Произведем расчет промышленной металлической дымовой трубы высотой 16,1 метров диаметром 0,6 мера в ПК «ЛИРА САПР».

Сбор нагрузок

Расчет выполнен на действие постоянных (собственный вес конструкций) и временных нагрузок (влияние ветрового потока) в соответствии с требованиями СП 20.13330.2016[1] и СП 375.1325800.2017 [2].

Постоянные нагрузки

Собственный вес трубы прикладывается автоматически с f=1,05 [1]

Ветровые нагрузки

Определение расчетного значения средней составляющей ветровой нагрузки:

wm  =γf γn w0 k(ze)c, (11.2) [1]

где w0 – нормативное значение ветрового давления (см. 11.1.4 [1]);

k(ze) — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ze (см. 11.1.5 и 11.1.6 [1]);

с — аэродинамический коэффициент (см. 11.1.7 [1]);

w_0=0,38кПа — для г. Самара

Коэффициент надежности по нагрузке принимать равный 1,4, согласно (табл.7.1 [2]).

k(ze)=0,75 на высоте 5,0 м;

k(ze)=1,2 на высоте 17,66 м. (труба находится на возвышении h=1,66 м)

Аэродинамический коэффициент

сx=1,4 – для участка трубы, где располагаются интерцепторы (п.13.22 [2]).

Аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления для участка трубы без интерцепторов определяются по формуле:

cx= kλ сx∞,

где kl — определено в В.1.15[1] в зависимости от относительного удлинения сооружения. 

λe=2l/d=(2×16,1)/0,6=53,7

kl=0,88

сх ∞ — лобовое сопротивление бесконечно длинной трубы (задается в зависимости от числа Рейнольдса Re и шероховатости поверхности Δ).

Re=0,88d√(w_0 k(z_e)γ_f )∙10^5

До отметки начала расположения интерцепторов:

Re=1,26∙10^6

Δ=0,02 мм — для стальных конструкций.

При этих значениях:

до отметки начала расположения интерцепторов сx∞=0,55(рис. В.17[1]).

Таким образом, коэффициент лобового сопротивления равен:

до отметки начала расположения интерцепторов

сх  =0,88∙0,55=0,484

Расчетная составляющая ветрового давления:

w_p  =0,38∙0,75∙1,1∙1,4∙0,484∙0,6=0,13кН/м — на высоте 5,0 метров;

w_p  =0,38∙1,05∙1,1∙1,4∙0,484∙0,6=0,18 кН/м- на высоте 12,1 метров.

Расчетная составляющая ветрового давления для участка с интерцепторами:

w_p  =0,38∙1,05∙1,1∙1,4∙1,4∙0,6=0,52кН/м- на высоте 12,1 метров.

w_p  =0,38∙1,2∙1,1∙1,4∙1,4∙0,6=0,59 кН/м- на высоте 17,66 метров.

Расчетная ветровая нагрузка для высоких сооружений консольного типа с периодом собственных колебаний более 0,25с определяется с учетом динамического воздействия пульсаций скоростного напора, вызываемых порывами ветра. Динамическая добавка ветровой нагрузки к статическому действию скоростного напора является следствием инерционных сил, возникающих при горизонтальных колебаниях сооружения, и зависит от интенсивности и спектрального состава пульсации и скоростного напора, а также от периодов и форм собственных колебаний.

Расчет производим в ПК «ЛираСАПР» с учетом пульсационной составляющей. Результаты расчета представлены ниже в таблице 1.

Таблица 1

Выводы по результатам расчетов.

На основании результатов расчета можно заключить следующее:

1. По результатам прочностного расчета профиль трубы имеет запас 28%.

2. Устойчивость и прочность трубы обеспечена.