Projekt komina stalowego

7/30/2019 Projekt komina stalowego

1/45

Projekt komina stalowego

Spis treci

1. Normy budowlane i literatura ........................................................................................................................3

2. Zaoenia projektowe ..................................................................................................................................... 5

2.1 Zaoenia konstrukcyjne .....................................................................................................................................62.2 Zaoenia technologiczne ...................................................................................................................................6

2.3 Waciwoci materiau konstrukcyjnego ............................................................................................................62.4 Zaoenia zwizane z ocen niezawodnoci projektowanej konstrukcji ............................................................6

3. Trzon nony .................................................................................................................................................... 7

3.1 Zestawienie oddziaywa ....................................................................................................................................73.1.1 Oddziaywania stae ciar wasny ............................................................................................................73.1.2 Oddziaywania zmienne oddziaywanie wiatru .........................................................................................8

3.1.2.1 Oddziaywanie wiatru w paszczynie rwnolegej do kierunku wiatru obliczenia ...........................83.1.2.2 Oddziaywanie wiatru w paszczynie rwnolegej do kierunku wiatru zestawienie ......................13

3.2 Obliczenia statyczno wytrzymaociowe .......................................................................................................133.2.1 Przemieszczenie wierzchoka komina w linii dziaania wiatru....................................................................143.2.2 Siy wewntrzne w poszczeglnych przekrojach trzonu komina ...............................................................14

3.2.2.1 Siy osiowe ..........................................................................................................................................153.2.2.2 Momenty zginajce ............................................................................................................................153.2.3 Wymiarowanie trzonu komina jako powoki nonej...................................................................................153.2.4 Wymiarowanie ze wzgldu na stan graniczny plastycznego zniszczenia ...................................................163.2.5 Wymiarowanie ze wzgldu na stan graniczny niestatecznoci (wyboczenia) powoki nonej ..................16

3.3 Obliczenia dynamiczne .....................................................................................................................................203.3.1 Oddziaywanie wiatru w paszczynie prostopadej do kierunku wiatru ...................................................21

4. Galeria kontrolna ......................................................................................................................................... 22

4.1 Zaoenia projektowe........................................................................................................................................234.2 Zestawienie oddziaywa..................................................................................................................................23

4.2.1 Obcienia stae (ciar wasny).................................................................................................................234.2.2 Obcienia zmienne ...................................................................................................................................23

4.3 Obliczenia statyczne..........................................................................................................................................244.3.1 Kombinacja oddziaywa............................................................................................................................244.3.2 Siy wewntrzne..........................................................................................................................................24

4.4 Obliczenia wytrzymaociowe...........................................................................................................................24

5. Zakotwienie w fundamencie .........................................................................................................................26

5.1 Wyznaczenie pooenia osi obojtnej o-o.........................................................................................................265.2 Sprowadzone charakterystyki geometryczne....................................................................................................275.3 Sprawdzenie napre......................................................................................................................................27

6. Poczenia konierzowe ................................................................................................................................ 29

6.1 Sprawdzenie nonoci spoin obwodowych.......................................................................................................296.2 Sprawdzenie nonoci pocze rubowych.....................................................................................................31

6.2.1 Zaoenia konstrukcyjne..............................................................................................................................316.2.2 Zaoenia obliczeniowe...............................................................................................................................316.2.3 Sprawdzenie nonoci poczenia rubowego ...........................................................................................33

7. Otwr wlotowy czopucha ........................................................................................................................ ..... 34

8. Podeszwa fundamentu .............................................................................................................................. ... 35

Zacznik 1. Obcienie wiatrem wedug PN-77/B-02011 ...................................................................................37

I sytuacja projektowa .......................................................................................................................................37II sytuacja projektowa .......................................................................................................................................40

Zacznik 2. Wymiarowanie trzonu wedug PN-93/B-03200 oraz PN-93/B-03201 ...............................................42

1


2/45

2


3/45

3


4/45

1. Normy budowlane i literatura

[1] PN-EN 1990:2004/Ap1

[2] PN-EN 1991-1-4:2008/AC/Ap1/Ap2

[3] PN-EN 1991-1-2:2008/AC/Ap1

[4] PN-EN 1993-1-1:2006/AC/Ap1

[5] PN-EN 1993-1-6:2009/Ap1

[6] PN-EN 1993-1-8:2006/AC/Ap1

[7] PN-EN 1993-3-2:2008

[8] PN-EN 1997-1:2008/AC/Ap1/Ap2

[9] PN-EN 13084-1:2007

[10] PN-EN 13084-7:2006/AC

[11] CICIND

[12] PN-93/B-03200

[13] PN-93/B-03201

[14] PN-B-03215:1998

[15] PN-77/B-02011

EurokodPodstawy projektowania konstrukcji

Eurokod 1 Oddziaywania na konstrukcje Cz 1-4:Oddziaywania oglne Oddziaywania wiatru

Eurokod 2Projektowanie konstrukcji z betonuCz 1-1: Reguy oglne i reguy dla budynkw

Eurokod 3Projektowanie konstrukcji stalowychCz 1-1: Reguy oglne i reguy dla budynkw

Eurokod 3Projektowanie konstrukcji stalowychCz 1-6: Wytrzymao i stateczno konstrukcji powokowych

Eurokod 3Projektowanie konstrukcji stalowychCz 1-8: Projektowanie wzw

Eurokod 3Projektowanie konstrukcji stalowychCz 3-2: Wiee, maszty i kominy - Kominy

Eurokod 7Projektowanie geotechniczneCz 1: Zasady oglne

Kominy wolno stojce Cz 1: Wymagania oglne

Kominy wolno stojce Cz 7: Wymagania dotyczcecylindrycznych wyrobw stalowych przeznaczonych najednopowokowe kominy stalowe oraz stalowe wykadziny

Model Code for Steel Chimneys.(Revision 1 December 1999, Amendment A March 2002)

Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.

Konstrukcje stalowe. Kominy. Obliczenia i projektowanie.

Konstrukcje stalowe. Poczenia z fundamentami.

Obcienia wiatrem w obliczeniach statycznych.

[16] Rykaluk Kazimierz, Konstrukcje stalowe. Kominy, wiee, maszty.Oficyna wydawnicza Politechniki Wrocawskiej, Wrocaw 2005

[17] Kawecki Janusz, uraski Jerzy Antoni, Wirowe wzbudzenie drga komina stalowego nowe dowiadczenia.Materiay L konferencji naukowejKILiW PAN i KN PZITB Krynica 2004

[18] Wichtowski Bernard, uraski Antoni, Pewne przypadki rezonansu wiatrowego kominw stalowych.

Materiay XXIV konferencji naukowo technicznejSzczecin Midzyzdroje, Awarie budowlane 2009

4


5/45

5


6/45

2. Zaoenia projektowe

2.1 Zaoenia konstrukcyjne

komin wolno stojcy, schemat statyczny: wspornik utwierdzony w fundamencie,

Rys. 2-1Schemat statyczny

konstrukcji

wysoko komina: h = 48,0 m

cakowita rednica zewntrzna trzonu komina: b = 2,2 m

rednica zewntrzna trzonu nonego: D = 2,0 m

pomosty kontrolne na poziomach: z1 = 23,4 m

z2 = 46,5 m

masa kadego z pomostw kontrolnych: M j = 850 kg

liczba segmentw tworzcych trzon nony n = 8

rednica wewntrzna trzonu nonego (w zalenoci od segmentu): d

grubo blachy trzonu (w zalenoci od segmentu): t

2.2 Zaoenia technologiczne

grubo izolacji termicznej (wena mineralna): tc = 0,1 m

temperatura eksploatacyjna (w osi przewodu komina): Tint = 160oC

Rys. 2-2Przekrj poprzecznyprzez trzon komina

stopie ataku chemicznego:1) M (redni)

naddatek korozyjny (prognozowane ubytki korozyjne): 2) g = 5,5 mm

2.3 Waciwoci materiau konstrukcyjnego

stal konstrukcyjna: S235 JRG2

charakterystyczna granica plastycznoci: 3)

dla temperatury eksploatacyjnej Tint = 150o fyk = 175 MPa

dla temperatury eksploatacyjnej Tint = 200o fyk = 160 MPa

dla temperatury eksploatacyjnej Tint = 160o stosujc interpolacj liniow:

fyk160 =

fyk150 fyk

200

Tint

200 Tint150

(Tint200 Tint150) + fyk200 =175 160200 150

(200 160 ) + 160 = 172 MPa

modu sprystoci podunej: 4) E = 2,04105 N/ mm2 =

= 2,041011

N/ m2

wymiarowanie trzonu przeprowadzono dla gruboci blach pomniejszonych o cakowity naddatek korozyjny

charakterystyki dynamiczne trzonu dla oceny skutkw oddziaywa wiatrem porywistym wyznaczono dladocelowej gruboci blach

charakterystyki dynamiczne trzonu dla oceny wzbudzenia wirowego wyznaczono dla gruboci blachskorodowanych (docelow mas trzonu pomniejszono o poow naddatku korozyjnego)

ciar objtociowy stali konstrukcyjnej, przyjto: = 78,5 kN/m3

1) [9], Table 3 Chemical attack due to flue gasses containing 50 mg/m3 of SO32) [10], Table 4 Corrosion allowance of surfaces in contact with flue gases3) [10], Table 1 Characteristic values of yield stress in relation to temperature (fy,kin N/mm

2)4) [10], Table 2 Characteristic values of E-modules (105 N/mm2) in relation to temperature

6


7/45

2.4 Zaoenia zwizane z ocen niezawodnoci projektowanej konstrukcji

kategoria projektowego okresu uytkowania: 5) 3

projektowy okres uytkowania: te = 30 lat

klasa niezawodnoci konstrukcji:6) 2

wspczynniki czciowe do oddziaywa: 7)

oddziaywania stae: G = 1,1 (niekorzystne)

G = 1,0 (korzystne)

oddziaywania zmienne: Q = 1,4

3. Trzon nony

3.1 Zestawienie oddziaywa

3.1.1 Oddziaywania stae ciar wasny

Oznaczenia (numery) segmentw podano na rys. 3-1 (str. 19).

Tablica 3-1 Konstrukcja trzonu nonego

Nrsegmentu

Odcinek(wysoko)

Grubo blachy Polepowierzchni

przekrojupoprzecznego

Obcieniecharakterystyczne

Masa najednostk

dugoci(docelowa)

Wsp. Obcienieobliczeniowe

obliczeniowa docelowa

nono masa

- z t t t A q(z) mt(z) f q Ed(z)

- [m] [mm] [mm] [mm] [m2] [kN/m] [kg/m] - [kN/m]

1 0 6 9 12 15 0,094 7,3 734

1,1

8,0

2 6 12 8 11 14 0,087 6,9 686 7,6

3; 4; 5;6; 7; 8

12 48 6 9 12 0,075 5,9 588 6,5

Tablica 3-2 Elementy wyposaenia

Rodzaj obcienia Grubowarstwy

Pole powierzchniprzekroju

poprzecznego

Ciarobjtociowy

Obcieniecharakterystyczne

Masa najednostk

dugoci

Wsp. Obcienieobliczeniowe

- tc A q(z) mi f qEd(z)

- [mm] [m2] [kN/m3] [kN/m] [kg/m] - [kN/m]

Izolacja termiczna 100 0,660 1,2 0,8 801,1

0,9

Drabina wazowa - - - 0,3 30 0,3

1,1 110 - 1,2

W toku oblicze uwzgldniono ciar/mas galerii kontrolnych.

Ostatecznie, obliczeniowa masa na jednostk dugoci komina: m (z) = mt(z) + mi

5) [1], Tablica 2.1 Orientacyjne projektowe okresy uytkowania6) [7], Zacznik A Zrnicowanie niezawodnoci i wspczynniki czciowe do oddziaywa7) [7], Tablica A.3 Wspczynniki czciowe do oddziaywa

7


8/45

Tablica 3-3 Masa na jednostk dugoci komina

Odcinek(wysoko)

Masa cakowita najednostk dugoci

komina

Polepowierzchni

przekroju poprzecznegoblachy skorodowanej

Masa na jednostkdugoci

blachy skorodowanej

Masa cakowita najednostk dugoci

komina blachyskorodowanej

z m (z) A mt(z) m(z)

[m] [kg/m] [m2] [kg/m] [kg/m]

0 6 844 0,075 588 698

6 12 796 0,069 542 652

12 48 698 0,056 440 550

3.1.2 Oddziaywania zmienne oddziaywanie wiatru

Uwagi dotyczce lokalizacji konstrukcji (Wrocaw):

1 strefa obcienia wiatrem,8)

kategoria terenu II,9)

A < 300 m.

Dla zadanej lokalizacji przyjto nastpujce wartoci modeli bazowych:

vb ,0 = 22 m /s bazowa prdko wiatru ,

qb ,0 = 0,30 kN/m2 bazowe cinienie prdkoci [wiatru ],

z0 = 0,05 m wymiar chropowatoci ,

zmin = 2,0 m wysoko minimalna ,

zmax = 300 m wysoko maksymalna.

Wartoci pozostaych wspczynnikw zalenych od przyjtych zaoe terenowych podano w toku oblicze.

3.1.2.1 Oddziaywanie wiatru w paszczynie rwnolegej do kierunku wiatru obliczenia

Przypadek podstawowy obcienie konstrukcji wiatrem porywistym (obcienie dziaajce w linii wiatru)przedstawiono w charakterze obcienia dziaajcego na cay ustrj konstrukcyjny (jako suma dodawaniawektorowego si dziaajcych na poszczeglne elementy) w postaci obcienia liniowego na jednostk dugocikonstrukcji (komina).

SiFw (jedn, skupion) wywieran przez wiatr na konstrukcj wyznacza si z wyraenia:

Fw = cs cd elementy

c fq p(ze)Aref [kN] ([2], 5.4)

w ktrym:

cs cd wspczynnik konstrukcyjny

c f wspczynnik siy aerodynamicznej(oporu aerodynamicznego) elementu konstrukcyjnego

qp(ze) warto szczytowa cinienia prdkoci na wysokoci odniesienia ze

A ref pole powierzchni odniesienia konstrukcji lub elementu konstrukcyjnego

8) [2], Zacznik krajowy NA, Rysunek NA.1 Podzia Polski na strefy obcienia wiatrem9) [2], Zacznik A, A.1 Prezentacja najwikszej wartoci chropowatoci kadej kategorii terenu

8


9/45

Zgodnie z [2], powierzchni odniesienia Aref dla walcw koowych oblicza si za pomoc wyraenia:

A ref = lb ([2], 7.18)

w ktrym:

l dugo rozpatrywanego elementu konstrukcyjnego

b rednica

W zwizku z powyszym obcienie liniowe (wywierane na jednostk dugoci konstrukcji komina) wyznaczono napodstawie modyfikacji wyraenia ([2], 5.4):

Fw(ze ) = c s cd

elementy

cf

qp

(ze) b [ kN/m ]

w ktrym:

cs wspczynnik rozmiarw

cd wspczynnik dynamiczny

Wspczynniki cd i cs zostan wyznaczone oddzielnie odpowiednio ze wzorw: ([2], 6.2) oraz ([2], 6.3).10)

Wysoko odniesienia zs do obliczania wspczynnika konstrukcyjnego.

Dla konstrukcji pionowych: zs = 0,6h zmin zs = 0,648 = 28,8 m , zmin < zs < zmax

Intensywno turbulencji Iv

kI wspczynnik turbulencji , przyjto warto zalecan : kI = 1,0

co wspczynnik rzeby terenu , przyjto warto zalecan: co = 1,0

Iv (ze) =v

(v m(ze))=

kI

c o(z) ln (z/z0)=

1,0

1,0 ln (28,8 /0,05)= 0,157 ([2], 4.7)

Liniowa skala turbulencji L zs

zt = 200 m wysoko odniesienia

Lt = 300 m skala odniesienia

= 0,67 + 0,05ln (zo)

L(zs) = Ltzs

zt

= 300(28,8

200 )0,67

+0,05ln

(28,8

)= 109,47 m ([2], B.1)

Wspczynnik odpowiedzi pozarezonansowej B2

Wspczynnik B2 uwzgldnia brak penej korelacji cinienia na powierzchni konstrukcji.

b , h szeroko i wysoko konstrukcji

B2 =

1,0

1 + 0,9

(

b + hL(zs)

)

0,63=

1,0

1 + 0,9( 2,2 + 48,0109,47 )0,63

0,64([2], B.3)

10) [2], NA.9 Postanowienia dotyczce 6.1 (1)

9


10/45

Wspczynnik ekspozycji c e zs11)

c e(zs) = 2,3( zs10)0,24

c e(zs) = 2,3(28,810 )0,24

= 2,96

Bazowa prdko wiatru v b

cdir wspczynnik kierunkowy przyjto warto zalecan : cdir = 1,0cseason wspczynnik sezonowy przyjto warto zalecan : cseason = 1,0

vb = c dircseasonvb ,0 = 1,01,022,0 = 22,0 m/s ([2], 4.1)

Warto bazowa cinienia prdkoci qb

qb = qb , o = 0,3 kN/m2 = 300 N/m2 = 300 kPa ([2], 4.10)

Warto szczytowa cinienia prdkoci qp zs

qp(zs) = ce(zs)qb = 2,96300 890 Pa12)

([2], 4.8)

Warto szczytowa prdko wiatru v zs

v (zs) = 2qp(zs)

= 28901,25 37,7 m /s

13)

Liczba Reynoldsa na wysokoci odniesienia zs

R e(zs) =b v (zs)

v=

2,23815106

5,53106 ([2], 7.15)

v lepko kinematyczna powietrza , (v = 15106 m2/s)

Wspczynnik oporu aerodynamicznego walca bez wpywu swobodnego koca c f ,0

k warto chropowatoci powierzchni , k = 0,2 mm 14)

c f,0 = 1,2 +0,18 log(10k/b)1 + 0,4 log(Re /105)

= 1,2 +0,18 log(100,2103/2,2)

1 + 0,4 log(5,53106/105) 0,8 15)

Wspczynnik oporu aerodynamicznego c f

Ze wzgldu na elementy wyposaenia przyjto warto wspczynnika swobodnego koca = 1,0.

c f = c f , 0 = 0,81,0 = 0,8 ([2], 7.19)

Wspczynnik chropowatoci c r zs16)

cr(zs) = 1,0( zs10)0,17

c r(zs) = 1,0(28,810 )0,17

1,20

11) [2], Tablica NA.3 Wspczynnik chropowatoci i wspczynnik ekspozycji oraz zmin i zmax12) [2], NA.8 Postanowienia dotyczce 4.5 (1), UWAGA 113) [2], Rysunek 7.27 Rozkad cinienia na walcu koowym, przy rnych wartociach liczby Reynoldsa [...], UWAGA 214) [2], Tablica 7.13 Wartoci chropowatoci powierzchni k,(stal galwanizowana)15) [2], Rysunek 7.28 Wspczynnik oporu aerodynamicznego cf,0 walca koowego [...]16) [2], Tablica NA.3 Wspczynnik chropowatoci i wspczynnik ekspozycji oraz zmin i zmax

10


11/45

rednia prdko wiatru na wysokoci odniesienia zs

co(zs) wspczynnik rzeby terenu (orografii), przyjto warto zalecan co( zs ) = 1,0

vm (zs) = c r(zs)co(zs) vb = 1,201,022,0 = 26,4 m /s ([2], 4.3)

Podstawowa czstotliwo drga gitnych n1

1 = 1000 w przypadku kominw ze stali

heff = h w rozpatrywanym przypadku17)

Ws masa elementw konstrukcyjnych nadajcych kominowi sztywno

Ws = i = 1

n

mt l

i= 7346 + 6866 + 58836 = 29688 kg

Wt cakowita masa komina

Wt = Ws + hmi + 2M = 29688 + 48110 + 2850 = 36668 kg

n1 =1b

heff

2

Ws

Wt

=10002,2

482

29688

36668= 0,86 Hz ([2], F.3)

Masa rwnowana na jednostk dugoci komina me

1(z) podstawowa posta drga gitnych

1(z) =z

h

, dla kominw: = 2,0 ([2], F.13)

me =0

h

m (z)12(z) dz

0

h

12(z) dz

= (...) = 781 kg/m. ([2], F.14)

W powyszym wyraeniu skorzystano z nastpujcych zalenoci matematycznych:

m (( zh )2

)2

dz =m

5

z5

h4

lim 0

zj

zj + Mj

(( zh )

2 2

dz = Mjzj

4

h4

Logarytmiczny dekrement tumienia konstrukcyjnego s

s = 0,020 18)

Logarytmiczny dekrement tumienia aerodynamicznego w podstawowej postaci drga a

a =cfbvm (zs)

2n1me=

0,81,252,226,420,86781

0,043 ([2], F.18)

Logarytmiczny dekrement tumienia wynikajcy z zastosowania specjalnych urzdze d

d = 0 wstpnie nie przewiduje si zastosowania specjalnych urzdze tumicych drgania

17) [2], Rysunek F.1 Parametry geometryczne kominw18) [2], Tablica F.2 Przyblione wartoci logarytmicznego dekrementu tumienia konstrukcyjnego w podstawowej postaci drga,

11


12/45

Logarytmiczny dekrement tumienia

= 0,020 + 0,043 + 0 = 0,063 ([2], F.15)

Czstotliwo bezwymiarowa fL zs ,n1

fL (zs , n1) =n1L(zs)

vm(zs)

=0,86109,47

26,4

3,57 19)

Bezwymiarowa funkcja gstoci spektralnej mocy SL z ,s

SL(zs, n1) =n1Sv (zs , n1)

v

2=

6,8fL(zs, n1)

(1 + 10,2 fL(zn, n1))5 /3 =

6,83,57

(1 + 10,23,57)5 /3= 0,058 ([2], B.2)

Funkcje admitancji aerodynamicznej Rh i Rb

h =4,6bL (zs )

fL(zs, n1, x) =4,648109,47

3,57 = 7,20

Rh =1

h

1

2h2

(1 e2h) =1

7,17

1

27,172(1 e27,17) = 0,13 ([2], B.7)

b =4,6bL (zs)

fL(zs, n1, x) =4,62,2109,47

3,57 = 0,33

Rb =1

b

1

2b2

(1 e2b) =1

0,33

1

20,332(1 e20,33) = 0,81 ([2], B.8)

Wspczynnik odpowiedzi rezonansowej R2

Wspczynnik R2 uwzgldniajcy wpyw oddziaywania turbulentnego wiatru w rezonansie z rozpatrywan

postaci drga konstrukcji wyznaczono z wyraenia:

R2 =

2

2S

L(z

s, n

1, x)R

h(

h)R

b(

b) =

2

20,0630,0580,130,81 0,48 ([2], B.6)

Wspczynnik wartoci szczytowej kp

= n1, x

R

2

B2 + R2= 0,86

0,48

0,64 + 0,48= 0,54 ([2], B.5)

T czas uredniania prdkoci redniej wiatru , T = 600 s

kp = 2 ln (T) +0,6

2ln ( T)= 2 ln (0,54600) +

0,6

2 ln (0,54600)= 3,6 > 3,0 ([2], B.4)

19) [2], B.1 Turbulencja wiatru (2)

12


13/45

Wspczynnik konstrukcyjny c s cd

cs =1 + 7Iv (zs)B

2

1 + 7Iv (zs)=

1 + 70,1570,641 + 70,157

= 0,895 ([2], 6.2)

cd =1 + 2kpIv (zs)B

2 + R2

1 + 7Iv(zs)B2

=1 + 23,600,1570,64 + 0,48

1 + 70,1570,64

= 1,169 ([2], 6.3)

cs cd = 0,8951,169 = 1,05

3.1.2.2 Oddziaywanie wiatru w paszczynie rwnolegej do kierunku wiatru zestawienie

Tablica 3-3 Obcienie wiatrem na jednostk dugoci komina

ze cs cd ce(ze) v(qp) Re 106 cf qp(ze) b Fw (ze) F Fw, Ed(ze)

[m] - - [m/s] - - [kPa] [m] [kN/m] - [kN/m]

6

1,05

2,03 31,3 4,6

0,8

0,61

2,2

1,12

1,4

1,57

12 2,40 34,0 5,0 0,72 1,33 1,8618 2,65 35,7 5,2 0,79 1,46 2,05

24 2,84 36,9 5,4 0,85 1,57 2,20

30 2,99 37,9 5,6 0,90 1,65 2,32

36 3,13 38,7 5,7 0,94 1,73 2,42

42 3,25 39,5 5,8 0,97 1,79 2,51

48 3,35 40,1 5,9 1,01 1,85 2,59

13


14/45

3.2 Obliczenia statyczno wytrzymaociowe

Przyjto kombinacj oddziaywa w trwaej sytuacji obliczeniowej zgodnie z [1], dan wzorem:

j 1

G , j Gk , j ''+'' PP ''+'' k,1 Qk,1 ''+'' i > 1

Q ,i 0, i Q k ,i ([1], 6.10)

Zgodnie z oznaczeniami podanymi w [1].

3.2.1 Przemieszczenie wierzchoka komina w linii dziaania wiatru

Rwnowany moment bezwadnoci przekroju poprzecznego trzonu komina Jo

Rys.3-1 Schemat trzonu komina dowyznaczenia rwnowanego

momentu bezwadnoci przekroju

=z

h bezwymiarowa wsprzdna komina

di = D 2 ti20)

Ji moment bezwadnoci w dowolnym przekroju komina

Ji =64

D4 di

4)

Tablica 3-4 Moment bezwadnoci przekroju trzonu w zalenoci od wysokoci

ze ti di Ji

[m] [m 10-3] [m 10-3] [m 104]

0 6 9 1982 0,0280

6 12 8 1984 0,0248

12 48 6 1988 0,0187

Rwnowany moment bezwadnoci przekroju poprzecznego trzonu wyznaczono na podstawie wyraenia:21)

Jo = [i = 1

n (1 i 1)3

(1 i)3

Ji ]1

=

=[ (1 0)3 (1 1248)3

0,0279+

(1 1248)3

(1 2448)3

0,0248+

(1 2448)3

(1 4848)3

0,0187]

1

1

44,39= 0,0225 m4

Przemieszczenie wierzchoka komina w linii dziaania wiatru f

f =q L

4

8EJ= F

w h

4

8ET

Jo

= 1,85103 484

82,0510110,0225= 0,27m 0,006h < 0,01 h

Nie ma koniecznoci przeprowadzania oblicze statycznych wedug teorii II rzdu.(Przyjto kryterium wedug [13], pkt 5.5.1)

Graniczne przemieszczenie wierzchoka komina w linii dziaania wiatru max

max =h

50=

48

50= 0,96 m > f

20) Por. Rys. 2-121) [13], (Z3-11)

14


15/45

3.2.2 Siy wewntrzne w poszczeglnych przekrojach trzonu komina

3.2.2.1 Siy osiowe

Sia osiowa w dowolnym przekrojutrzonu:

NEd = NEd(z) + F j = 1

m

Mj

Wysoko segmentu: l1 = 6,0 m

Sia osiowa od ciaru wasnego trzonu: NEd(z) = qi ,Ed(z)li

Ciar galerii: M j = 8,5 kN

Rys.3-2 Wykres si osiowych

Tablica 3-5 Siy osiowe w poszczeglnych przekrojach trzonu

ze NEd(z) NEd(ze )

[m] [kN] [kN]

0 -385 -404

6 -330 -349

12 -277 -296

3.2.2.2 Momenty zginajce

Uwzgldniono oddziaywanie wiatru na pomosty robocze w postaci si skupionych.Ostateczny wykres momentw zginajcych w trzonie komina uzyskano w wyniku zasady superpozycji.

Moment zginajcy w dowolnymprzekroju trzonu:

MEd = MEd(ze)

Moment zginajcy oddziaywanie wiatru na trzon: M Ed(Fw) = F

i=1

n

Fw , i(zi zi 1) zi 1 +(zi zi 1)

2 ze

Moment zginajcy oddziaywanie wiatru na pomosty:

MEd

(P) = F

j = 1

m

Pj(z

j z

e) z

j> z

e

Oddziaywanie wiatru na pomost: Pi = 3 kN

Rys.3-3 Wykres momentw zginajcych

Tablica 3-6Momenty zginajce w poszczeglnych przekrojach trzonu

ze M Ed(P) MEd(Fw) M Ed(ze )

[m] [kNm] [kNm] [kNm]

0 294 2578 2872

6 243 2130 2373

12 193 1589 1782

15


16/45

3.2.3 Wymiarowanie trzonu komina jako powoki nonej

Klasa przekroju

fy = 235 N/mm2

Rys. 3-4 Przekrj poprzecznyprzez trzon nony

2 = 1,00 22)

D / t = 20009 220 902 = 90

Przekrj jest klasy 4.

W dalszych obliczeniach przyjto nastpujce wartoci wspczynnikw czciowych zgodnie z [5]:

M0 = 1,00

M1 = 1,10

3.2.4 Wymiarowanie ze wzgldu na stan graniczny plastycznego zniszczenia

W ocenie nonoci trzonu pominito analiz stanu granicznego ze wzgldu na zniszczenie plastyczne i rozerwanieprzy rozciganiu. Za miarodajny przyjto stan graniczny zwizany z niestatecznoci miejscow powoki.

3.2.5 Wymiarowanie ze wzgldu na stan graniczny niestatecznoci (wyboczenia) powoki nonej

Obliczeniowe wartoci napre

Naprenia od obcie zewntrznych w poszczeglnych przekrojach powoki obliczono w oparciu o teoribonow. 23)

W poniszych obliczeniach naprenia ujemne x oznaczaj naprenia ciskajce.

22) [4], Tablica 5.2 (arkusz 3 z 3): Maksymalne stosunki szerokoci do gruboci dla czci ciskanych23) [5], 5.2 (3)

16


17/45

Segment S-1.

Obliczeniowy promie powierzchni rodkowej powoki: r= 991 mm , ze = 0 m.

Fx obcienie podune powoki walcowej

Fx = NEd (0) = 404 kN

M globalny moment zginajcy w powoce walcowej

M = MEd (0) = 2872 kNm

Poudnikowe naprenia bonowe x24)

x (Fx ) poudnikowe naprenia bonowe wywoane obcieniem podunym

x (Fx ) = Fx

2 r t=

404103

29919= 7,2 N/mm2

x (M) poudnikowe naprenia bonowe wywoane globalnym momentem zginajcym

x (M) = M

r2t= 287210

6

99129= 103,4 N/mm2

x , Ed = x (Fx ) + x (M) = 7,4 + (103,4) 111 N/ mm2

Parametr dugoci wzgldnej segmentu powoki

=l

t rt = lr t = 60009919 = 64 ([4], D.1)Poudnikowe naprenia krytyczne przy wyboczeniu sprystym x , Rcr

Cxb

parametr uwzgldniajacy wpyw warunkw brzegowych na krytyczne naprenia poudnikowe

Cxb = 625)

> 0,5r

t= 0,5

991

9= 55 ([4], D.7)

Cx wspczynnik zaleny od paramteru dugoci wzgldnej powoki walcowej

Cx = Cx ,N ([4], D.8)

Cx ,N = 1 +0,2

Cxb[1 2 tr]= 1 + 0,26 [1 264 9991 ]= 0,99 ([4], D.9)

W ciskanej powoce walcowej, traktowanej jako powoka idealna naprenia krytyczne przy wyboczeniu

sprystym okrela si wzorem:

x , Rcr = 0,605E Cxt

r= 0,605 2,041050,99

9

991= 1110 N/mm2 ([4], D.2)

24) [5], Zacznik A Naprenia w powokach wedug teorii bonowej25) [5], Tablica D.1

17


18/45

Redukcyjny wspczynnik wyboczenia przy ciskaniu poudnikowym x

Q paramter jakoci wytwarzania miarodajny przy ciskaniu poudnikowym

Q = 16 26)

wk charakterystyczna amplituda imprefekcji

wk =1

Q

r

t

t= 1

16

991

9

9 = 5,9 ([4], D.15)

parametr imprefekcji przy wyboczeniu sprystym

= x

x wspczynnik redukcyjny ze wzgldu na imperfekcje poudnikowe

x =0,62

1 + 1,91 ( wk

/ t)1,44=

0,62

1 + 1,91(5,9 /9,0)1,44= 0,30 ([4], D.14)

0 smuko graniczna przy ciskaniu poudnikowym

0 = x0

x0 = 0,20 ([4], D.16)

mnonik w formule inerakcji przy wyboczeniu sprystoplastycznym

= 0,60 ([4], D.16)

wykadnik w formule interakcji

= 1,0 ([4], D.16)

p graniczna smuko wzgldna

p = 1 = 0,301 0,60 = 0,87 ([4], 8.16) smuko wzgldna przy waciwym napreniu skadowym

=

x

x smuko wzgldna przy ciskaniu poudnikowym

x = fyk /x , Rcr = 172 /1110 = 0,39 ([4], 8.17)

x = (), 0 = 0,20


19/45

Segment S-2.


Fx = NEd (6) = 349 kN

M = MEd (6) = 2373 kNm

Poudnikowe naprenia bonowe x

x (Fx ) = Fx

2 r t=

349103

29928= 7,0 N/mm2

x (M) = M

r2t= 237310

6

99228= 95,9 N/ mm2

x , Ed = x (Fx ) + x (M) = 7,0 + ( 95,9) 103 N/ mm2

Poudnikowe naprenia krytyczne przy wyboczeniu sprystym x , Rcr

= lt rt =

lr t

= 6000991,58,5

= 65 > 0,5 rt =0,5 9928 =

62 ([4], D.1)

Cx = Cx ,N ([4], D.8)

Cx = 1 +0,2

Cxb [1 2t

r]= 1 + 0,26 [1 262 8992 ]= 1,00 ([4], D.9)x , Rcr = 0,605E Cx

t

r= 0,6052,041051,0

8

992= 995 N/ mm2 ([4], D.2)


wk = 1Q rt t= 116

9928 8 = 5,6 ([4], D.15)

x =0,62

1 + 1,91 ( wk

/ t)1,44=

0,62

1 + 1,91(5,6 /8)1,44= 0,29 ([4], D.14)

p = 1 = 0,291 0,60 = 0,85 ([4], 8.16)x = fyk /x ,Rcr = 172 /995 = 0,42 ([4], 8.17)

x = (), 0 = 0,20


20/45

Segmenty S-3, S-4, S-5, S-6, S-7 i S-8.


Fx = NEd (12) = 296 kN

M = MEd (12) = 1782 kNm

Poudnikowe naprenia bonowe x

x (Fx ) = Fx

2r t=

296103

2994 6= 7,9 N/mm2

x (M) = M

r2t= 178210

6

99426= 95,7 N/mm2

x , Ed = x (Fx ) + x (M) = 7,9 + ( 95,7) 104 N/ mm2

Poudnikowe naprenia krytyczne przy wyboczeniu sprystym x, Rcr

= lt rt =

lr t

= 60009946

= 75 0,5 rt =0,5 9946 =

83 ([4], D.1)

Cx = 1,0 ([4], D.4)

x , Rcr = 0,605E Cxt

r= 0,6052,041051,0

6

994= 745 N/ mm2 ([4], D.2)


wk =1

Q rt t= 116993,56,5 6,5 = 4,8 ([4], D.15)x =

0,62

1 + 1,91 ( wk

/ t)1,44 =0,62

1 + 1,91(4,8 /6,0)1,44 = 0,26 ([4], D.14)

p = 1 = 0,261 0,60 = 0,81 ([4], 8.16)x = fyk /x ,Rcr= 172 /745 = 0,48 < p = 0,82 x > 0 = 0,20 ([4], 8.17)

x = (), 0 = 0,20


21/45

3.3 Obliczenia dynamiczne

3.3.1 Oddziaywanie wiatru w paszczynie prostopadej do kierunku wiatru

Przypadek wzbudzenia wirowego rozpatrzono dla pierwszej postaci drga.

Prdko krytyczna pierwszej postaci drga vcrit,1

St liczba Strouhala (w zalenoci od przekroju poprzecznego konstrukcji)St = 0,18 27)

Ws = i = 1

n

mt l

i= 5886 + 5526 + 44036 = 22680 kg

Wt = Ws + h mi + 2M = 22680 + 48110 + 2850 = 29660 kg

n1, y czstotliwo pierwszej postaci drga wasnych w paszczynie prostopadej do kierunku wiatru

n1, y =1b

heff

2WsWt = 10002,2482 2268029660 = 0,83 Hz ([2], F.3)

vcrit,1 =b n1, y

St =2,20,83

0,18 = 10,1 m/s ([2], E.2)

Masa rwnowana na jednostk dugoci komina me

me =0

h

m (z)12(z) dz

0

h

12(z) dz

= (...) = 633 kg/m. ([2], F.14)

Liczba Scrutona Sc

Uwzgldniono zastosowanie pocze konierzowych na ruby wedug [13], std warto logarytmicznegodekrementu tumienia aerodynamicznego s = 0,04.

Sc =2s m1,e

b2=

20,046331,252,22

= 8,4 ([2], E.4)

Liczba Reynoldsa Re vcrit , i

v lepko kinematyczna powietrza , (v = 15106 m2/s)

Re (vcrit ,i

) =bv crit ,1

v=

2,210,3

15106= 1,51106 ([2], E.4)

Kryteria oceny wzbudzenia wirowego

h

b=

48

2,2> 6 28)

vcrit ,1 = 10,3 < 1,25vm(zmin) = 1,25cr(zmin)co(zmin) vb = 1,0( 210)0,17

1,022,0 = 19,6 m /s 29) ([2], E.1)

Naley rozpatrzy wzbudzenie wirowe konstrukcji.

27) [2], Tablica E.1 Wartoci liczby Strouhala Strnych przekrojw poprzecznych28) [2], E.1.2 (1)29) [2], E.1.2 (2)

21


22/45

Amplitud drga w kierunku prostopadym do kierunku wiatru obliczono sposobem 2 zgodnie z [2], pkt 1.5.3. 30)

Staa aerodynamiczna Cc

Cc = 0,0131)

Parametr tumienia aerodynamicznego Ka

Ka = Ka,max = 1 32), 33

Unormowana graniczna amplituda ugicia konstrukcji o bardzo maym tumieniu

aL = 0,434)

Warto charakterystyczna przemieszczenia w punkcie najwikszego wychylenia yF,max

y odchylenie standardowe przemieszczenia

y

b=

1

St2

Cc

Sc4 Ka (1 ( yb aL)2

)

b2

me bh ([2], E.14)

c1 = aL

2

2(1

Sc4K

a)=0,4

2

2(1

8,441)= 0,026 ([2], E.16)

c2 =b2

me

aL2

Ka

Cc2

St4

bh

([2], E.16)

(yb )2

= c1 + c12 + c2 yb = (c1 + c12 + c2)

0,5

([2], E.15)

kp wspczynnik wartoci szczytowej

kp = 2 1+ 1,2arctan

(0,75

(

Sc

4Ka)

2

)= 2 1 + 1,2arctan

(0,75

(

8,4

4

1,0

)

2

)= 2,0 ([2], E.17)

yF , max = ykp ([2], E.13)

yF ,max

b=

y

bkp

Sc < 4Ka = 4 c2 = 0 yF , max

b= kp (2c1)

0,5= 2,0(20,026)0,5 = 0,46 35)

yF , max =yF , max

bb = 0,462,2 = 1,0

Otrzymane wartoci porwnano z wynikami prac [17] i [18].

yF ,max = 1,0 m 0,5b 0,10b36)

W celu ograniczenia amplitudy drga od wzbudzenia wirowego konieczne jest zaprojektowanie stosownego tumikadrga wedug indywidualnego projektu.

30) [2], NA. 18 Postanowienia dotyczce E.1.5.1 (1), UWAGI 1 i 231) [2], Tablica E.6 Stae do wyznaczenia efektu wzbudzenia wirowego32) [2], E.1.5.3 (4)33) [2], Tablica E.6 Stae do wyznaczenia efektu wzbudzenia wirowego34) [2], Tablica E.6 Stae do wyznaczenia efektu wzbudzenia wirowego35) [11], (C3.3.7)36) [2], Tablica 7.1 Najwiksze amplitudy drga w poprzek kierunku wiatru

22


23/45

4. Galeria kontrolna

4.1 Zaoenia projektowe

Przyjto rozwizanie konstrukcji galerii wedug projektu indywidualnego.

Rys. 4-1 Konstrukcja galerii kontrolneja) Widok z gry, b) Przekrj przez wspornik,

c) Zastpczy schemat statyczny

4.2 Zestawienie oddziaywa

4.2.1 Obcienia stae (ciar wasny)

Zestawienie w poniszej tabeli obejmuje jeden powtarzalny fragment konstrukcji galerii (Rys. 4-1a).

Tablica 4 1 Konstrukcja galerii kontrolnej

Lp. Element Ksztatownik Obc. charakterystyczne Masa [kg] Wsp. f Obc. obliczeniowe

Obcienie rwnomiernie rozoone q

1 Krata pomostowa - 0,3kN

m21,63 m = 0,49

kN

m2,670,8 230 = 33,1

1,35 1,0 kNm

2 Belka pozioma 2 L50x50x5

2 20,04 kNm

= 0,16 kNm

1,20 m2 3,8kg

m

= 9,1

3 Zastrza 2 L50x50x51,20 m

cos23,8

kg

m= 10,5

4 Zabezpieczenie L70x70x9 0,09kN

m1,0 1,20 = 0,08

kN

m1,0 m9,3

kg

m= 9,3

Sia skupiona Q

5 Supek barierki 2 L50x50x5 2 0,04kN

m1,20 m = 0,08 kN 1,20 m2 3,8

kg

m= 9,1

1,35 0,6 kN6 BortnicaL150x75x9 0,15

kN

m1,63 m = 0,25 kN 1,63 m15,4

kg

m= 25,1

7Zabezpieczenie +

porczPaskownik 50x5

L50x50x5(0,04 + 0,02) 1,63 m = 0,10 kN 1,63 m 6,0

kg

m= 9,8

= 106

Cakowita masa galerii: M = 8106 850 kg

23


24/45

4.2.2 Obcienia zmienne

Tablica 4 2 Obcienie zmienne

Lp. Rodzaj obcienia Obcienie charakterystyczne Wsp. f Obcienie obliczeniowe

1 Obc. technologiczne 2,0kN

m2

1,63 m = 3,3kN

m1,5 5,0 kN/m

4.3 Obliczenia statyczne

4.3.1 Kombinacja oddziaywa

Przyjto kombinacj oddziaywa w trwaej sytuacji obliczeniowej zgodnie z [1], dan wzorem:

j 1

G , j Gk , j ''+'' PP ''+'' k,1 Qk,1 ''+'' i > 1

Q ,i0, i Q k ,i ([1], 6.10b)

Zgodnie z oznaczeniami podanymi w [1].

Przyjto warto wspczynnika redukcyjnego: = 0,85.

4.3.2 Siy wewntrzne

Ponisze obliczenia naley rozpatrywa wraz z rysunkiem 4-1c.

Sumaryczne obcienie rwnomiernie rozoone: qEd = q = 0,851,0 + 5,0 = 5,9kN

m

Sumaryczne obcienie sia skupiona: QEd = Q = 0,850,6 = 0,5 kN

VB,Ed =qEd l

2+ QEd = 5,91,20 2 + 0,5 = 4,0 kN

Cakowita sia osiowa ciskajca zastrza (reakcja z belki poziomej galerii):

NEd = VB.Ed1

sin30o= 8,0 kN

4.4 Obliczenia wytrzymaociowe

Za miarodajn nono zastrzau przyjto nono pojedynczego ktownika.

Przyjto ktownik rwnoramienny L50x50x5.

A = 4,80102 cm2 = 480 mm2

Rys. 4-2 Przekrj przezktownik i uyte

oznaczenia

i = 0,973 cm = 9,73 mm

c = 38 mm

t = 5 mm

Klasa przekroju

c/ t = 38/5 = 7,6 < 9 Przekrj jest klasy 1. 37)

37) [4], Tablica 5.2 (arkusz 3 z 3): Maksymalne stosunki szerokoci do gruboci dla czci ciskanych

24


25/45

Nono na wyboczenie elementu ciskanego Nb,Rd

Przyjto wspczynnik dugoci wyboczeniowej :

= 1,4

Lcr dugo wyboczeniowa w rozpatrywanej paszczynie wyboczenia

Lcr = l

cos30o

= 1,41200

cos30o

1940 mm

1 = Efy = 93,9 = 93,9 smuko wzgldna przy wyboczeniu gitnym

=Lcr

i

1

1=

1940

9,73

1

93,9= 2,123 ([4], 6.50)

parametr imperfekcji

= 0,34

= 0,5 [1 + ( 0,2 ) + 2 ] = 0,5 [1 + 0,34( 2,12 0,2) + 2,122 ] = 3,080

=1

+ 2 2=

1

3,080 + 3,0802 2,1232 0,19 ([4], 6.49)

Nb,Rd = A fy

M1=

0,194802351,1

= 19,5 kN ([4], 6.47)

NEd

Nb ,Rd= 8,0

19,5< 1,0 ([4], 6.46)

Warunek nonoci dla pojedynczego ktownika jest speniony.

25


26/45

5. Zakotwienie w fundamencie

Zaprojektowano stalow pyt podstawy w ksztacie omioboku foremnego.Ponisze obliczenia naley rozpatrywa wraz z rysunkiem 5-1 (str. 33).Aby nie zaczernia rysunku wszystkie wymiary podano poniej:

y1 = 146 mm Ac1 475103

mm2 yc1 = 179 mm

y2

= 285 mm Ac2

6610

3

mm

2 yc2 =

15 mm

y3 = 765 mm Ac3 0 yc3 0

y4 = 903 mm b = 2143 mm yc = 475 mm

y5 = 1178 mm

y6 = 1316 mm

y7 = 1796 mm W dalszych obliczeniach znak - oznacza naprenia ciskajce.

y8 = 1935 mm

y9 = 2129 mm

y10 = 2186 mm

y11 = 2385 mm

y12 = 2443 mm

Blok fundamentu zaprojektowano z betonu klasy C20/25.38)

fck charakterystyczna wytrzymao betonu na ciskanie

fck = 20 MPa

fcd obliczeniowa wytrzymao betonu na ciskanie

c wspczynnik czciowy dla betonu w stanie granicznym nonoci

c = 1,439)

fcd =fck

c=

20

1,4= 14,3 MPa

Ecm modu sprystoci betonu

Ecm = 30 GPa

W zakotwieniu podstawy komina w fundamencie zastosowano ruby kotwice pytkowe o rednicy gwintu:

ds = 24 mm

As pole przekroju czynnego ruby kotwicejAs = 353 mm

2

5.1 Wyznaczenie pooenia osi obojtnej o-o

W celu sprawdzenia napre ciskajcych w betonie oraz wyznaczenia najwikszej siy rozcigajcej w rubiewyznaczono pooenie osi obojtnej pyty poziomej w kierunku prostopadym do jednej z przektnych omioboku.

Skorzystano z warunku rwnoci momentw statycznych strefy ciskanej i rozciganej wzgldem osi obojtnej.

Przekrj stalowy sprowadzono do przekroju betonowego za pomoc przelicznika k o wartoci rwnej stosunkowimoduw sprystoci stali E i betonu Ecm .

38) [3], Tablica 3.1 Beton wytrzymao, modu sprystoci i odksztacenia graniczne39) [3], Tablica NA.2 Wspczynniki czciowe dla materiaw w stanach granicznych nonoci

26


27/45

Stosunek moduw sprystoci stali i betonu k

E = 210 GPa

k =E

Ecm=

210

30= 7

Moment statyczny strefy ciskanej Sc

Sc = Ac1 y c1 + Ac2y c2 + Ac3 yc3 = 475103179 + 6610315 + 0 86,0106 mm3

Moment statyczny strefy rozciganej St

St = k2As i = 1

n 1 = 12

y i = (...) 86,3106

mm3

Sc St

5.2 Sprowadzone charakterystyki geometryczne

Pole sprowadzone Ao o

Ao o = Ac + k n12As = 475103 + 66103 + 0 + 7122353 600103mm2

Sprowadzonymoment bezadnoci Jo o

Joo =b (yc 2 y c2)

3

36+ Ac1y c1

2 +b yc2

3

3+ k2 As

i = 1

n1 = 12

y i2 =

2143(475 215)3

36+

+ 4751031792 +2143153

3+ (...) = 2,01010 + 16,11010 = 18,11010 mm4

5.3 Sprawdzenie napre

c najwiksze naprenia ciskajce w betonie

c = NEd

Aoo

MEdycJoo

= 404 103

600 103

287210310347518,11010

8,2 N/mm2 = 8,2 MPa

c < fcd = 14,3 MPa

t najwiksze naprenia rozcigajce w rubach najbardziej oddalonych

t = k NEd

Aoo+

M Edy12Joo

= 7 404103

600103+ 287210

3103244318,11010

267 N/mm2 = 267 MPa

Nt maksymalna sia rozcigajca w rubie najbardziej oddalonej

Nt = t As = 267353 94103

N = 94 kN

Nono obliczeniowa kotwi SR

Nono pojedynczej kotwi okrelono na podstawie charakterystyk rub kotwicych przedstawionych w [14]. 40)

SR = 103 kN = SRt41)

Nt < SRt

40) [6], NA.3 Postanowienia dotyczce 6.4.3(2)41) [14], Tablica C.1

27


28/45

Stronica pusta

28


29/45

6. Poczenia konierzowe

Zaprojektowano poczenia konierzowe jak na rys. 6-1 (str. 34).

6.1 Sprawdzenie nonoci spoin obwodowych

Zaprojektowano spoiny o nonoci rwnej nonoci przekroju trzonu w zalenoci od segmentu.

W poniszych obliczeniach przyjto nastpujce czciowe wspczynniki bezpieczestwa:

M0 = 1,00

M2 = 1,25

Promie zewntrzny powoki do obliczenia dugoci efektywnej spoin:

re = 1000 mm

Sprawdzenie nonoci spoin dokonano metod kierunkow zgodnie z [6], pkt 4.5.3.

Segmenty S-1 i S-2.

Dane:

fy = 235 N/mm2

fu = 360 N/mm2

A = 94103 N/mm2

Przyjto szeroko spoin:

aw =10

mm

Nono przekroju trzonu (segment 1.)

Nt ,Rd =Afy

M0=

941032351,00

= 22,09106 N/mm2 ([4], 6.6)

FEd = Nt ,Rd

Efektywna szeroko spoin a

a = a w2

2

Efektywna dugo spoin leff

leff = 2 re

Efektywne pole przekroju spoin Aw ,eff

Aw,eff = 2a leff = 2a w2

22 re = 10221000 = 2210

4mm

2

29


30/45

W obliczeniach przyjto rwnomierne wytenie spoin na caym obwodzie powoki.

= =FEd

2 Aw ,eff=

22,09106

222104 176 N/mm2

Sprawdzenie warunku nonoci

2 + 3( 2 + 2 ) ? fuw M2

([6], 4.1)

w = 0,8

1762 + 3 (0 + 1762) = 352 N/mm2 < fuw M2

=360

0,81,25= 360 N/mm2

?

0,9f

u

M2([6], 4.1)

= 176 < 0,9fu

M2= 0,9

360

1,25= 259 N/mm2

Segmenty S-3, S-4, S-5, S-6, S-7 i S-8.

Dane:

fy = 235 N/ mm2

fu = 360 N/ mm2

A = 75103 N/ mm2

Przyjto szeroko spoin:

aw = 8 mm

Nono przekroju trzonu (segment 1.)

Nt ,Rd =Afy

M0=

751032351,00

= 17,62106 N/mm2 ([4], 6.6)

FEd = Nt ,Rd

Efektywne pole przekroju spoin Aw ,eff

Aw,eff = 2a leff = 2a w 22

2 r = 8221000 = 162103 mm2

= =FEd

2 Aw ,eff=

17,62106

2162103 175 N/ mm2

Sprawdzenie warunku nonoci

1752 + 3 (0 + 1752) = 350 N/mm2 < fuw M2

=360

0,81,25= 360 N/mm2 ([6], 4.1)

= 175 < 0,9fu

M2 =0,9 3601,25 = 259 N/ mm

2

([6], 4.1)

30


31/45

6.2 Sprawdzenie nonoci pocze rubowych

6.2.1 Zaoenia konstrukcyjne

Do oblicze przyjto grubo cianek w peni skorodowanych.

Zastosowano rozwizania konstrukcyjne zalecane w [12] i [16].

Przyjto liczb rub w poczeniu konierzowym:

Rys. 6-1 Przekrj pionowy poczeniakonierzowego

ns = 40

rednica trzpienia ruby (M24):

d = 24 mm

Przyjto grubo konierza nieuebrowanego:

tf = 1,25 d= 30 mm

Odlego osi ruby od krawdzi powoki nonej:

e = 43 mm

Odlego krawdzi otworu na rub od krawdzi spoiny obwodowej:

e a 1

2d0 = 43 10

1

226 = 20 mm < d

Promie rwnowanej powoki walcowej:

Rys. 6-2 Model obliczeniowy stykukonierzowego

a) przekrj poprzecznyb)wykres napre

rs = 1043 mm

redni promie powoki ciskanej:

r = re t

2= 1000

8

2= 994 mm

Rozstaw rub wzdu okrgu o promieniu rs:

es =2 rs

ns=

2104340

164 mm > 4d es


32/45

Pooenie osi obojtnej wyraono w funkcji kta (rys. 6-2).

Szeroko strefy rozciganej bt

As = 353 mm2

Sumaryczne pole przekrojw czynnych rdzeni rub zastpiono rwnowan powok walcow.

bt =n As

2 rs=

403532 1043

2,15 mm

Szeroko strefy ciskanej bc

Wewntrzny promie konierza nieuebrowanego jest rwny zewntrznemu promieniowi rury, zatem:

bc = t= 8,0 mm

Stosunek sztywnoci podunej strefy rozciganej do ciskanej

=bt

b c

Et

Ec=

2,15

81 0,27 ([16], 1.86)

Mimord wzgldny si przekrojowych m

m =MEd

NEdr([16], 1.87)

Na podstawie rwna rwnowagi:

m() =1

2

12

sin + (rsr)

3

[ + 1

2sin 2 + 2 ( ) rr

s (1 r

rs )

cos2

]sin cos ( rsr)

2

[sin + rrs ( ) cos]([16], 1.88)

=72,2180

rad

m() MEd

NEdr= (...) 0,07 0. (sprawdzenie)

Na podstawie hipotezy paskich przekrojw wyznaczono naprenia:

c() =NEd

2bc r1 cos

sin cos (rsr )2

[sin + rrs ( ) cos]([16], 1.85a)

c() = 124 N/mm2 x ,Rd = 125 N/mm

2

t() = c

rs

r+ cos

1 cos([16], 1.85b)

t() = 242 N/mm2

32


33/45

Sia w rubie skrajnej Ft , Ed

Uwzgldniono podatno na zginanie cianki trzonu rurowego wedug modelu ktowego [16].

Nt ,Ed sia w rubie skrajnej w przypadku blach niepodatnych na zginanie

Nt ,Ed = t AS

Mt spr sprysta nono na zginanie cianki rury o szerokoci wsppracujcej 2 (e + d)

Mt spr =2( e + d)t2

6=

2(43 + 24)82

6 1430

wspczynnik efektu dwigni dla modelu ktowego

= 2 Mt spr

Nte= 2

Mt spr

t As e= 2

1430

24235343 2,0 ([16], 1.86)

Ft ,Ed obliczeniowa sia rozcigajca w rubie skrajnej

Ft ,Ed = Nt ,Ed = tAs = 2423532,0 = 170,8103N/mm2 = 170,8 MPa

6.2.3 Sprawdzenie nonoci poczenia rubowego

Zastosowano poczenia sprane kategorii E.

ruby M24 kl. 8.8.

Nono na rozciganie43) Ft , Rd

k2 = 0,9

Ft ,Rd =k2 fubAs

M2=

0,94003531,25

= 203,3 103 N = 203,3 kN

Ft ,Ed Ft ,Rd

Nono na przeciganie Bp ,Rd

dm rednica koa wpisanego w eb ruby

dm = 36 mm

tp grubo blachy konierza

tp = 30 mm

fu wytrzymao na rozciganie stali konierza

fu = 360 N/mm2

B p, Rd =0,6 dm tpfu

M2=

0,6 36303601,25

= 586,3 kN

Ft ,Ed Bp , Rd

Dodatkowo sprawdzono nono poczenia ze wzgldu na rozwarcie styku spranego.

Obliczeniowa sia sprenia rub Fp ,Cd

Fp,Cd =0,7 fubAs

M7=

0,7 8003531,1

= 179,7 kN ([6], 3.1)

Ft ,Ed Fp, Cd

43) [6], Tablica 3.4 Nono obliczeniowa pojedynczych cznikw na cinanie i/lub rozciganie

33


34/45

7. Otwr wlotowy czopucha

W celu zachowania parametrw geometrycznych przekroju w miejscu otworu wlotowego zaprojektowanowzmocnienie krawdzi z ktownikw nierwnoramiennych.

Przyjto ktowniki L200x100x12 o nastpujcych parametrach:

Rys. 7-1 Przekrj przez trzon w miejscuotworu wlotowego

Ak = 34,8102

mm2

Jk moment bezwadnoci ktownika wzgldem jegoosi wasnej (yy)

Jk = 1440104

mm4

zs = 70,3 mm

Szeroko otworu:

a = 600 mm

O rodek cikoci przekroju nieosabionego

Przesuniecie osi cikoci otworu niewzmocnionego:

e atD

2 t(D a )=

600152000215( 2000 600 )

= 105,6 mm

es odlego rodka cikoci wycitego fragmentu rury od rodka cikoci przekroju O

es = 977 mm

ek odlego rodka cikoci ktownika od rodka O

ek

= 1142 zs

= 1072 mm

Likwidacja przesunicia osi cikoci przekroju:

e ' =2Ake k

( D a ) t+ 2Ak=

2 34,81021072

( 2000 600)15 + 234,8 102= 102,3 mm e

Moment bezwadnoci wycitego fragmentu paszcza wzgldem osi Y-Y:

a t es2

= 6001529772 8,6109 mm4

Moment bezwadnoci zastpczej pary ktownikw:

2(Jk + As ek2) = 2(1440104 + 34,810722) 8,0109 mm2

34


35/45

8. Podeszwa fundamentu

Zaprojektowano fundament blokowy z odsadzk o podstawie koowej. Rozpatrzono stano graniczny nonoci zewzgldu na utrat statecznoci oglnej (EQU).

Wymiary fundamentu okrelono dla wartoci obliczeniowych oddziaywa. Wspczynniki czciowe dooddziaywa przyjto na podstawie [8].

Gboko posadowienia: D = 1,45 m

Rys 8-1 Fundament blokowy z odsadzkami

C = 0,35 m

Promie podstawy: R = d/2 = 5,1 m

Wysoko odsadzki: h = 0,8 m

Dugo odsadzki: b = 3,1 m

Ciar objtociowy elbetu, przyjto: b = 25,0kN

m3

Ciar objtociowy gruntu nad odsadzk: g = 18,0kN

m3

Wspczynniki czciowe do oddziaywa:

stae, korzystne oddziaywania stabilizujce: G , stb = 0,9

zmienne oddziaywania destabilizujce: Q,dst = 1,5

Sprawdzenie pooenia wypadkowej dla oddziaywa obliczeniowych

Obliczeniowy ciar bloku fundamentu bez odsadzek:

G1 = (d 2b)2

4(C + D 0,05)bG ,stb =

42

41,7525,00,9 = 494,8 kN

Obliczeniowy ciar odsadzki:

G2 = d

2 (B 2b)2

4hbG ,stb =

10,22 42

40,825,00,9 = 1244,6 kN

Obliczeniowy ciar gruntu nad odsadzk:

G3 = d

2 (B 2b)2

4(D h)gG ,stb =

10,22 42

40,65 18,0 0,9 = 728,1 kN

Obliczeniowa sia osiowa na poziomie zakotwienia (por. Tablica 3-5):

NEd = 330,7 kN= NI =NII

Obliczeniowe obcienie pionowe podoa:

NI = NEd + G i = 330,7 + 494,8 + 1244,6 + 728,1 2798 kN

Warto obliczeniowa siy poziomej (por. Tablica 3-3):

TrB = Fw , Edl1 + 2Q,dstP= 118,6 kN

Moment obliczeniowy wypadkowej obcie podoa (por. Tablica 3-6):

MI = MEd+ TrB(C+D) = 3277,2 + 118,61,75 3485 kNm

35


36/45

Mimord obcienia podoa (wzgldem rodka podeszwy fundamentu)

e =MI

NI=

3485

2798= 1,24 m

Projekt komina stalowego

Documents

Transcript of Projekt komina stalowego