Russian (CIS)English (United Kingdom)
ГлавнаяКонференцииПубликации → Разноречивость методик расчета фланцевых соединений
Разноречивость методик расчета фланцевых соединений
Проектное управление ОАО "ПРОМiК"

Название говорит само за себя. Можно только добавить – приведенный расчет представлен для фланцевых стыков из многогранных гнутых стоек (МГС), т.е. сжато-, либо растянуто-изгибаемых. Техническая литература, как и нормативная, по этому вопросу очень разноречивая и методики расчета отличаются.

В последнее десятилетие широкое развитие получило выполнение расчетов методом конечных элементов (МКЭ) на ПВЭМ. Однако наряду с уменьшением сроков выполнения и увлечения точности их расчетов эти успехи ведут, по нашему мнению, к неопределенности в результатах расчета. Неопределенность заключается в разрыве между более точными расчетными моделями (МКЭ) и эмпирическими формулами расчета заложенными НД. При этом необходимо отметить, что при выполнении дублирующих расчетов не всегда имеет место сходимости результатов.

Качественно это выглядит так. Рассмотрены методики расчета фланцевых соединений:

- Биргер И.А. Г.Б. Иосилевич "Резьбовые и фланцевые соединения"-М.: Машиностроение, 1990;

- МДС 31-4.2000 Пособие по проектированию анкерных болтов для крепления строительных конструкций и оборудования (к СНиП 2.09.03-85).

На конкретном примере фланцевого соединения (рис. 1) проведены расчеты, по выше перечисленным методикам используя ручной счет электронных таблиц, а также с привлечением программных комплексов (МКЭ) на ПВЭМ такие как «Scad» «Лира». Которые разбиты на блоки «А, Б, В, Г» в соответствии с вышеизложенными методиками (см. приложения А, Б, В, Г)

N= 4.41 тс. (расчетная нормальная сила); M= 62.09 тс*м. (расчетный изгибающий момент)


Рис. 1

А) Расчет фланцевого соединения по Биргер И.А. Г.Б. Иосилевич "Резьбовые и фланцевые соединения"-М.: Машиностроение, 1990.

Б) Определение усилий анкерных болтов фланцевого соединения по МДС 31-4.2000 Пособие по проектированию анкерных болтов для крепления строительных конструкций и оборудования (к СНиП 2.09.03-85).

В) Результаты расчета фланцевого соединения по (МКЭ) программному комплексу «Scad» исходные данные рис. 1.

Далее представлены результаты расчета по ПК «Scad» максимальное усилия в болте составляет 12 тс.; максимальные напряжения при толщине фланца 30 мм. кольцевые 2887 кгс/см2, радиальные 2174 кгс/см2.




Г) Результаты расчета фланцевого соединения по (МКЭ) программным комплексом «Лира» исходные данные рис. 1.




Основные показатели результатов расчета сведены в таблицу № 1



Таблица №1
Наименование Обозначение блоков расчета
А Б В Г
Максимальное усилие, кгс в болте от внешней нагрузке 3696 12484 12000 10822
затяжки болта 1441 0 0 0
Полное усилие в болте, кгс 5137 12484 12000 10822
Диаметр болта, мм 24 24 24 -
Толщина фланца, мм 18 - 30 -
Напряжения, кгс/см2 изгиба в опасном сечении фланца 677 - - -
в фланце 2415 - - -
кольцевое - - 2887 -
радиальное - - 2174 -
 Nx в фланце - - - 380
 Txy в фланце - - - 720

Ключевые положения результатов расчетов сформулированы в виде постулатов для удобства конструктивной и иной критики.

1. Речь идет о фланцевых соединениях, а не о креплении анкерными болтами строительных конструкций и оборудования к железобетонным и прочим элементам (фундаментам и т д.) по пособию к СНиП 2.09.03-85. Почему-то именно полученные усилия в болтах по этому пособию конструктора используют для принятия решений по фланцевым соединениям.

2. По совершенно непонятной мотивации происходит деление применимости методик изложенных в строительной, машиностроительной технической литературе и НД. Что касается методики машиностроительной литературы, используемой в данном расчете (как бы не характерно для строительных конструкций), то речь все-таки идет о теории напряжения в фланцевом соединении.

3. Ручные расчеты фланцевого соединения – действительно, присутствующего (Рис.1) в конструкции представленного расчета, с учетом переменной податливости дает уменьшение усилия в болте почти в два раза чем с учетом по постоянной податливости

(Биргер И.А. Г.Б. Иосилевич "Резьбовые и фланцевые соединения"-М.: Машиностроение, 1990.).

4. Ручные расчеты (пособие к СНиП) и расчеты, проведенные по ПК «Scad» «Плита» и т.п., лишь подтверждают, сходимость результатов задачи изначально отличающей от действительной.

5. Не корректная постановка задания при проведении расчетов по ПК «Scad», лишь подтверждают, не сходимость результатов задачи изначально отличающей от действительной (фланцевого соединения) т.е граничными условиями закрепления, типом задания конечного элемента, а так же податливости (жесткости) их соединения.

6.1 Возможность использования высокопрочных болтов без предварительного натяжения (СНиП II-23-81* т. 5 примечание) лишь не оправдано завышают стоимость их и повышают податливость стягиваемых элементов, чем увеличивают дополнительные нагрузки на болт.

6.2 Контактную податливость можно не учитывать, если шероховатость поверхности стыковых деталей не выше Rz=40 мкм и рабочая нагрузка на одиночное соединение меньше или равна (0,5-0,6) силы затяжки (предварительного натяжения).

6.3 При неудовлетворительном прилегании деталей по стыку податливость промежуточных деталей значительно превышает расчетную. Сильная затяжка (предварительное натяжение) приводит к более плотной посадке (речь не идет о фракционности соединения), что снижает дополнительные нагрузки именно на болт.

6.4 Результаты исследований показали, что описанная схематизация приемлема для соединений с тонкими, податливыми при изгибе фланцами. В этом случаи расчет удовлетворительно согласуется с экспериментом при высоких напряжениях затяжки 0,5-0,7 предела текучести материала болта, и такой внешней нагрузке, при которой происходит лишь небольшое раскрытие стыка.

7. Что касается затяжки болтов (предварительного натяжения). При выполнении работ в полевых условиях, исходя из возможностей применения плоских гаечных ключей длинной

20-25 см., с удлинением плеча до 48 см., могут создать давление на рукоятку ключа не более

100 даН, предварительная затяжка болта М24 может достигнуть с учетом двух рабочих No=2*100*48/2.4=4000 даН.

8. Если деформации изгиба появляются при нагружении соединения, никакие эмпирические рекомендации не позволят достаточно эффективно оценить изгибную податливость промежуточных деталей, которая нелинейно зависит от действующих усилий.

Вашему вниманию были представлены расчеты фланцевого соединения носящий дискуссионный характер. Расчеты, блок «Б» (по пособию к СНиП), для случая анкерных болтов ведут к неоправданно большим запасам при сравнении результатами расчета блока «А». Сопоставлять результаты расчетов блока «А2» с результатами расчета блоков «В, Г» считаем не корректно в силу не соответствии в постановках задач (граничные условия).

Так же представляем результаты расчета по ПК «ANSYS» исходные данные рис. 1, которые не вошли в выше представленную таблицу, но представляющие собой определенный характер для дискусий.




 



Фото-11
Монтаж
Фото-11
Фото-9
Монтаж
Фото-9


Сейчас 143 гостей онлайн
Применение полимерных стоек, как опор ВЛ, в ближайшие 10 лет:
 
Locations of visitors to this page