РУКОВОДЯЩИЙ документ

РАМЫ БЛОКОВ. МЕТОДЫ РАСЧЕТА

РД 26-18-7-88

.УТВЕРЖДАЮ

Начальник ЦКБН " 4i" tusV.Tj^

Группа Г43

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

РАМЫ КЛОКОВ.    РД    26-18-7-88

МЕТОДЫ РАСЧЕТА

Дата введения 01.01.89

Настоящий руководящий документ устанавливает нормы и методы расчета на прочность и жесткость рам открытых блоков, оснований боксов, предназначенных для газовой и нефтяной промышленности, а также требования к проектированию (для расчётов на ЭВМ).

Настоящий руководящий документ не распространяется на рамы блочно-комплектного оборудования с движущимися или вращающимися частями, вызывающими динамические нагрузки и колебания конструкций (блоки насосов).

Методика ручного расчёта приведена в справочном приложении 5.

	о 1 1 * -1-i—o 4 /,.*&-/	/
/
	Черт. 5.
Значения коэффициентов В- определяются по формулам :
к	768 №(/, * (f{ ' $*У] (для черт. 5а)		(19)
%=	7f 4)J (ляя черт.	56)	(20)
и	± [ni -1) -Ч/Л /4 - (1*. 1*)] че^-	5в)	(21)
I.-	i.b. Условие жесткости продольных балок имеет вид:
	'Г + i<J,' У J 2UU		(22)

1.5* Расчет на прочность поперечных и дополнительных балок.

1.5.1.    поперечные балки в общем случае могут состоять из несколь ких соединенных по длине балок и при расчете на прочность рассматриваются, как шарнирно опёртые по концам.

1.5.2.    для поперечных балок могут использоваться следующие профили: двутавр, швеллер, неравнополочный уголок.

1.5.8. Поперечные балки рассчитываются на следующие виды нагрузок: при подъеме блока и при гидроиспытании. При установке блока в районах с сейсмичностью 7, 8, 9, 10 баллов учитывается так же сейсмическая нагрузка.

1.6.4. При расчете на прочность расчетный изгибающий момент определяется по формуле :

«р -^р»“1 ^MCT.J “ги ’• “си!    ^Ш)

где: ^_СТв= М /71 ах ^д ~ Расчетный момент при подъеме;

М _тах- максимальный момент от нагрузок, приложенных на балку;

К_д= 1,1 - коэффициент динамичности;

Мр _и - расчетный момент от нагрузок на балку при гидроиспыта-

* *    ,П1

нии; M_nf =

Мен “ Расчетный момент при сейсмических перегрузках в рабочих условиях.

^wch ^{= М}тах ^сн К.„- коэффициент сейсмичности приведен в таблице 1.

СН

1.5.5. Расчет изгибающих моментов в сечениях поперечной балки построен для наиболее часто встречающихся случаев нагружения (черт. 6).

I ³

?

L

Черт. 6

I*5.6. В случае нагрузки отличной от указанных схем черт.6 она монет быть приведена к одной из показанных на черт. 6. При ; необходимости расчет может быть проведен по аналогии с расчетом г продольных балок для случая опирания балки по концам (подразделы !    1,3, 1.4).

1.5.7.    При расчете поперечных балок должны удовлетворяться уело*

| вия прочности:    „

I    g- = ik. z [(j J + 2Ю Mia    (24)

4s

V/°- суммарный момент сопротивления при изгибе поперечной I балки.

1.5.8.    В соответствии со схемой нагрузки (черт. 6) значения расчетных моментов определяются по следующим формулам:

М/-х)

max

1.6. Расчет жесткости поперечных и дополнительных балок

1.6.1.    При расчете на жесткочть поперечных и дополнительных балок должно выполняться условие:

•/=£ ['-/I = 0,Qj5    (29)

где:    */■    - прогиб поперечной связи от действующих нагрузок.

1.6.2.    прогиб балок от действующих нагрузок определяется по

формуле :

/ = ^mBct ;.//»;    ]    (зо)

где:    •/    -    прогиб при подъеме ;

■j_fu - прогиб при гидроиспитании;

- прогиб при сейсмических воздействиях.

1.6.3.    Определение прогибов для трех названных условий осуществляется с учетом повышения величин расчетных нагрузок умножением

на коэффициенты:

для подъема блока - на К_д=1,1 I

для сейсмических воздействий - на К_сн (табл.1)

1.6.4.    значения прогибов для схем нагрузок черт, б определяются по формулам:

(для черт. 6а)

F_PJl    (для    черт.66)

(для черт. 6в)

(для черт. 6г )

Значения коэффициентов Ьр , _eF^ вычисляются по формулам (16) или (17) в зависимости от координат приложения нагрузок.

Значение коэффициента ?<j, определяется по одной из формул : (19), (20) и (31) в зависимости от координат начала и конца приложения распределенной нагрузки.

ровочный и поверочный.

Параметры вида расчета задаются раздельно для цапф и продоль- | ных (поперечных) балок, что позволяет проводить смешанный расчет рамы.

2_в3. В программе предусмотрены три вида оптимизации:

1)    оптимизация по типу профиля поперечных и дополнитель- j ных балок ;

2)    оптимизация по металлоемкости продольных балок рамы;

8) оптимизация с целью получения минимальной высоты рамы

2.3.1. Первый вид оптимизации служит для подбора поперечных ! (дополнительных) балок наименьшей массы для размещения оборудо -вания. Используются следующие виды профилей: швеллер, двутавр и

■

! неравнополочный уголок.

Ориентация про.ллей по отношению к вертикально действующей j нагрузке показана на черт. 0.

i    ’

х i    X    *    Хл    X

i

Черт. 9.

2.3.2.    Второй вид оптимизации служит для подбора продольных балок рамы с целью получения минимальной массы рамы.

2.3.3.    Третий вид оптимизации введен для случая ограничения высоты рамы ввиду ограничения габаритов блока в целом при пере -возке транспортом.

2.4.    Результаты работы программы печатаются на АЦПУ (алфавитно-цифровом печатающем устройстве) на листах формата А4. Печать включает в себя вывод входной информации, результатов расчета продольных, поперечных балок, цапф или подбор ушек.

2.5.    Перечень выводимых на АЦПУ параметров дан в обязательном приложении I.

2.6.    В результатах расчета приводится также характеристика блока в целом, включая в себя координаты цафп (ушек), центра мае сы, массу блока, массу рамы, величину наибольшего расчетного мо мента и габариты рамы.

2.7.    Программа расчета рам адатпирована на ЭВМ следующих ти пов: ВС ЭВМ оистема ОСЕС версия 4.1. и выше; ЭВМ серии СМ, в сре де ОСРВ версия 2.1. и выше; объем оперативной памяти на ВС ЭВС не более 110 Кбайт; на СМ ЭВМ не более 60 Кбайт.

2.8.    Алгоритм программы расчета рам и пояснения к нему | приведены в обязательном приложении 2.

I. МЕТОД РАСЧЕТА riA ПРОЧНОСТЬ И ЖЕСТКОСТЬ РАМ.

ПРОГРАММА РАСЧЕТА

I.I. Общие положения

1.1.1.    Расчет рам основан на методе расчета балок, нагруженных произвольной нагрузкой. Произвольная нагрузка представляется совокупностью конечного числа сосредоточенных сил и распределенных нагрузок.

1.1.2.    При расчете рамы определяются:

1)    сортамент проката и количество продольных, поперечных и дополнительных связей;

2)    сортамент труб цапф или несущих ушек.

1.1.8. Программа для ЗЬМ по расчету рам предусматривает два вида расчетов: проектировочный и поверочный.

1.1.4.    Проектировочный расчет проводится с оптимизацией по массе рамы или по ограничению ее высоты. При этом осуществляется автоматизированный выбор сортамента проката по каждой балке с одновременным выбором их количества.

1.1.5.    Сортамент проката на основе которого программа выбирает необходимый профиль, удовлетворяющий условиям прочности и жесткости приведен в справочном приложении 3 (табл. 1-4).

1.1.6.    Расчет труб цапф приводится по нормальным и касательным напряжениям.

1.1.7.    Поверочный расчет введен для следующих случаев:

1) для ранее спроектированных рам при изменении масс находящегося на ней оборудования; установки блока в сейсмических районах, отличных от проектных и т.п.;

3 . ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ

3.1.    Рама представляет собой сварную опорную конструкцию, предназначенную для транспортировки, монтажа и эксплуатации блока.

3.2.    Рамы служат для размещения и окончательной фиксации в заводских условиях взаимного расположения оборудования, обслуживающих площадок, арматуры, обвязочных трубопроводов, приборов и средств автоматизации, входящих в состав блока.

3.3.    Рамы предназначаются для повышения уровня заводской готовности оборудования.

3.4.    Рамы выполняются из двутавров, швеллеров, уголков, труб, листа и содержат строповые устройства в виде цапф или несущих ушек.

3.5.    Рамы должны проектироваться в соответствии с требованиями настоящего руководящего документа и ОСТ 26-02-758-79.

3.6.    Несущая часть рамы должна выполняться из двутавров, швеллеров, уголков; цапфы для строповки и ушки - из труб и листовой стали. См.черт.10.

3.7. Материал деталей рамы и требования к нему в зависимости от средней температуры самой холодной пятидневки должны выбираться в соответствии с ОСТ 26-02-758-79.

3.8.    Габариты рамы должны быть кратными модулю 200. Дополнительные связи, вводимые для удобства расположения элементов оборудования, могут иметь длину, выбираемую конструктивно.

3.9.    Рамы могут выполняться без утеплителя и с утеплителем. Нижнее основание утепленной рамы должно быть обшито стальным листом толщиной 2 мм.

3.10.    В качестве продольных балок должны применяться двутавры и швеллера или их комбинации.

ail. Поперечные балки цапф должны выполняться из швеллеров. Поперечные промежуточные и дополнительные связи должны выполняться из двутавров, швеллеров и уголков.

3.12. Выбор проката должен осуществляться на основании расчета на прочность и жесткость в соответствии с разделом I.

2) при расчете рам, элементы блоков которых мовут быть также несущими конструкциями совместно с рамой. Например, трубопроводы, жесткость которых соизмерима с жесткостью самой рамы.

IЛ.Ь.Результаты расчета выводятся на АЦПУ на формате А4 с нумерацией листов и обозначением документа. Автоматизация оформления расчета составляет 70$.

I.I.9. Программа адаптирована на ВС ЭВМ и СМ ЭВМ. Язык програм-! мирования ФОРТРАН-4.

1.2. Постановка задачи расчета рам.

1.2.1. задача расчета каркаса рамы разделяется на два этапа: расчет продольных балок; расчет поперечных и дополнительных балок.

1.2.2.    па иервом этапе производится расчет и выбор числа продольных балок и профиля проката для них.

1.2.3.    Продольные балки рассчитываются для трех видов:

1)    опирание рамы по концам ;

2)    опирание рамы по центру массы блока ;

В) подъем блока.

1.2.4.    для удовлетворения условий прочности и жесткости продольных балок и рационального размещения по ширине рамы их чис-

j ло целесообразно принимать от 2 до 6 штук.

увеличение числа продольных балок приводит к росту массы рамы, но позволяет уменьшить ее высоту, что иногда бывает необходимо при транспортировке.

при отсутствии ограничений по высоте рамы, целесообразно ис-! пользовать прокат с большими номерами, что позволяет уменьшить | металлоемкость рам.

1.2.5.    В основу расчета продольных балок положена статически

] определимая балка нагруженная комбинацией распределенных и сосредоточенных нагрузок.

1.2.11.    допускаемые нормальные напряжения принимаются для углеродистых и низколегированных сталей по СНИП Л-26-81.

1.2.12.    Допускаемые касательные напряжения используемые для расчета цалр принимаются равными ['С 1 - 0,6*fiTJ

1.2.13. при расчете рамы в условиях опираяия учитывается коэффициент К^= 1,2.

^К1 = ^кд ^ = 1.1'i.i = 1»2 К =1,1 - коэффициент динамичности при транспортировке или подъеме блока ;

K^I.I - коэффициент перегрузки.

I.2.i4. При расчете подъема учитывается коэффициент - 1,6.

К_Д*К_В* К_с = I,м. 1-1,3 = 1,6 , где К_с=1,3 - коэффициент неравномерности нагрузки стропов.

1.2.15.    Максимальный допустимый прогиб элементов рамы (продольных, поперечных и дополнительных балок) принимается равными

t j\ = L/200

где L -длина рассчитываемой балки

1.2.16.    1/.инимальная длина стропы определяется с учетом расстояния между цапфами (ушками) и предельным допустимым углом между ветвями строп у крюка равным 90°.

1.2.17.    при расчете рам блоков устанавливаемых в районах с сейсмичностью 7 баллов и выше, поперечные и дополнительные балки рассчитываются с учетом коэффициента сейсмичности ^ксн* Значение Кен выбирается, из таблицы 1.

• Сейсмичность в баллах	7	: -8 9 ! 10
Коэффициент сейсмичности,Кен	1,1	1,2 1,4 ! 1,8

Таблица I.

|

РД 26-18-7-88

С.6

1.8. Расчет продольных балок рамы на прочность.

1.3.1. Схема нагрузок действующих на продольные балки представлена на черт. 3.

* г

1

л

('• п,

А »    1    I    I    v    ₀i    г    I    М    *    I    1

)i,i

j"T“t ₂ ? Т I р ! I 1.1 7

Oi

Hr

Черт. Зо

Ц . 4 - координаты цапф (ушвк) рамы;

dj_. ...» a;. ..., Од - координаты мест приложения сосредоточенных нагрузок Р_1#Р₂,    Р^*    ; (£ =1,2,3, ..., р ).

Hj, ...# Hj , ..., Н,_л - координаты начала равномерно-распределенной нагрузки интенсивности , ... ,^*(^=1,2, ...,/77 )

Kj, ..., К : , ... , координаты конца участков равномерно--распределенной нагрузки.

А. - длина рамы (длина продольных балок).

Х_с - координата центра массы блока.

ij, - равномерно-распределенная нагрузка действующая по всей длине рамы.

1.3.2. Координата центра тяжести блока определяется по форму

ле (1):

V _ c,b-LP>lPiO;<V-%(^Kr^Hj) _ш

О----Р~~А~---^---^U;

^Р+Ъ,^р' ⁴

1.8.3.    Координаты приложения нагрузок и расположения цапф должны отсчитываться от одной базы. За базу рекомендуется принимать любой из концов продольных балок. ( А или В, черт. 3).

1.3.4.    Опорные реакции при опирании рамы по концам определи -ются по формулам:

Ь точке начала координат:

Р -    (Рб+Рр) (А* -Хс)

^А    А/

для точки конца рамы    (2)

j> _ (Рб + Рр) • Хс

где Рб - нагрузка от массы блока без рамы ;

Р_п - нагрузка от массы рамы блока.

1.3.5.    Составляющую усилий канатов каждой из ветвей стропов определяем по формулам (3) :

р - (Рб+Рр) ( Ь -Хс) . р, ₌ (Рб-t-Pp) (Хс- )    ₍₃₎

¹    (, - i,    ’ ²    L -1,

1.3.6.    Координата опасного сечения при опирании блока в цент-рв массы совпадает со значением Хс.

1.3.7.    Координаты наиболее опасного сечения продольных балок при опирании блока по концам балок определяется исходя из условия экстремума изгибающего момента при перезжвающей силе равной нулю.

лая этого продольные балки разбиваются на " I " отрезков границами которых являются координаты: начала и конца рамы, начала и конца распределенных нагрузок, точек приложения сосредоточенных нагрузок. Аалее для каждого отрезка с границами в точках Х^;

вычисляются значения перерезывающих сил:

ha каждом участке экстремум изгибающего момента возможен в двух случаях:

I) на границе перехода от участка к участху;

В) в произвольной точке оси балок в пределах одного участка.

При использовании.. ЭВМ, выбор координат экстремума на каждом участке, соответствующих первому случаю, производится путем сравнения знаков величин перерезывающих сил на границе ?. и ( £ +1) участков. В случае, если знак перерезывающей силы поменяется при переходе через границу участков, значение координаты этой границы запоминается.

Во втором случае для наличия экстремума необходимо условие, что бы в пределах участка, за исключением границ, имелась бы равномерно-распределенная нагрузка

5- А- - У /и*а 'НЛ . 2-    /    %

Y —

^Ло--

(6)

ifft' ./-г.

£ /;✓ O'¹

В этом случае координата экстремума определяется по формуле:

JHaKH /    ;    / символическая запись, которая означает

следующее: если выполняется условие стоящее под чертой, то член ряда учитывается в выражении.

1.3.8. Определение координаты наибольшего изгибающего момента (x_Q) между цапфами при подъеме блока производится аналогично п.1.3.7, для двух случаев по формулам (4), (5), (6). для этого рассматриваются только участки балок лежащие между цапфами. При

РД 26-18-7-88

С.9

/4

этом вместо составляющей Рд в выражениях (4), (5), (6) подставляются:

г * * г, у

в выражение (5) и (6)    Л**,

/ у_л?кц,

1,3.9. Определение максимального изгибающего момента при установке блока на неровную площадку производится по формулам (7) и (8) для двух случаев.

При опирании по концам:

/    /у    /    /77    /    ^    /77    ^

М =    ,    A⁴'frA    Hj)    +Z    /«1-с.ft Л-Г (?)

*    *-//„></,    ^j    <t^s1*₀>Cj    '<>    </

При опирании в центре масс блока:

м'=£ М(*с-СЬ) ' Z    /^cs*^£    ' **

О

(8)

в формуле (4)

> с/,    ,/*г    V    >М‘    ^    &    </-t    ><

1.3.10.    Расчетный момент при опирании блока на неровную площадку определяется по формуле :

ьу K^maxjbi'; M"j    (9)

1.3.11.    При строповке блока наибольший изгибающий момент может возникнуть в области цапф или в промежутке между цапфами с координатой Х₀ (см. п.1.3.8.).

величина расчетного изгибающего момента при подъеме определяется по формуле:

Мр= Kg'max^Mj-; Mg; My]    (10)

где изгибающий момент в зоне первой цапфы определяется следующим образом:

// / ^ ^

М- ,Z а -<v) * 2 А^- (i, - Kj-r- Z . Л гс . Ц - /су)^к    (и)

¹ с^:/ Ь >*;    *    *    /*!    Ч>& '<*    4

Изгибающий момент в районе второй цапфы:

“2=    <'гЧ)- £$Ы-fi'$)%/<*&^ ^и>

Наибольший изгибающий момент в промежутке между цапфами в точке с координатой Хо :