Ingineria Protectiei Mediului

Ingineria Echipamentelor Antipoluante

INTRODUCERE

In industriile petroliere prelucratoare, chimica si petrochimica, precum si in alte industrii, se intalnesc aparate tehnologice care prin forma si dimensiuni, intra in categoria aparatelor de tip coloana, aparate zvelte, cu raport relativ mare intre inaltime si diametru.

Tendinta actuala catre aparate cu inaltimi din ce in ce mai mari, in conditiile in care creste si diametrul acestora-date fiind cerintele realizarii diferitelor procese tehnologice, justifica preocuparea pentru sistematizarea cunostintelor privitoare la aparatele de tip coloana.

Pana nu demult, prin aparate de tip coloana se intelegeau numai aparatele pentru procesele de transfer de substanta, deoarece interioarele acestora erau concepute in acest scop. Odata cu dezvoltarea si diversificarea proceselor industriale au fost concepute si realizate sub forma aparatelor de tip coloana si aparate destinate altor procese fizico-chimice. Cu toate acestea, cele mai multe dintre aparate de tip coloana continua sa fie realizate pentru procese de transfer de substanta.

Calculul complet al unui aparat tip coloana include dimensionarea mecanica, ambele fiind interdependente.

1.TEMA PROIECTULUI

1.1 Tipul tehnologic: Coloana cu umplutura scrubere pentru purificarea umeda a gazelor

1.2 Tipul constructive: Aparat cilindric vertical

-numarul minim al straturilor de umplutura n_min=3

1.3 Echpamentul tehnic interior

-corpurii de umplutura:inele Raschig ceramice ¾ inch

-dispozitiv de pulverizare a fluidului tip paianjen

-dispozitiv pentru colectarea si redistribuirea fluidului

1.4 Parametrii tehnologici principalii

-densitatea gazului ³N

-densiatea fluidului 1000kg/m³

-vascozitatea cinematica a fluidului la temp de 60 C

-debitul de gaz

-suprafata totala de contact a umpluturii :S=(12000+300∙N)m

-mediu coroziv :w_c =0,16mm/an

1.5 Zona cilmatica : B/STA 10101/20-90

1.6 Zona seismic: B/P100-92

1.7 Sistemul constructive termoizolant: vata minerala

2.PLANUL TEMATIC

2.1.Prezentarea constructiv functionala a aparatului

In industria petroliera chimica si petrochimica, precum si an alte industrii se intalnesc aparate tehnologice care prin forma si dimensiuni , intra in categoria aparatelor de tip coloana, cu raport relativ mare intre inaltime si diametru. Conceptul de aparat de tip coloana in general, este asociat cu cel de proces de transfer de substante sau de masa (absortie, desorbtie, chemosorbtie, adsorbtie, fractionare, exctractie) ,din punct de vedere constructiv aparatele de tip coloana se caracterizeaza de cele mai multe ori printr-un simplex dimensional H/Dit relativ mare .

Forma aparatelor de tip coloana in general este cilindrica . In ansamblul sau , aparatul de tip coloana se compune dintr-un corp si amenajari interioare Amenajarile interioare au forme si functii diverse ( talere, corpuri de umplere ,serpentine) , concordate cu tipul procesului tehnologic.Amenajarile exterioare(scari, platforme, dispozitive de ridicare )

permit executarea operatiilor de exploatare si intretinerea curenta , in conditii sigure de securitate si protectia muncii.

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

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

, daca H_t 10m

respectiv

oarecare , daca H_t>10m

in care H_t - inaltimea totala (gabaridica) a aparatului in mm;

D_itech-diametru interior tehnologic al aparatului in mm;

Schema de functionare a aparatului

Miscarea lichidului si a gazului se produc in contracurent.Gazul trecand de jos in sus iar lichidul de sus in jos prin pulverizarea acestuia la partea superioara ( varful aparatului ).

1) coloana de umplutura

2) umplutura

3) racitor

4) pompa

5) racordul de intrare al gazului

6) racordul de evacuare al gazului purificat

7) racordul de intrare al lichidului absorbant

8) racordul de evacuare al lichidului

9) pulverizator

Prin miscarea lichidului absorbant realizeaza o extractie completa a poluantului din amestecul gazos. Pentru eliminarea caldurii care se degaja in timpul epurarii si totodata pentru marirea densitatii de stropire , in coloanale cu umplutura se procedeaza la recircularea lichidului absorbant. Partial acesta este evacuat prin circuitul 10 introducandu-se in locul lui absorbant proaspat.

Aparatele pentru purificarea umeda a gazelor se mai numesc si aparate hidraulice, statice pentru captarea prafului.

In general la peretele coloanei fractia de goluri este maxima si in consecinta rezistenta hidraulica este mica. In consecinta lichidul are tendinta sa se deplaseze preferential in lungul peretelui.

Ca urmare zona centrala va fi insuficient udata. Pentru a evita acest lucru pe inaltimea aparatului intre doua straturi distantate de umplutura se prevad dispozitive de redistribuire, care aduc ( dirijeaza lichidul ) spre zona centrala a umpluturii. La aparatele de absortie , in partea inferioara a coloanei se prevad dispozitive pentru uniformizarea circulatiei gazului. Sub gratarul straturilor de umplutura in zona de evacuare a lichidului, se prevede un taler cu clopotei care are rolul de egalizare a vitezei gazelor pe sectiunea coloanei.

Modul de comportare a umpluturii:

In general la peretele coloanei fractia de goluri este maxima si in consecinta rezistenta hidraulica este mica.

In consecinta lichidul are tendinta sa se deplaseze preferential in lungul peretelui. Ca urmare zona centrala va fi insuficient udata. Pentru a se evita acest lucru, pe inaltimea aparatului intre doua straturi distincte de umplutura se prevad dispozitive de redistribuire care dirijeaza lichidul spre zona centrala a umpluturii.

La aparatele de absorbtie in zona inferioara a coloanei se prevad dispozitive pentru uniformizarea circulatiei gazului. Sub gratarul stratului de umplutura in zona de evacuare a lichidului se prevede un taler cu clopote care are rolul de egalizare a vitezelor gazelor pe sectiunea coloanei.

Legenda:

1.     Peretele metalic al aparatului cu inaltimea Hm, diametrul interior tehnologic Dit si grosimea de perete s1. Peretele metalic este de tip manta cilindica alcatuita din virole cilindrice sudate cap la cap.

2.     Fundul superior al aparatului. Este bombat elipsoidal sau torosferic.

3.     Fundul inferior al aparatului. Are grosimile de perete s_1f si inaltimile H1fs (inaltimea fundului superior), respectiv H1fi (inaltimea fundului inferior).

4.     Piciorul de rezemare al aparatului cu inaltimea totala Hp si diametrul interior Dip.

5.     Sistemul de pulverizare ( stropire de tip paianjen ).

6.     Gratarul sau suportul pentru sustinerea umpluturii realizat din platbande fixate cu tiranti.

7.     Dispozitivul pentru colectarea si redistribuirea lichidului; sunt structuri conice prevazute cu goluri stantate.

8.     Sistemul de tip taler pentru distributia uniforma a gazului pe sectiune.

9.     Termocuple; sunt amplasate pe inaltimea aparatului. Sunt fixate cu racorduri cu diametrul nominal Dn40.

10.  Racordurile aparatului: R1, R2, R3, R4.

R1- racordul de intrare a gazului;

R2- racordul de evacuare a lichidului;

R3- racordul de evacuare a gazului;

R4- racordul de acces al lichidului proaspat;

Se caracterizeaza prin : Pn - presiunea nominala; tipul materialului

( otelul ); tipul suprafetei de etansare; diametrul nominal.

11.  Gurile de vizitare (GV) sunt caracterizate prin diametrul nominal Dn, presiunea nominala Pn si suprafata de etansare. Sunt amplasate pe toata inaltimea aparatului.Gurile de vizitare pot fi prevazute cu capace care pot fi rabatabile pivotante sau detasabile.

12.  Umputura, este de tip inele Raschig ceramice ¾ inch.

13.  Fundatia inelara din beton armat.

Platforma betonata; 0,00 - cota platformei sau terenului amenajat

2.2 CALCULUL MECANIC DE PREDIMENSIONARE

2.2.1 DATELE TEHNICE

Calculul numarului de straturi de umplutura:

Pasul 1: Calculul volumului total de umplutura (V_U)

S = V_U ∙ m³

S - suprafata totala de contact a umpluturii;

V_u - volumul de umplutura necesar;

s_u - reprezinta suprafata specifica a umpluturii udate, [ m²/m³] reprezinta suprafata umpluturii cuprinsa intr-un volum de 1m³.

m²

= 204 m²/m³

Pasul 2 Determinarea diametrului nominal (Dn)

Q_g 60/ρ_a = m³/min

Din graficul Q_g 60/ρ_a - Dn rezulta ca diametrul nominal este de 2.22m

Pasul 3: Calculul inaltimii totale a straturilor de umplutura (H_u )

m≈19 m

Pasul 4: Determinarae numarului de straturi de umplutura (n)

dar≤ 6 m = 6 m

Fig. 3. Fundul elipsoidal al aparatului.

1 - zona cilindrica a fundului bombat elipsoidal; 2 - zona bombata propriu-zisa; SIT - suprafata interioara tehnologica; SM - suprafata mediana a peretelui de rezistenta (stabilitate); SE - suprafata exterioara; AR - axa de revolutie; CG - curba generatoare; IR - inceputul racordarii.

H_total =

H_1f^s=H+h=D_it/4+h=2220/4+60=0.615m

h - zona cilindrica a fundului = 60 mm

H_otal = 2∙0.615 + 1.5 + 4 + 2 + 5 + 2 + 5 + 2 + 5 + 2 = 29.73 m

2.2.2    ALEGEREA MATERIALELOR

Se aplica criteriul ISCIR (Inspectia de Stat pentru Cazane sub Presiune si Instalatii de Ridicat) realizeaza prescriptii tehnice de proiectare (PT - C4 - 90).

Potrivit criteriului ISCIR recipientele sunt clasificate in cinci clase de periculozitate. Clasificarea recipientelor se realizeaza in functie de parametrii tehnici (presiune, temperatura).

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

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

Tabelul 3 - Oteluri recomandate pentru a fi folosite in constructia recipientelor cald

Tabelul 4 - Oteluri recomandate pentru a fi folosite in constructia de conducte, de tevi si de alte elemente tubulare

Categoria de periculozitate aleasa a fost categoria IV.

Conform tabelului 2, a fost aleasa categoria IV: oteluri destinate tablelor de cazane si recipiente sub presiune lucrand la temperatura ambianta si ridicata (realizata de Institutul Roman de Standardizare), iar din tabelul 3 otelul ales a fost K410 conform STAS 2883/3-88(sau otel P265 GH potrivit SR- EN 10028-2)

K - oteluri destinate recipientelor care lucreaza la temperatura ambianta sau ridicata.

410 - reprezinta rezistenta la rupere minima determinata la temperatura standard normala de 20 C, exprimata in N/mm² conform STAS 2883/3-88.

2.2.3 CALCULUL DE PREDIMENSIONARE

2.2.3.1 CALCULUL REZISTENTELOR ADMISIBILE

La proiectarea aparatelor tehnologice, un element important care trebuie luat in consideratie si care in mare masura este hotarator atat pentru pretul aparatului cat si pentru modul de comportare si durabilitate in exploatare, il constituie calculul rezistentelor admisibile. Pentru efectuarea acestui calcul este necesara, pe de o parte, cunoasterea cat mai completa a conditiilor de lucru, iar pe de alta parte folosirea unor relatii de calcul cat mai corecte, stabile si verificate in conditii cat mai apropiate de cele reale. Astfel, se poate ajunge la o dimensionare exacta si in consecinta se poate ajunge la o economie de materiale, capacitatea portanta a constructiei nefiind cu nimic periclitata.

Metodele si criteriile de calcul corespunzatoare rezistentei admisibile a materialului de baza pentru solicitarea statica la intindere.

Pentru calculul rezistentelor admisibile, minimal este necesara cunoasterea urmatorilor factori: regimul de lucru al aparatului ( in special regimul de temperatura ), calitatea materialului de baza utilizat, tehnologia de executie adoptata, metodele de control folosite, caracteristicile mediilor de lucru, caracterul solicitarilor, durata de serviciu, precizia calculului (sau masuratorilor).

In tara noastra, in practica de proiectare a aparatelor tehnologice, calculul rezistentelor admisibile se efectueaza de regula pe baza unui coeficien global de siguranta. In alte tari, insa, pe langa aceasta metoda, o extindere deosebita a fost realizata de metoda de calcul la starile limita.

In calculul rezistentelor admisibile, coeficientul global de siguranta este singurul care tine seama de cea mai mare parte a factorilor variabil, si anume: varibilitatea sarcinilor in aceeasi grupare de sarcini, neuniformitatea calitatii materialului, abaterile de executie, aproximatiile de calcul, etc. Din aceasta cauza, aparatele calculate pe baza rezistentelor admisibile avand drept baza coeficientul global de siguranta, nu prezinta o securitate tehnica uniforma, nici chiar in ansamblul aceluiasi sistem.

Un factor important de care trebuie sa se tina seama in calculul rezistentelor admisibile este temperatura. Temperaturile mediilor de lucru si ale mediilor inconjuratoare de o parte si de alta a peretelui unei structuri de cele mai multe ori sunt diferite, deseori ele variind si cu lungimea sau cu diametrul aparatului respectiv.

Tabelul 5- Oteluri destinate tablelor de aparate si recipiente sub presiune pentru temperaturile ambianta si ridicata. Caracteristici mecanice (s_r s_0,2min ), in N/mm².

s_r - reprezinta rezistenta de rupere; s_r^tn = 410 N / mm²

s_r = 410 N / mm²

s_0,2min^tn - limita tehnica de curgere la temperatura standard normala, tn;

s_0,2min^tn = 205 N / mm²

s_0,2min^tm = 171 N / mm²

tm - reprezinta temperatura interioara a mediului tehnologic;

s- reprezinta rezistenta admisibila;

F - forta, [ N ];

A - aria, [ mm² ];

C_r - reprezinta coeficientul global de siguranta in raport cu rezistenta de rupere s_r = 2,4

C_c - reprezinta coeficientul global de securitate tehnologica in raport cu limita tehnica de curgere s_0,2min^tn = 1,5

s_a - reprezinta rezistenta admisibila a materialului de baza;

Figura 4 - Cordonul de sudura al materialului tehnologic

1 - materialul de baza; 2 - materialul de adaos (cordonul de sudura CS, S - sudura); ZIT - zona de influenta tehnica

In zona de influenta tehnica tensiunile mecanice sunt mult mai mari.

s_a - reprezinta rezistenta admisibila a materialului de baza;

j - coeficientul de rezistenta al sudurii sau coeficientul de calitate al sudurii, rezulta din calibrarea a cinci termeni;

k₁. k₄ sunt coeficienti de reducere;

k₁ - tine cont de tipul sudurii si modul de realizare a sudurii;

k₂ - tine cont de caracterul materialului din punct de vedere al sudabilitatii, tine seama si de metoda de tratament termic ( integral, partial sau absent );

k₃ - tine con de volumul examinarii nedistructive;

k₄ - ia in considerare metoda de incercare a imbinarii sudate.

Tabelul 6 - Valorile coeficientului de rezistenta al sudurii j

2.2.3.2 CALCULUL DE PREDIMESIONARE A MANTALEI CILINDRICE

Mantale cilindrice solicitate la presiune interioara

Mantaua cilindrica a aparatului de tip coloana este un invelis cilindric cu perete subtire, fiind respectata restrictia De/Di < 1,5.

Tinand cont de aceasta, precum si de faptul ca in cazul mantalelor cilindrice Dn s Dit, grosimea totala de perete a mantalei date se determina cu formula:

s₁ - grosimea totala a peretelui;

s - grosimea peretelui de rezistenta;

s_a - grosimea de adaos prin care se tine seama de actiunea coroziva a materialului tehnologic;

p_c - presiunea de calcul pe fiecare tronson ( I, II, III );

Di - diametrul interior al peretelui de rezistenta.

Figura 5 - Marimile constructiv-dimensionale reprezentative.

AR - axa de rezolutie; SIT - suprafata interioara tehnologica; SI - suprafata interioara a peretelui de rezistenta ( stabilitate ); SM - suprafata mediana a peretelui de rezistenta; SE - suprafata exterioara.

w_c - viteza de coroziune, w_c = 0.16 mm/an ( 1an = 8000 ore );

s_s - durata de serviciu, s_s = 100000 ore = 12.5 ani;

Determinarea presiunilor de calcul:

Pentru tronsonul I:

g_fluid - greutatea specifica a fluidului;

P_i = 16 bar = 1.6

Pentru tronsonul II:

Pentru tronsonul III:

p_u3 = 5∙ 6376.5=0.03188

Pentru tronsonul IV:

p_u4 = 5∙ 6376.5=0.03188

Pentru tronsonul V:

Figura 6 - Determinarea presiunii de calcul p_c

Determinarea grosimilor de perete:

Conform STAS 9021-80 grosimile de perete vor avea urmatoarele valori:

2.2.3.3 CALCULU DE PREDIMENSIONARE AL FUNDURILOR SI CAPACELOR APARATULUI DE TIP COLOANA

Fundurile elipsoidale solicitate la presiune interioara.

Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere dimensional, fiind executate prin ambutisare, fie dintr-un singur semifabricat, fie din segmenti preasamblati prin sudare.

Grosimea totala de perete se evalueaza cu urmatoarea formula:

in care:

y_e - este coeficientul de suprasolicitare, ale carui valori depind de simplexul dimensional H/D_m ; y_e = 1,00;

s_a - grosimea de adaos, care se determina cu urmatoarea formula:

in care s_c si s_t au semnificatiile cunoscute, iar s_t^' reprezinta grosimea de perete prin care se tine cont de sustinerea tablei in procesul tehnologic de ambutisare.

Figura 7 - Fundul ellipsoidal. Exemplificare schematica principala.

1 - zona cilindrica a fundului bombat elipsoidal; 2 - zona bombata propriu-zisa; SIT - suprafata interioara tehnologica; SM - suprafata mediana a peretelui de rezistenta (stabilitate); SE - suprafata exterioara; AR - axa de revolutie; CG - curba generatoare; IR - inceputul racordarii.

Calculul grosimii totale de perete pentru fundul superior:

Calculul grosimii totale de perete pentru fundul inferior:

2.2.3.4. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE AL SISTEMULUI DE REZEMARE

Figura 8 - Sistemul de rezemare al aparatului de tip coloana

Dip - diametrul interior al piciorului; Dii - diametrul interior al inelului; Dei - diametrul exterior al inelului; De - diametrul exterior al mantalei cilindrice; s₁^III - grosimea de perete; s_1p - grosimea de perete a mantalei cilindrice; s₁ - grosimea de perete a inelului; 1 - mantaua cilindrica a aparatului; 2 - fundul elipsoidal; 3 - mantaua cilindrica a sistemului de rezemare ( sau a piciorului de rezemare - fusta cilindrica ); 4 - inelul de rezemare cu latimea bi = 300 mm; 5 - contrainelul de rezemare cu grosimea de perete s₂ si diametrul exterior D1; 6 - nervura de rigidizare sau guseu; 7 - suruburile de ancoraj ale aparatului ( suruburi de fundatie sau buloane ); 8 - cordonul de sudura dintre mantaua cilindrica si fundul elipsoidal; 9 - cordonul de sudura in colt dintre piciorul de rezemare 3 si fundul elipsoidal 2; 10 - cordonul de sudura dintre mantaua cilindrica 3 si inelul de rezemare 4 ( sudura bilaterala in colt ); 11 - cordonul de sudura inelar in colt dintre contrainelul 5 si mantaua cilindrica 3; 12 - fundatia de beton armat ( inelara ).

Alegerea elementelor geometrice ale sistemului de rezemare:

Calculul grosimii inelului de rezemare, s₁:

Calculul grosimii contrainelului, s₂:

Calculul grosimii totale a guseului, s₃:

Determinarea numarului de suruburi, n_s:

t_s - pasul dintre suruburi;

2.3. EVALUAREA SARCINILOR SI SOLICITARILOR

CORESPUNZATOARE

2.3.1. CALCULUL SARCINILOR SI SOLICITARILOR MASICE

2.3.1.1. Greutatea mantalei cilindrice:

, unde:

k-numarul de tronsoane cu grosimea de perete constanta;

γ₀-greutatea volumica a otelului, γ₀=78.5 kN/m3

D_e , D_it , s₁ⁱ si H_i se introduce in metri.

Tronsonul I:

D_e=D_it+2×s_1stas=2220+2×30=2280mm=2.28m

H₁=1,5+4=5.5m

s₁=0.03m

;

Tronson II:

D_e2=2.22+2×0.03=2.284m

H_II=h₃+h_u2=2+5=7m

s₂=0.032m

;

Tronson III:

D_e2.284m

H_III=h₃+h_u3=2+5=7m

;

Tronson IV:

D_e4=2.29m

H_IV=7m

S₄=0.035m

;

Tronson V:

D_e5=2.29m

H_V=2m

S₅=0.035m

;

G_mtot=G_m1+G_m2+G_m3+G_m4+G_m5 = 5.15278*10⁵ N

2.3.1.2.Greutatea fundurilor elipsoidale.

-se calculeaza cu formula:

Greutatea fundului elipsoidal superior:

γ₀=78.5×10³ N/m³

sⁱ_fs=grosimea de perete a fundului superior-30mm=0.03m

D_e=D_it+2×s^s_fs=2.22+2×0.035=2.28m

D_it=2.22m

h_min=60mm=0.06m

Greutatea fundului ellipsoidal inferior:

Sⁱ_fi-grosimea de perete a fundului ellipsoidal inferior-3mm=0,035m

D_e=D_it+2×s¹_fi=2,22+2×0,038=2,29m

D_it=2,22m

h_min=60mm=0.06m

2.3.1.3.Greutatea gurilor de vizitare

Folosim gurile de vizitare cu capac pivotant , cu captuseala din otel rezistent la coroziune.

Gurile de vizitare se aseaza in dreptul suporturilor corpurilor de umplutura si la jumatatea distantei dintre doua suporturi ale corpurilor de umplutura. Mai exista o gura de vizitare asezata pe fundul superior si o gura de vizitare pe mantaua cilindrica a piciorului de rezemare.In total sunt 10 guri de vizitare.

Din tab.4.1. de la pag.75 di Pavel.a.s.s.Aparate de tip coloana. Indrumator pentru proiect de an, functie de Dn500 si p_max=16 bar. Determinam masa neteda a gurilor de vizitare:m=232kg/buc

G_GV=n_GV×m×G=10×232×9.81=2.276×10⁴ N

2.3.1.4.Greutatea piciorului coloanei

a)Greutatea inelului de rezemare care se considera ca fiind in executie masiva, neglijand gaurile suruburilor, se va calcula cu relatia:

b)Greutatea inelului superior (contrainelului):

c)Greutatea fustei (piciorul propriu-zis):

D_m^f-diametru mediu al fustei exprimat in metri:

Greutatea totala a piciorului:

2.3.1.5. Greutatea amenajariilor interioare:

a) Greutatea umpluturii:

b)Greutatea talerelor:

c)Greutatea jgheaburilor

d)Greutatea sistemului de pulverizare a fluidului

Gp=7737.58N

2.3.1.6.Greutatea produsului din coloana

a)Greutatea produsului cuprins in mantaua cilindrica:

b)Greutatea produsului cuprins in fundul ellipsoidal

2.3.1.7.Greutatea izolatiilor termice(exterioare):

Folosim un strat izolator la exterior din vata minerala, pentru protectia pe timp de iarna a aparatului.

γ_iz=greutatea volumica a izolatiei;

γ_Iz=1200 N/m3;

s_iz=grosimea izolatiei termice;

s_iz=120mm=0.12m

a)Greutatea izolatiei exterioare a mantalei cilindrice:

Tronsonul I:

TronsonII:

Tronson III:

Tronson IV:

Tronson V:

Greutatea totala a izolatiei mantalei cilindrice:

b)greutatea izolatiei termice exterioare a fundului ellipsoidal:

Fundul superior:

Fundul inferior

2.3.1.8.Greutatea podestului inelar (circular) pe un tronson de raza R

l_pc-lungimea desfasurata a podestului de lucru;

G'_pc-greutatea podestului, exprimata in N/m. Aceasta se determina din tab.4.7.de la pag.93 din Pavel, A.Aparate de tip coloana. Indrumator pentru proiecte de an.

Re-reprezinta raza exterioara a coloanei in dreptul podestului, exprimata in m;

l_pc-reprezinta latimea podestului, exprimata in m, lpc=1000mm=1 m;

α_pc-reprezinta ungiul la centru corespunzator podestului, exprimat in grade, α_pc=360⁰.

G'pc=80daN/m=800N/m

Re=De/2;

Tronsonul I:

Tronsonul II:

Tronsonul III:

Tronsonul IV:

Greutatea totala a podestului inelar:

2.3.1.9.Greutatea podestului de varf

A_pv-reprezinta aria podestului de varf;

2.3.1.10.Greutatea scarii pisica:

in care:

n_i-numarul scarilor pisica de lungime L_sp;

L_sp-lungimea scarii pisica;

G'_spi-greutatea scarii pisica, exprimata in N/m.

G'_spi=250N/m.

H_m=28,5m

G_sp=(H_m +H_if^s)×G'_sp=(28,5+0,615)×250=7278.75N

Figura 10 - Schita amplasari scarilor pisica

2.3.1.11.Greutatea dispozitivelor de ridicat

Greutatea dispozitivelor de ridicat se determina din graficul 4.4 de la pag.95 din Pavel,A.s.a. Aparate de tip coloana.Indrumar pentru proiectul de an. Acest graphic exprima relatia intre diametrul mediu al coloanei si greutatea unitara a sistemului de ridicat de tipul grinda de rulare.

Gdr=850daN/buc=8500N

2.3.1.12. Greutatea concuctelor de gaze si a altor amenajari.

Gc=50000N

2.3.1.13.Greutatea totala a aparatului.

2.4 Calculul perioadei oscilatiilor proprii ale aparatului

Calculul perioadei T1

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

Metoda analitica de integrare prezinta avantajul ca permite determinarea valorilor ordonatei fibrei medii deformate in in orice punct al acesteia, insa comporta un calcul cu atat mai laborios cu cat este mai mare numarul sarcinilor concentrate si cu cat aparatul de tip coloana prezinta mai multe trepte de variatie a rigiditatii la inconvoiere EI.

Sub actiunea fortelor orizontale, aparatele de tip coloana luceraza, in general, la inconvoiere, ca niste console si in consecinta oscilatiile lor sunt conditionate in primul rand de rigiditate proprie la inconvoiere. Totusi, solutiile constructive ale acestor aparate sunt in majoritatea cazurilor astfel alese incat nu pot fi neglijate deplasarile corespunzatoare terenului de fundatie.

Pentru coloanele cu rigiditate constanta la inconvoiere perioada proprie de vibratie se calculeaza astfel

2.5 Calculul sarcinilor si solicitarilor seismice

Pentru calculul la actiuni seismice a aparatelor cilindrice de tip coloana, se iau in seama urmatoarele ipoteze:

-sarcinile seismice pot actiona dupa oricare directie din spatiu, insa in cazul coloanei atmosferice se considera doar sarcinile seismice orizontale, fiind cele mai avantajoase.

--aparatul de tip coloana se considera ca o grinda in consola, incastrata elastic, incastrarea respectiva persupunandu-se la locul de rezemare

-sarcinile seismice au caracter conventional, considerandu-se la locul de rezemare, ca niste forte concentrate, ce actioneaza static, in centrul de greutate al tronsonului respectiv.

-greutatea coloanei se concentreaza in cateva puncte, in care scop ansamblul se tronsoneaza.

alfa- coeficientul de importanta a structurii, se alege in functie de clasele de importanta

Se va alege clasa a II-a-constructii de importanta deosebita la care se impune limitarea avariilor.

0.28 reprezinta coeficientul de calcul al plasamentului functie de zona seismica

El reprezinta raportul dintre acceleratia maxima seismice a terenului(considerata cu o perioada de revenire de circa50 ani), corespunzatoare zonei seismice de calcul si acceleratia gravitationala.

beta coeficientul de amplificare dinamica in modul r de vibratie, functie de compozitia spectrala a miscarii seismice in plasament. Se calculeaza din accelograma inregistrata. Se determina in functie de perioadele oscilatiilor proprii ale structurii Tr si de conditiile seismice ale zonei caracterizate prin perioada terenului Tc (perioada de colt).

q -factorul de comportare al structurii (factorul de modificare a raspunsului elastic in raspuns

inelastic)

l          coeficient de echivalenta (tine seama de masele diferite ale tronsoanelor)

Calculul inaltimilor

2.7 Formularea conditiilor de rezistenta si stabilitate

Verificarea rezistentei si a stabilitatii pentru sect R-R

Bibliografie

1. A. Pavel, I. Voicu, L. Rizea, C. Mateescu: " Aparate de tip coloana - indrumator pentru proiect de an", Ploiesti, 1980

2. Normativul P.100-92