Расчет металлических труб на прочность и устойчивость

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость

Как и для всех рассмотренных в предыдущих главах типах дымовых труб, расчет металлических труб на прочность и устойчивость проводится по первой и второй группам предельных состояний. Расчет металлических труб на прочность и устойчивость по первой группе предельных состояний стальных труб проводят на прочность и устойчивость, причем внутренние усилия в отдельных элементах несущих металлических каркасов определяют в предположении образования в них шарнирных узлов и упругой работы материалов.

Основное напряжение в стволе стальной трубы рассчитывают по формуле

где N - расчетная продольная сила от вертикальных нагрузок; F - площадь поперечного сечения ствола; М - расчетный изгибающий момент; R - расчетное сопротивление стали; W - момент сопротивления поперечного сечения ствола

W =¶r²t

где r - радиус сечения ствола; t - толщина металла ствола.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость замкнутых цилиндрических оболочек вращения, которыми и являются металлические дымовые трубы, следует выполнять по формуле

где σ - расчетное напряжение в стволе; v_c - коэффициент условий работы; v_cr - критическое напряжение, равное меньшему из значений или CEt/r, здесь r - радиус сечения ствола; t - толщина металла ствола; φ - коэффициент, при 0<r/t<300 (соотношение для дымовых труб) его значение определяют по формуле

R - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлениию; Е - модуль упругости стали; С - коэффициент, в зависимости от отношения r/t коэффициент С имеет следующие значения:

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость дымовой трубы при воздействии внешнего равномерного давления Р, нормального к боковой поверхности, производят по формуле

где σ₁ - расчетное кольцевое напряжение в стволе, σ₁ - Pr/t; v_c - коэффициент условий работы; σ_cr1 - критическое напряжение

при l/r ≥ 20, здесь I длина цилиндрической части ствола трубы; г - радиус сечения ствола.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость цилиндрического ствола дымовой трубы, подверженной одновременному действию силы сжатия N и равномерного давления Р, нормального к боковой поверхности, выполняют по формуле

где v_c - коэффициент уcловий работы.

Учитывая, что цоколь металлических дымовых труб, как правило, конической формы, его расчет на устойчивость выполняют индивидуально как под действием продольного усилия сжатия (рис. 39), так и при действии внешнего равномерного давления.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость конической оболочки с углом конусности ß < 60º, сжатой силой N вдоль оси, выполняют по формуле

 N ≤ v_c /N_cr

где - N критическая сила

здесь t - толщина оболочки; σ_г критическое напряжение, вычисленное нами для цилиндрических оболочек, только вместо радиуса r принят радиус r_m.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость конической оболочки при действии внешнего равномерного давления Р, нормального к боковой поверхности, выполняют по формуле

где σ₂ расчетное кольцевое напряжение в оболочке, σ₂ = Рr_m /t; σ_cr2 критическое напряжение.

здесь h - высота конической оболочки (см. рис. 39).

Е - модуль упругости стали.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость конической части дымовой трубы, подверженной одновременному действию нагрузок от силы сжатия N и равномерного давления Р, нормального к боковой поверхности, выполняют по формуле

где v_c - коэффициент условий работы.