Proiect mecanica - Sa se proiecteze din punct de vedere mecanic la nivel de proiect tehnic un aparat hidraulice de tip static pentru captarea prafului industrial

Cuprins

1. Tema proiectului

2. Continutul tematic al proiectului

2.1. Prezentarea constructiv functionala a aparatului de tip coloana

2.2. Alegerea materialelor

2.3.Calculul de predimensionare

2.3.1. Calculul rezistentei admisibile

2.3.2. Calculul rezistentei admisibile a sudurii

2.3.3. Calculul de predimensionare a mantalei cilindrice

2.3.4. Calculul de predimensionare al fundurilor

2.3.4.1 Fundul elipsoidal solicitat la presiune interioara

2.3.4.2 Fundul semisferic solicitat la presiune interioara

2.3.5 Calculul sistemului de sustinere si rezemare al aparatului

2.4 Evaluarea sarcinilor si solicitarilor corespunzatoare

2.5 Calculul perioadei oscilatiilor proprii ale aparatului

2.6 Calculul sarcinilor si solicitarilor seismice

2.7 Calculul mecanic de verificare la rezistenta si stabilitate

2.7.1 Determinarea eforturilor unitare

2.8 Formularea conditiilor de rezistenta si stabilitate.

Bibliografie

1. tema proiectului

Sa se proiecteze din punct de vedere mecanic la nivel de proiect tehnic un aparat hidraulice de tip static pentru captarea prafului industrial.

Datele de proiectare sunt urmatoarele:

1.1 Tipul tehnologic:

Coloana cu umplutura scrubere pentru purificarea umeda a gazelor

1.2 Tipul constructiv: Aparat cilindric vertical

Diametru interior tehnologic D_it = 2100 mm

Inaltimea totala (gabaritica) H_it = 26500mm

Numar minim al straturilor de umplutura n_min=3

1.3 Echipamentul tehnologic interior

Corpuri de umplutura: inele Raschig de tip ceramice;

Dispozitiv de pulverizarea fluidului tip paianjen;

Dispozitiv pentru colectarea si redistribuirea fluidului

1.4 Parametrii tehnologici principali:

densitatea gazului

- densitatea fluidului

- viscozitatea cinematica a fluidului la temperatura de 60⁰C ;

- caderea de presiune pe metru de inaltime a stratului de umplutura ;

- debitul de gaz

- suprafata totala de contact a umpluturii S=(12300+350*N)m²;

- mediul corosiv W_c=0,16 mm/an

Zona climatica

- evaluarea actiunii eoliene, conform NP-082-04 :,,Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiunii asupra constructiilor. Actiunea vantului '' ;

1.6 Zona seismica

- B, conform normativului P100-1/2006 : ,,Cod de proiectare seismica - Partea I - Prevederi de proiectare pentru cladiri'';

1.7 Sistemul constructiv termoizolant:

Vata minerala

2. Planul tematic

2.1 Prezentarea constructiv functionala a aparatului

2.2 Calculul mecanic de predimensionare

2.2.1 Datele tehnice

2.2.2 Alegerea materialelor

2.2.3 Calculul de predimensionare

2.2.3.1 Calculul rezistentelor admisibile

2.2.3.2 Calculul de predimensionare a mantalei cilindrice

2.2.3.3 Calculul de predimensionare al fundurilor

2.3 Evaluarea sarcinilor si solicitarilor corespunzatoare

2.3.1 Calculul sarcinilor si solicitarilor masice

2.3.2 Calculul sarcinilor si solicitarilor seismice

2.3.3 Calculul sarcinilor si solicitarilor seismice

2.4 Calculul mecanic de verificare la rezistenta si stabilitate

2.4.1 Manta

2.4.2 Sistem de rezemare

2.5 Executarea desenului de ansamblu al aparatului

2.6 Bibliografie

2.7 Data predarii proiectului:

2. Continutul tematic al proiectului

2.1. prezentarea constructiv functionala a aparatului

Conceptul de aparat de tip coloana in general este asociat cu cel de proces de transfer de substanta sau de masa (absorbtie,desorbtie,chemosorbtie, adsorbtie,fractionare,rectificare, extractie etc.). Pentru a asigura durata necesara realizarii procesului urmarit, coloana trebuie sa aiba o anumita inaltime si un anumit parametru tehnologic.

Din punct de vedere constructiv, aparatele de tip coloana se caracterizeaza de cele mai multe ori printr-un simplex dimensional H/D_it relativ mare (D_it diametrul interior tehnologic, in mm si H- inaltimea gabaritica a aparatului, in mm).

In ansamblul sau aparatul de tip coloana se compune din corp si amenajarile (echipamentele) interioare si exterioare corespunzatoare. Forma aparatelor de tip coloana este cilindrica in general.

Amenajarile (echipamentele) corespunzatoare (pentru procese de transfer de substanta ) au forme si functii diverse (talere, corpuri de umplere, serpentine, etc.), concordante cu tipul procesului tehnologic. Amenajarile exterioare (scari, platforme, podeste, dispozitive de ridicare, etc.) permit executarea operatiilor de exploatare si intretinere curenta, montare sau demontare, supraveghere tehnica in conditii sigure de securitate si protectia muncii.

In functie de complexitate constructiva, respectiv de frecventa deservirii aparatului, podestele sau platformele sunt prevazute numai pe o parte din circumferinta sau pe toata circumferinta mantalei. Evident , forma constructiva a podestelor si platformelor influenteaza deservirea coloanei si masa (greutatea) totala a acestora.

Ideea dispunerii pe verticala, in forma de coloana a sistemelor componente ale instalatiilor tehnologice a fost aplicata recent si in cazul proceselor de transfer de masa.

Aparatele de tip coloana nu sunt intotdeauna structuri statice, fara elemente (mecanice) in miscare. Astfel, s-au construit coloane cu dispozitive de antrenare a fazelor solide (de tipul transportorului melcat) sau dispozitive de amestecare. Aceste aparate nu ating, insa, inaltimi mari (de ordinul 50..60 mm) asa cum este cazul coloanelor cu talere. Totusi, datorita indicatorului caracteristic H/D_it relativ mare, acestea din urma se considera tot ca aparate de tip coloana. De asemenea, din aceleasi consideratii, camerele de cocsare, intalnite in combinatele petrochimice moderne, sunt considerate tot ca aparate de tip coloana.

Se considera ca fiind aparate de tip coloana, toate aparatele tehnologice cilindrice verticale care indeplinesc una din urmatoarele doua conditii :

daca m, respectiv:

, daca m, in care Ht este inaltimea totala (gabaritica) a aparatului in mm, iar Dit_ech este diametrul interior tehnologic echivalent al aparatului, in

mm.

Pentru purificarea gazului, miscarea fluidului absorbant si a gazului se produce in contracurent, gazul deplasandu-se ascedent iar lichidul descedent prin pulverizarea lui la partea superioara.

Legenda:

coloana metalica propriu-zisa;

umplutura;

racitor;

pompa;

racordul de intrare a gazului;

racordul de evacuare;

racordul de intrare a lichidului absorbant;

racordul de evacuare a lichidului;

sistemul de pulverizare.

Pentru eliminarea caldurii care se degaja in timpul purificarii si pentru marirea densitatii de stropire in coloana cu umplutura se utilizeaza recircularea lichidului absorbant, partial fiind evacuat, introducandu-se in locul lui absorbant proaspat.

Elementele componente ale coloanei:

1. Mantaua cilindrica - are inaltimea Hm, diametrul D_it si grosimea de perete s₁;
2. Fundul superior - fund bombat elipsoidal de inaltime H_1f si grosimea s_1f;

2a. Partea cilindrica a fundului superior h=100mm;

2b. Partea bombata elipsoidal a fundului superior H=D_it/4;

3. Fundul inferior - fund bombat elipsoidal de inaltime H_1f si grosimea s_1f;
4. Sistemul de rezemare - este alcatuit din piciorul de rezemare cu inaltimea hp si sistemul de ancorare alcatuit din inel, contrainer si guseu de rigidizare;
5. Gratar limitator de straturi;
6. Suport de sustinere a umpluturii - realizat din platbante fixate cu tiranti;
7. Dispozitiv pentru colectarea si redistribuirea lichidului spre zona centrala a umpluturii - structura tranconica prevazuta cu gauri;
8. Taler cu clopotei pentru distribuirea uniforma a gazului pe sectiune;
9. Sistem de pulverizare tip paianjen;
10. Fundatia inelara din beton armat;
11. Platforma betonata;
12. Corpuri de umplutura de inaltime h_ui - inele RASCHIG ¾ in;
13. Sistem de ancorare;
14. Guri de incarcare-descarcare;
15. Guri de vizitare.

T1,T2- Termocuple Dn40;

R1 - Racord de intrare a gazului Dn250;

R2 - Racord de intrare a lichidului absorbant Dn80;

R3 - Racord de iesire a gazului purificat Dn800;

R4 - Racord de iesire a lichidului Dn800;

GV - Gura de vizitare Dn500;

G1G8 - Guri de incarcare-descarcare Dn250.

2.2 ALEGEREA MATERIALELOR

Pentru a face alegerea materialului din care se va confectiona aparatul de tip coloana, se aplica criteriul ISCIR , care prevede o clasificare a utilajelor in functie de presiunea de lucru si temperatura peretelui metalic.

Pentru t _m =250 °C si presiunea de lucru pana la 16 bar recipientul in cauza se incadreaza in categoria a IV-a periculozitate. Pentru aceasta clasa , se recomanda otelurile destinate tablelor de cazane si recipiente sub presiune lucrand la temperaturi ridicate, ambiante sau scazute, oteluri sudabile destinate constructiilor sudate, oteluri carbon de uz general cu prescriptii de calitate.

Tabelul 1. Clasificarea recipientelor sub presiune stabile care lucreaza la temperaturi ridicate. Criteriul ISCIR.

Se alege tipul V.

Tabelul 2. Tipurile de oteluri recomandate pentru a fi utilizate in constructia recipientelor sub presiune stabile, care lucreaza la temperaturi ridicate.

Se alege otel de tipul IV.

Tabelul 3. Oteluri recomandate pentru a fi folosite in constructia aparatului

2.3 CALCULUL DE PREDIMENSIONARE

Calculul diametrului interior tehnologic

Se impune debitul gazului:

Q_g*60 / ρ_a = 100 + 10*N = 100 +10*6 = 160 m³ / min

Diametrul interior tehnologic Dit= f(Qg*60/ρ_a)  │→ Din graficul de dependenta => D_it = 2150 mm

Calculul suprafetei totale de contact a umpluturii

S = V_u*σ_u

Se impune S = 12300+350*N │→ S = 12300 + 350*56= 14400 m²

N = 6

σ_u = ψ * σ

σ = 255 m² / m³ │→ σ_u = 0.8 * 255 = 204 m² / m³

V_u=S/ σ_u

V_u= 14400/204 = 70.58 m³

Calculul inaltimii necesare a stratului de umplutura

m ~ 20 m

Calculul numarului straturilor de umplutura

Dit = 2.15m => k_h = 3

h_u = k_h * D_it = 3*2.5 = 6.4 ~ 6 m

n_{u nec}=H_u / h_u = 19.3/6 = 3.01 ~ 3 straturi de umplutura

Datele tehnice

• Tipul tehnologic: Coloana cu umplutura pentru purificarea umeda a gazelor
• Tipul constructiv: Aparat cilindric vertical

o      N_min=3

o      D_it=2150mm

o      H_t=29396mm

Echipament tehnologic interior

o      Corpuri de umplutura - inele ceramice RASCHIG ¾ in

o      Dispozitiv pentru colectarea si redistribuirea fluidului

Parametri tehnologici principali

o      Densitatea gazului - _a = 1.3 kg / Nm³

o      Densitatea fluidului ρ_fl = 1000 kg / m³

o      Viscozitatea cinematica a fluidului la 60s C

o      Caderea de presiune pe metru de inaltime a stratului de umplutura Δp = 42 mmH₂O/m

o      Degitul de gaz - Q_g * 60/ρ_a = (100 + 10N) m³/min

o      Suprafata totala de contact a umpluturii - S = (12300+350*N)m²

o      Mediul corosiv - wc = 0.16 mm/an

o      Durata de serviciu - τ_s = 10⁵ h

o      Temperatura peretelui metalic - t_m = 250sC

o      Presiune - P_i = 8 bar

o      Densitatea umpluturii - ρ_u = 690 kg/m³

• Zona climatica
• Zona seismica
• Sistem constructiv termoizolant - vata minerala

2.3.1 Calculul rezistentei admisibile

c_r, c_c - coeficienti globali de siguranta

Calculul rezistentei admisibile a cordonului de sudura

Valoarea coeficientului de rezistenta a sudurii

MB - material de baza

MA - material de adaos

MT - mediul tehnologic

ZIT - zona de influenta termica

CS - cordon de sudura

Observatie: Dupa sudura de aplica tratamentul termic de detensionare

2.3.3 CALCULUL DE PREDIMENSIONARE AL MANTALEI CILINDRICE

Calculul grosimii de adaos

Adaosul la coroziune

Adaosul tehnologic mecanic

- este stabilit in functie de toleranta negativa de fabricatie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80.

Presiunea de calcul pe tronsoane

h₁ = 2 m h_u1 = 6 m H_1f = 0.6859m

h₂ = 1,5 m h_u2 = 6 m

h₃ = 1,5 m h_u3 = 7 m

PRESIUNEA HIDROSTATICA A FLUIDULUI

PRESIUNEA HIDROSTATICA A UMPLUTURII

PRESIUNEA INTERIOARA

PRESIUNEA DE CALCUL

CALCULUL GROSIMII DE PERETE

GROSIMEA PERETELUI MANTALEI CILINDRICE

AR - Axa de revolutie;

SIT - Suprafata interioara tehnologica;

SI - Suprafata interioara a peretelui de rezistenta;

SM - Suprafata mediana a peretelui de rezistenta;

SE - Suprafata exterioara;

s₁ - grosimea totala a peretelui;

s - grosimea peretelui de rezistenta;

p_c - presiunea de calcul;

D_i - diametrul interior al peretelui de rezistenta;

D_e - diametrul exterior;

D_m - diametrul mediu;

S_a - grosimea de adaos.

2.3.4. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE A FUNDURILOR ELIPSOIDALE

SM - suprafata mediana a peretelui de rezistenta;

SE - suprafata exterioara;

SIT - suprafata interioara tehnologica;

AR - axa de revolutie;

CG - curba generatoare;

IR - inceputul racordarii.

GROSIMEA DE ADAOS

grosimea de adaos pentru compensarea subtierii tablei prin ambutisare

GROSIMEA TOTALA DE PERETE

y_e - coeficient de suprasolicitare

- Grosimea totala de perete a fundului superior

- Grosimea totala de perete a fundului inferior

INALTIMEA FUNDURILOR

H_1f = H + h_min

H = D_it / 4 = 2150/4 = 598 mm  → H = 598 + 100 = 698 mm

h_min = 100mm

2.3.5. CALCULUL SISTEMULUI DE REZEMARE

Elemente componente:

1. Mantaua cilindrica a aparatului;
2. Fundul inferior al aparatului;
3. Mantaua cilindrica a sistemului de rezemare(fusta cilindrica);
4. Inelul de rezemare;
5. Contrainelul de rezemare;
6. Nervuri de rigidizare(gusee);
7. Suruburi de ancoraj ale aparatului;
8. Cordonul de sudura dintre mantaua cilindrica si fundul elipsoidal inferior;
9. Cordoane bilaterale de sudura in colt dintre mantaua cilindrica a piciorului de rezemare si inelul de rezemare;
10. Cordon de sudura in colt dintre mantaua cilindrica a piciorului de rezemare si inelul de rezemare;
11. Cordon de sudura in colt dintre contrainel si mantaua cilindrica a piciorului de rezemare;
12. Fundatia inelara din beton armat.

Grosimea de perete a mantalei cilindrice a piciorului de rezemare este egala cu grosimea de perete a mantalei cilindrice a ultimului tronson al aparatului

S_1p = s_1V = 20mm

DIAMETRUL INTERIOR AL PICIORULUI

Este egal cu diametrul exterior tehnologic D_et + 2*2.5 mm

D_ip = D_et = D_it +2*s_1V +2*2.5 =2150+ 2*25 + 2*2.5 = 2205 mm

DIAMETRUL EXTERIOR AL PICIORULUI

D_ep = D_ip + 2*s_1p = 2205 + 2*25 = 2255 mm

DIAMETRUL INTERIOR AL INELULUI

D_ii = D_ip + 2*s_1p - b_i = 2205 +2*25 - 400 = 1830 mm

b_i =400mm- latimea inelului de rezemare;

DIAMETRUL EXTERIOR AL INELULUI

D_ei = D_ip +s_1p +b_i = 2205 +25 + 400 = 2630 mm

DIAMETRUL EXTERIOR AL CONTRAINELULUI

D₁ = D_ei +100 = 2630 + 100 = 2730 mm

DIAMETRUL CIRCULAR DUPA CARE SUNT AMPLASATE SURUBURILE

D_cs = D_ip + 2*(a + s_1p)

a ≥ d +20 ≥ 56 + 20 ≥ 76 mm

d = 56 mm - diametrul nominal(exterior) al filetului;

D_cs = 2205 + 2*( 76 + 254) = 2407 mm

GROSIMEA DE PERETE A INELULUI DE REZEMARE

s₁ = 2*s_1p = 2*25 =50mm

GROSIMEA DE PERETE A CONTRAINELULUI DE REZEMARE

s₂ = s₁ = 50mm

GROSIMEA DE PERETE A NERVURILOR DE RIGIDIZARE

s₃ = 0.6*50= 30 mm

PASUL DINTRE SURUBURI

t_s =7*d = 7*56 = 392mm

NUMARUL DE SURUBURI

20 suruburi

2.4. EVALUAREA SARCINILOR GRAVITATIONALE

GREUTATEA MANTALEI CILINDRICE

GREUTATEA FUNDURILOR ELIPSOIDALE

GREUTATEA GURILOR DE VIZITARE

Numar guri de vizitare = 2* numar straturi umplutura + 2

GV = 2*3+2 = 8 guri de vizitare

G_GV = 200kg*10m/s²=2000N

8GV →G_GV=2000*8 = 16000N

GREUTATEA PICIORULUI DE REZEMARE

G_{p =} G_inel + G_cinel + G_f

Greutatea inelului de rezemare

Greutatea contrainelului

Greutatea fustei piciorului

GREUTATEA TALERELOR

Greutatea talerului cu clopotei ambutisati

Greutatea talerelor tip sita

Greutatea talerelor tip flexi

Greutatea sistemului de pulverizare

GREUTATEA PRODUSULUI DIN COLOANA

Greutatea produsului din mantaua cilindrica

Greutatea produsului cuprins in fundul elipsoidal inferior

Greutatea umpluturii

Greutate produs din coloana

GREUTATEA IZOLATIILOR TERMICE SUPERIOARE

Greutatea izolatiei mantalei cilindrice

GREUTATEA IZOLATIEI FUNDURILOR ELIPSOIDALE

Greutatea izolatiei fundului superior

Greutatea izolatiei fundului inferior

Greutatea izolatiei exterioare a piciorului

Greutatea izolatiei antifoc a piciorului

GREUTATEA PODESTELOR CIRCULARE

Schita podestului

R_e - raza exterioara a coloanei

R_mpc- raza madiana a podestului

l_pc - latimea podestului

l_pc = 1.1 m; G^'_pc = 1050 N/m

Podestele ciculare intregi alterneaza cu cele de tip segment(1/2).

TRONSON I= TRONSON II

TRONSON III

TRONSON IV

GREUTATEA PODESTULUI DE VARF

G_pv = A_pv*G^'_pv

A_pv - aria podestului de varf, m

D_pv - diametrul podestrului de varf, m

G^'_pv = 600 N/m²

G_pv = 15.156*600 =9093.708 N

GREUTATEA DISPOZITIVULUI DE RIDICAT

G_{disp rid} = 800 daN/buc = 8000 N

Greutatea scarii pisica

Schema amplasarii scarii pisica

G_sp = H_tot*G^'_sp

H_tot = H_1f ^s +H_m + h_p +H_P = 0.698 + 26.7+ 0.1 +2.4 =29.396 m

G^' _sp = 300 N/m

G_sp = 29.396* 300 = 8938.4 N

GREUTATEA CONDUCTELOR DE VAPORI

G_cv = 50000 N

GREUTATEA TOTALA A COLOANEI

DETERMINAREA GREUTATII PE TRONSOANE

2.5. DETERMINARE PERIOADEI PROPRII DE OSCILATIE

Generalitati

In scopul stabilirii valorii perioadei oscilatiilor proprii a aparatelor cilindrice de tip coloana, este necesar a se efectua integrarea ecuatiei diferentiale a fibrei medii deformate a coloanei aflate sub actiunea incarcarilor gravitationale. Integrarea respectiva se poate efectua analitic, grafic sau grafo-analitic.

Reprezentarea modului fundamental de vibratie

Modul 1 de vibratie se caracterizeaza prin perioada de vibratie T1.

Modul 2 de vibratie se intersecteaza intr-un punct.

Modul 3 de vibratie se intersecteaza in doua puncte, este caracterizat prin formele de vibratie.

Superpozitia acestor forme de vibratie va da forma reala a vibratiei libere.

Determinarea perioadei proprii de vibratie in mod fundamental

Sub actiunea fortelor orizontale, aparatele de tip coloana lucreaza, in general, la incovoiere, ca niste console si in consecinta oscilatiile lor sunt conditionate - in primul rand - de rigiditatea proprie la incovoiere E^tI. Perioada proprie a unei structuri fata de inaltime creste. Cu cat structura este mai rigida, aria este mai mare, cu cat modulul de elasticitate este mai mare cu atat structura este mai rigida.

Conform STAS 9315/1-73, perioada oscilatiilor proprii se calculeaza cu formula:

Unde : H - inaltimea aparatului considerata de la suprafata solului pana la varful coloanei,  [m];

G - greutatea aparatului in conditii de functionare, [N];

- rigiditatea proprie la incovoiere;

- modulul de elasticitate longitudinal;

I - momentul de inertie transversal al aparatului, [m⁴];

g - acceleratia gravitationala, [m/s²].

T₁ = 0.3...1.6 s → 0.3 - structuri rigide; 1,6 - sructuri flexibile.

Valori optime ale perioadei proprii de oscilatie 0.8...1.3 s

H = H_coloana + H_{sistem rezemare} - H_ifⁱ =29.396m

G = N

Modulul de elasticitate longitudinal

E²⁰ = 21,2*10⁴ N/mm²

^→ E²⁵⁰ = *10⁴

E²⁵⁰ = 19,56*10¹⁰ N/m²

E³⁰⁰ = 19.2*10⁴ N/mm²

E²⁵⁰ =19,56 * 10¹⁰ N/m²

Momentul de inertie axial al sectiunii transversale a aparatului

D_i=D_it+2s_a=2.15+2·0.0036=2.1572m

D_e=D_it+2*s₁=2.1572+2*0.0372=2.2316m

S_{SR EN}=0.020-0.0028=0.0172

Perioada proprie de vibratie

Evaluarea actiunii seismice

Potrivit filozofiei de proiectare a unei structuri la cutremur, P100-1: 2006, sunt doua metode de proiectare :

Metoda ,,A'' de proiectare- obligatorie pentru toate structurile, echipamentele, etc.

metoda curenta si obligatorie de proiectare;

actiunea seismica este modelata printr-o forta echivalenta, globala care solicita structura in regim static;

calculul se efectueaza in domeniul elastic.

Metoda ,,B'' de proiectare.

actiunea seismica este modelata sub forma unor accelerograme de raspuns ale structurii;

structura este analizata in domeniul plastic de raspuns si in regim static;

se aplica in cazul unor structuri deosebit de importante cu grad mare de repetabilitate sau in cazul unor expertize ale unor structuri afectate de cutremure.

Metoda ,,A'' de proiectare

Actiunea seismica este modelata printr-o forta seismica echivalenta care solicita structura in regim static. Calculul se efectueaza in domeniul elastic.

[N]

F_b= sarcina seismica conform P100-1:2006; este o forta de baza deoarece solicita baza structurii.

_I= factorul de importanta al structurii.

Potrivit P100 - 1: 2006, sunt 4 clase de importanta a structurii :

Aparatul proiectat se incadreaza in clasa II-a de importanta : γ_I=1,2

β= coeficient de amplificare dinamica in modul 1 de vibratie, corespunzator modului propriu de vibratie al coloanei. El se determina in functie de perioada proprie de vibratie T₁ si de perioada de control (denumita si perioada de colt) T_c. Se bazeaza pe spectrul seismic de raspuns a unei structuri.

.

T₁= 1.15s, din calcul

T_c= 1s, pentru Ploiesti

β(T₁, T_c)= β

fig.2.11 Spectrul normalizat pentru perioada de control Tc=1,0s

q = factorul de comportare al structurii (factorul de modificare al raspunsului elastic in raspuns inelastic, cu valori functie de tipul structurii si capacitatea acesteia de disipare a energiei.

q = 2 - structuri cu ductilitate medie, conform P100- 1 : 2006

a_g= acceleratia maxima de varf pentru componenta orizontala a actiunii seismice, corespunzatoare cutremurului de proiect avand intervalul mediu de recurenta: IMR= 100an.

a_g=0,28∙g- pentru Ploiesti, conform P100 - 1: 2006

λ = coeficient care tine seama de complexitatea structurii din punct de vedere al modului propriu de vibratii. Factor de corectie care tine cont de contributia modului fundamental de vibratii prin masa modala efectiva asociata acestuia.

λ

ACCELERATIA DE VARF

k_s - coeficientul seismic corespunzator gradului de protectie antiseismica a coloanei

Proiectarea aparatului se face in zona B de seism corespunzatoare orasului Ploiesti.

M= masa totala a aparatului

M=

F_b = 977152.407N

Cs= 1.2*0.28*2.75/2*1=0.462

CALCULUL INALTIMILOR PE TRONSOANE

CALCULUL FORTEI SEISMICE PE TRONSOANE

F_b = 977152.4031N

CALCULUL MOMENTULUI INCOVOIETOR

MOMENTUL INCOVOIETOR PE SECTIUNEA M - M

MOMENTUL INCOVOIETOR PE SECTIUNEA R - R

2.7 EVALUAREA TENSIUNILOR MECANICE SI FORMULAREA CONDITIILOR DE REZISTENTA SI STABILITATE

Conditiile de rezistenta si stabilitate se formuleaza prin compararea eforturilor unitare efective cu cele admisibile :

pentru formularea conditiei de rezistenta in fibrele intinse sau comprimate pe baza eforturilor unitare efective se determina un efort unitar echivalent conform uneia din teoriile de rezistenta ; efortul unitar echivalent maxim se compara apoi cu efortul unitar admisibil corespunzator ;

pentru formularea conditiei de stabilitate in fibrele comprimate se stabileste efortul unitar critic (corespunzator pierderii de stabilitate), apoi valoarea de calcul (admisibila) a efortului unitar respectiv si, cu acesta din urma, se compara efortul unitar efectiv maxim sau echivalent maxim de compresiune.

Aceste conditii se vor formula in faza de regim a aparatului.

2.7.1. EVALUAREA TENSIUNILOR MECANICE

CALCULUL GROSIMII DE REZISTENTA

DIAMETRUL MEDIU AL MANTALEI

D_mi = D_i + s_SRENi

D_i = D_it + 2*s_a = 2150 + 2*2.8 =2155.6 mm

S_{SR ENi} = s_1i + s_a

D_m1 = 2155.6 + 19.2 = 2174.8 mm

D_m2 = 2155.6 + 19.2 = 2174.8 mm

D_m3 = 2155.6 + 22.2 = 2177.8 mm

D_m4 = 2155.6 + 22.2 = 2177.8 mm

EFORTUL UNITAR RADIAR DATORAT PRESIUNII

EFORTUL UNITAR INELAR DATORAT PRESIUNII

EFORTUL UNITAR MERIDIAN DATORAT PRESIUNII

EFORTURILE UNITARE DATORATE PROPRIEI GREUTATI

EFORTUL UNITAR MERIDIONAL DATORAT PROPRIEI GREUTATI

SECTIUNEA M - M

SECTIUNEA R - R

EFORTURILE UNITARE DATORATE MOMENTULUI SEISMIC

EFORTUL UNITAR MERIDIONAL DATORAT MOMENTULUI SEISMIC

SECTIUNEA M - M

8

Concluzie : In urma formularii conditiei de rezistenta a rezultat necesitatea maririi grosimii de perete a piciorului de rezemare de la 22 la 27 mm.

2.8 FORMULAREA CONDITIILOR DE STABILITATE

Rezistenta admisibila din punctul de vedere al stabilitatii pentru solicitarea statica la compresiune axiala uniforma.

c_{s sup} = 5 ; c_{s inf} = 2.5 ;

Valorile critice pentru eforturile unitare de compresiune axiala uniforma se determina cu formulele :

FORMULA LORENZ - TIMOSHENKO

FORMULA KARMAN - TSIEN

CONDITIA DE STABILITATE MANTA CILINDRICA

Conditia de stabilitate se verifica.

CONDITIA DE STABILITATE SISTEM DE REZEMARE

Conditia de stabilitate se verifica

BIBLIOGRAFIE

1. Pavel A., Voicu I., Rizea L., Mateescu C., Aparate de tip coloana. Indrumator pentru proiect de an, Institutul de Petrol si Gaze, Ploiesti
2. Pavel A., Elemente de inginerie mecanica si intretinerea utilajelor tehnologice petrochimice, fascicul II, Institutul de Petrol si Gaze, Ploiesti, 1976
3. Dumitru Gh., Note de curs, 2010.