические исследования" (г.Москва, 1990 г.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы (107 наименований) и приложений.
Общий объем работы 190 страниц, в том числе 36 страниц рисунков, 3 таблицы;
машинописный текст, включая таблицы,составляет 145 страниц.