Расчет колонной дымовой трубы 30 метров

Данный отчет содержит результаты расчета несущих конструкций металлической дымовой трубы (чертежи марки КМ находятся тут)

Расчеты произведены в расчетном комплексе SCAD версии 11.3.1.1.

1. Исходные данные.

 Цель настоящей работы состоит в расчётном обосновании конструктивных решений, принимаемых при проектировании металлической дымовой трубы.

Предварительно была принята пространственная цилиндрическая оболочка, защемленная в основании. Итогом данного расчета станет проверка общей прочности и устойчивости конструкции на соответствие нормам проектирования.

Расчёт выполнен с использованием программного комплекса SCAD версии 11.3.1.1.

Используемый программный комплекс позволяет реализовать прочностные и деформативные расчёты методом конечных элементов на конечно-элементной модели.

1.1. Описание конструктивной схемы сооружения.

Конструктивная схема – пространственная цилиндрическая оболочка, защемленная в основании.

Пространственный цилиндр представляет собой набор 4-х угольных КЭ оболочки (№44).

Оболочка защемляется в основании болтами через опорную пластину.

Болты замоделированы как стержни, жестко заделанные в основании и шарнирно сопряженные с опорной плитой.

Опорная плита замоделирована как стержень плоской формы. Плита жестко сопряжена с оболочкой трубы.

2. Методика расчёта.

2.1. Общие данные

Расчет выполнен с помощью расчетного комплекса  SCAD. Данный расчетный комплекс реализует конечно-элементное моделирование статических и динамических расчетных схем, проверку устойчивости, выбор невыгодных сочетаний усилий, подбор арматуры железобетонных конструкций, проверку несущей способности стальных конструкций. В данной пояснительной записке описаны лишь фактически использованные при расчете выше названного объекта возможности расчетного комплекса SCAD.

Расчет прочности здания проводился в пространственной постановке.

2.2. Краткая характеристика методики расчетов

В основу расчетов положен метод конечных элементов с использованием в качестве основных неизвестных перемещений и поворотов узлов расчетной схемы. В связи с этим идеализация конструкции выполнена в форме, приспособленной к использованию этого метода, а именно: система представлена в виде набора тел стандартного типа (стержней, пластин, оболочек и т.д.), называемых конечными элементами и присоединенных к узлам.

Тип конечного элемента определяется его геометрической формой, правилами, определяющими зависимость между перемещениями узлов конечного элемента и узлов системы, физическим законом, определяющим зависимость между внутренними усилиями и внутренними перемещениями, и набором параметров (жесткостей), входящих в описание этого закона и др.

Узел в расчетной схеме метода перемещений представляется в виде абсолютно жесткого тела исчезающе малых размеров. Положение узла в пространстве при деформациях системы определяется координатами центра и углами поворота трех осей, жестко связанных с узлом. Узел представлен как объект, обладающий шестью степенями свободы - тремя линейными смещениями и тремя углами поворота.

Все узлы и элементы расчетной схемы нумеруются. Номера, присвоенные им, следует трактовать только, как имена, которые позволяют делать необходимые ссылки.

Основная система метода перемещений выбирается путем наложения в каждом узле всех связей, запрещающих любые узловые перемещения. Условия равенства нулю усилий в этих связях представляют собой разрешающие уравнения равновесия, а смещения указанных связей - основные неизвестные метода перемещений.

В общем случае в  пространственных конструкциях в узле могут присутствовать все шесть перемещений:

1 - линейное перемещение вдоль оси X;

2 - линейное перемещение вдоль оси Y;

3 - линейное перемещение вдоль оси Z;

4 - угол поворота с вектором вдоль оси X (поворот вокруг оси X);

5 - угол поворота с вектором вдоль оси Y (поворот вокруг оси Y);

6 - угол поворота с вектором вдоль оси Z (поворот вокруг оси Z).

Нумерация перемещений в узле (степеней свободы), представленная выше, используется далее всюду без специальных оговорок, а также используются соответственно обозначения X, Y, Z, UX, UY и UZ для обозначения величин соответствующих линейных перемещений и углов поворота.

В соответствии с идеологией метода конечных элементов, истинная форма поля перемещений внутри элемента (за исключением элементов стержневого типа) приближенно представлена различными упрощенными зависимостями. При этом погрешность в определении напряжений и деформаций имеет порядок (h/L)^k, где h — максимальный шаг сетки; L — характерный размер области. Скорость уменьшения ошибки приближенного результата (скорость сходимости) определяется показателем степени k, который имеет разное значение для перемещений и различных компонент внутренних усилий (напряжений).

2.3. Расчетная схема.

 - Системы координат. 

 Для задания данных о расчетной схеме могут быть использованы различные системы координат, которые в дальнейшем преобразуются в декартовы. В дальнейшем для описания расчетной схемы используются следующие декартовы системы координат:

   -  Глобальная правосторонняя система координат XYZ, связанная с расчетной схемой;

  -  Локальные правосторонние системы координат , связанные с каждым конечным элементом.

- Тип схемы.

Расчетная схема определена как система с признаком 5. Это означает, что рассматривается система общего вида, деформации которой и ее основные неизвестные представлены линейными перемещениями узловых точек вдоль осей X, Y, Z  и поворотами вокруг этих осей.

- Количественные характеристики расчетной схемы.

Расчетная схема характеризуется следующими параметрами:

         - шифp схемы                                         Труба

         - поpядок системы уpавнений              4968

         - шиpина ленты                                     4506

         - количество элементов                        928

         - количество узлов                                852

         - количество загpужений                     6

         - плотность матpицы                           100%

 тип оптимизации ленты уравнений: 10

метод решения системы уравнений: 2                       

точность разложения матрицы: 12                      

точность решения собственной проблемы: 4                       

точность контроля решения системы уравнений: 10                      

Характеристики стали: "C255"