Komin stalowy

Wykonała: Patrycja Pułaniak

Lokalizacja: Katowice

1. Opis techniczny

Wysokość terenu: 280m n.p.m.

I – strefa wiatrowa

II – strefa śniegowa

1. Opis techniczny

Przeznaczenie:

odprowadzanie

gazów

spalinowych

powstających w wyniku spalania oleju opałowego.

Geometria:

Wysokość: 120m

Średnica wylotowa: 3m

Oś czopucha: 7,5m nad poziomem terenu

Temperatura wlotowa gazów: 250

0

C

Stal: S355J0W ( stare 10HA )

Izolacja termiczna: wełna mineralna Rockwool gr. 5cm

Osłona zewnętrzna trzonu: blacha ocynkowana gr.5mm

Komin wolnostojący, jednoprzewodowy

1. Opis techniczny

2. Warianty konstrukcyjne

Wariant I

Wariant II

Wariant III

Wariant I

2. Warianty konstrukcyjne

Komin z odciągami na dwóch poziomach:

- Poziom I na wysokości 50m

- Poziom II na wysokości 80m

Każdy z poziomów składa się z trzech odciągów,
rozmieszczonych względem siebie co 120

o

Odciągi:

-Liny T6x19+A o nominalnej
średnicy 22mm i wytrzymałości
na rozciąganie 1800MPa

Wariant II

2. Warianty konstrukcyjne

Komin podparty za pomocą konstrukcji wsporczej ramowej:

- Podparcie jest realizowane poprzez trójnóg, który
stanowią pełnościenne kształtowniki walcowane.

- Miejsce przyłożenia podparcia znajduje się na
wysokości 60m i realizuje się pośrednio poprzez
obwodowy pierścień skrzynkowy.

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

- Ciśnienie wiatru działające na powierzchnie zewnętrzne konstrukcji

pe

p

e

c

q

w





- Wartość szczytowa ciśnienia prędkości wiatru

b

e

m

v

p

q

z

c

z

v

z

I

z

q

















)

(

)

(

2

1

)]

(

7

1

[

)

(

2



- Gęstość powietrza

3

25

,

1

m

kg





- Średnia prędkość wiatru

bo

o

r

m

v

z

C

z

C

z

v







)

(

)

(

)

(

gdzie:



bo

v

bazowa prędkość wiatru



)

(z

C

r

współczynnik chropowatości



)

(z

C

o

współczynnik rzeźby terenu

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

s

m

v

bo

22





)

(z

C

o

współczynnik rzeźby terenu

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Intensywność turbulencji

)

(z

I

v

)

ln(

)

(

)

(

)

(

o

o

l

m

v

v

z

z

z

C

k

z

v

z

I









max

min

z

z

z





dla

)

(

)

(

min

z

I

z

I

v

v



dla

min

z

z 

m

z

2

min



m

z

200

max





v



średnie odchylenie standardowe

l

b

r

v

k

v

k









gdzie:



b

v



r

k

współczynnik terenu zależny od wysokości chropowatości

bazowa prędkość wiatru



l

k

współczynnik turbulencji

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4



r

k

współczynnik terenu



b

v

bazowa prędkość wiatru

07

,

0

,

)

(

19

,

0

II

o

o

r

z

z

k 

m

z

II

o

05

,

0

,



m

z

o

05

,

0



19

,

0



r

k

o

b

season

dir

b

v

c

c

v

,









dir

c



season

c

współczynnik kierunkowy
współczynnik sezonowy

s

m

v

b

22

22

0

,

1

0

,

1









s

m

k

v

k

l

b

r

v

18

,

4

0

,

1

22

19

,

0



















v



średnie odchylenie standardowe

l

b

r

v

k

v

k









3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Stąd:

Wariant I

Wariant II

Dla z = 0m

Dla z=50m

Dla z=80m

Dla z=120m

24

,

0

)

( 

z

C

r

32

,

1

)

( 

z

C

r

42

,

1

)

( 

z

C

r

53

,

1

)

( 

z

C

r

Dla z = 0m

Dla z=60m

Dla z=120m

24

,

0

)

( 

z

C

r

36

,

1

)

( 

z

C

r

53

,

1

)

( 

z

C

r

Dla z = 0m

Dla z=50m

Dla z=80m

Dla z=120m

s

m

z

v

m

28

,

5

22

0

,

1

24

,

0

)

(









s

m

z

v

m

04

,

29

22

0

,

1

32

,

1

)

(









s

m

z

v

m

24

,

31

22

0

,

1

42

,

1

)

(









s

m

z

v

m

57

,

33

22

0

,

1

53

,

1

)

(









s

m

z

v

m

28

,

5

22

0

,

1

24

,

0

)

(









s

m

z

v

m

92

,

29

22

0

,

1

36

,

1

)

(









s

m

z

v

m

57

,

33

22

0

,

1

53

,

1

)

(









Dla z = 0m

Dla z=60m

Dla z=120m

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Wariant I

Dla z = 0m

Dla z=50m

Dla z=80m

Dla z=120m

79

,

0

28

,

5

18

,

4

)

(

)

(

min







z

v

z

I

m

v

v



14

,

0

04

,

29

18

,

4

)

50

(

)

50

(







m

v

m

I

m

v

v



13

,

0

24

,

31

18

,

4

)

80

(

)

80

(







m

v

m

I

m

v

v



13

,

0

57

,

33

18

,

4

)

120

(

)

120

(







m

v

m

I

m

v

v



Wariant II

Dla z = 0m

Dla z=60m

Dla z=120m

14

,

0

92

,

29

18

,

4

)

60

(

)

60

(







m

v

m

I

m

v

v



79

,

0

28

,

5

18

,

4

)

(

)

(

min







z

v

z

I

m

v

v



13

,

0

57

,

33

18

,

4

)

120

(

)

120

(







m

v

m

I

m

v

v



3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Wariant I

Wariant II

Wartość szczytowa prędkości wiatru na różnych wysokościach:

)

(

2

1

)]

(

7

1

[

)

(

2

z

v

z

I

z

q

m

v

p















Dla z = 0m

Dla z=50m

Dla z=80m

Dla z=120m

Dla z = 0m

Dla z=60m

Dla z=120m

kPa

q

p

114

,

0

28

,

5

25

,

1

2

1

]

79

,

0

7

1

[

)

0

(

2















kPa

Pa

q

p

043

,

1

61

,

1043

04

,

29

25

,

1

2

1

]

14

,

0

7

1

[

)

50

(

2

















kPa

Pa

q

p

182

,

1

1

,

1182

24

,

31

25

,

1

2

1

]

13

,

0

7

1

[

)

80

(

2

















kPa

Pa

q

p

345

,

1

3

,

1345

57

,

33

25

,

1

2

1

]

13

,

0

7

1

[

)

120

(

2

















kPa

Pa

q

p

114

,

0

78

,

113

28

,

5

25

,

1

2

1

]

79

,

0

7

1

[

)

0

(

2

















kPa

Pa

q

p

108

,

1

8

,

1107

92

,

29

25

,

1

2

1

]

14

,

0

7

1

[

)

60

(

2

















kPa

Pa

q

p

345

,

1

3

,

1345

57

,

33

25

,

1

2

1

]

13

,

0

7

1

[

)

120

(

2

















3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Współczynnik ciśnienia zewnętrznego dla walców kołowych:









o

p

pe

c

c

,

gdzie:



o

p

c

,

współczynnik ciśnienia zewnętrznego walca kołowego
współczynnik wpływu swobodnego końca







5

,

1

)

5

,

1

(

0

,

1











pe

c

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Obciążenie wiatrem
(wartości charakterystyczne):

(wartości obliczeniowe):

Dla z = 0m

Dla z=50m

Dla z=80m

Dla z=120m

Wariant I

kPa

w

e

216

,

0

)

5

,

1

(

144

,

0











kPa

w

e

565

,

1

)

5

,

1

(

043

,

1











kPa

w

e

773

,

1

)

5

,

1

(

182

,

1











kPa

w

e

018

,

2

)

5

,

1

(

345

,

1











Wariant II

Dla z = 0m

Dla z=60m

Dla z=120m

kPa

w

e

324

,

0

5

,

1

216

,

0











kPa

w

e

348

,

2

5

,

1

565

,

1











kPa

w

e

660

,

2

5

,

1

773

,

1











kPa

w

e

026

,

3

5

,

1

018

,

2











kPa

w

e

216

,

0

)

5

,

1

(

144

,

0











kPa

w

e

662

,

1

)

5

,

1

(

108

,

1











kPa

w

e

018

,

2

)

5

,

1

(

345

,

1











kPa

w

e

324

,

0

5

,

1

216

,

0











kPa

w

e

493

,

2

5

,

1

662

,

1











kPa

w

e

026

,

3

5

,

1

018

,

2











3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Redukcja cech mechanicznych stali:

0

int

int

)

(

004

,

0

D

V

T

T

k

T

ext







gdzie:



















i

o

i

i

i

i

z

n

o

o

ext

o

g

r

r

k

s

m

v

m

D

C

T

C

T









1

1

/

12

0

,

3

32

250

int

int

C

T

0

026

.

0

0

,

3

12

)

32

250

(

82

,

0

004

.

0















82

.

0



k

C

k

T

T

T

T

n

ext

s

0

int

int

240

32

82

,

0

)

32

250

(

250

)

(





















Temperatura ścianki rury:

T

r

= 147

0

C (dla oleju

opałowego)

T

w

= 240

0

C (temperatura na

wylocie)

warunek kwasowego punktu rosy :
temperatura przewodu na wylocie nie może
być niższa od kwasowego punktu rosy T

r

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Wariant I

Wariant II

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Wariant I

Wariant II

3. Obciążenie wiatrem wg PN-EN 1991-1-4

Wariant I

Wariant II

4. Porównanie wariantów

Zestawienie zużycia
stali:

Komin z odciągami

Element:

masa [kg]

cena [zł/kg]

Razem [zł]

Kołnierz (stal HA)

89075

8,97

800 000

 

mb [m]

cena [zł/mb]

Razem [zł]

Odciągi

483

10,77

5 202

 

 

∑

805 202

Komin w trójnogu

Element:

masa [kg]

cena [zł/kg]

Razem [zł]

Kołnierz (stal HA)

178 740

8,97

1 603 310

Podpory HEB 300 (stal S235)

22 815

2,4

54 756

∑

1 658 066

4. Porównanie wariantów

Zagospodarowany obszar
terenu:

Wariant I

Wariant II

A

o

= 7238,02 m

2

= 0,72 ha

A

o

= 2827,35 m

2

= 0,30 ha

Zużycie
stali

Obszar
terenu

Prostota
montażu

Rozkład sił
wewnętrznyc
h

Powierzchnia
malowania
powłokami
antykorozyjnymi

Wariant I

Wariant II

5. Wybór wariantu

Wariant I

Wariant II

[1] Sieczkowski J. „Zagadnienia projektowania konstrukcyjno-budowlanego
zakładów przemysłowych” : Oficyna Wydawnicza PWr, Wrocław 2006

[2] Rykaluk K. „Konstrukcje stalowe: kominy, maszty, wieże” : Oficyna
Wydawnicza PWr, Wrocław 2004

[3] Meller M., Pacek M. „Kominy przemysłowe” : Oficyna Wydawnicza
Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 2007

[4] PN-93/B-03201 – Konstrukcje stalowe. Kominy. Obliczenia i
projektowanie.

[5] Internet

6. Literatura