Opis techniczny

1. Przedmiot opracowania.

Przedmiotem niniejszego pracowania jest projekt techniczny stalowego komina przemysłowego, który zostanie wykonany dla zakładu przemysłowego w Katowicach. Geometrię oraz niezbędne parametry zamieszczono w dalszej części opracowania.

2. Cel i zakres opracowania.

Celem niniejszego opracowania jest sporządzenie analizy porównawczej dwóch wariantów stalowego komina przemysłowego o zadanej wysokości. Analiza dwóch schematów podparcia, ma na celu wybranie wariantu najbardziej korzystnego pod względem ekonomicznym. Dla wybranego wariantu przeprowadza się pełne obliczenia statyczne.

Zakres niniejszego opracowania obejmuje :

• opis techniczny

• rozeznanie literaturowe dt. konstrukcji i zasad projektowania kominów stalowych

• projekt wstępny dla dwóch wariantów stanowiący podstawę analizy porównawczej

• projekt techniczny wybranego wariantu

• sporządzenie rysunków wykonawczych dla wybranych elementów konstrukcji

3. Podstawa opracowania.

Podstawą formalną niniejszego opracowania jest temat z przedmiotu „BUDOWNICTWO PRZEMYSŁOWE I” wydany przez dra inż. Piotra Berkowskiego reprezentującego Zakład Metod Komputerowych Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej.

Podstawą merytoryczną niniejszego opracowania są :

• Rykaluk K. „Konstrukcje stalowe: kominy, maszty, wieże” : Oficyna Wydawnicza PWR, Wrocław 2004

• Ciesielski R. „Kominy stalowe: poradnik projektanta konstrukcji metalowych” Arkady, Warszawa 1982,

• Włodarczyk W. „Kominy stalowe, konstrukcje metalowe cz. II” : Arkady, Warszawa 1992

• PN-93/B-03201 - Konstrukcje stalowe. Kominy. Obliczenia i projektowanie

• PN-90/B-03200 - Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie

• PN-77/B-02011 - Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie wiatrem

4. Opis techniczny.

1. Lokalizacja.

Projektowany komin znajdować będzie się w Katowicach. Wysokość terenu nad poziomem morza wynosi 280,00 metry. Komin projektowany będzie w I-wszej strefie wiatrowej i w I-wszej strefie śniegowej.

2. Przeznaczenie.

Projektowany komin stalowy będzie miał za zadanie odprowadzać gazy spalinowe powstające w wyniku spalania oleju opałowego w zakładzie produkcyjnym w Katowicach.

3. Geometria komina.

Na podstawie ustaleń Wydziału Ochrony Środowiska Urzędu Wojewódzkiego komin projektowany jest na wysokość 150m. Średnica wylotowa komina wynosi 2500mm. Oś czopucha umieszczona będzie 7.45 metra nad poziomem terenu. Komin zostanie wykonany ze stali S355J0W ( stare oznaczenie 10HA). Przyjęto ubytek korozyjny w ilości 0, 4mm/rok, więc w czasie użytkowania założono 10*0,4 =4mm. Komin projektuje się jako wolnostojący, jednoprzewodowy. Zakłada się, że ciąg zostanie wymuszony poprzez wentylator, a temperatura wlotowa gazów wynosić będzie 250oC. Komin ocieplony zostanie wełną mineralną Rockwool grubości 5cm, umieszczoną na zewnątrz komina, osłoniętą blachą ocynkowaną grubości 5mm.

Wyznaczenie prędkości przepływu spalin:

Prędkość empiryczna, dla której nie występuje cofanie spalin do wnętrza komina:

Potrzebna prędkość gwarantująca odprowadzenie zadanej ilości gazów:

Przyjęto ciąg sztuczny, utrzymujący przepływ spalin na poziomie: v=12m/s.

4. Warianty konstrukcyjne komina.

Wariantem I, który rozpatrywano, jest komin z odciągami na dwóch poziomach. I poziom zlokalizowany jest na wysokości z=65m ponad przyległym terenem. II poziom odciągów zlokalizowany jest na wysokości z=120m ponad przyległym terenem. Każdy z poziomów składa się z trzech odciągów, rozmieszczonych względem siebie co 120^o (w rzucie).

Wariant II, przedstawia komin, podparty za pomocą konstrukcji wsporczej ramowej w części dolnej. Podparcie jest realizowane poprzez trójnóg, który stanowią pełnościenne kształtowniki walcowane. Miejsce przyłożenia podparcia znajduje się na wys. 60m. i realizuje się pośrednio poprzez obwodowy pierścień skrzynkowy.

5. Opis budowy.

Elementy wysyłkowe przygotować w warsztacie montażowym zgodnie z od­po­wie­dni­mi­ rysunkami warsztatowymi. Elementy przywieźć na plac budowy odpowiednio zabezpieczone, tak aby nie doznały uszkodzeń w czasie transportu. Tam przy użyciu dźwigów ustawić i zapewnić geometryczną niezmienność tymczasowymi podporami i stężeniami. Prace wykonywać zgodnie z projektem montażowym. Elementy montować z należytą starannością, w razie potrzeby poszczególne etapy prac montażowych kontrolować dokonując pomiarów geodezyjnych. Do minimum ograniczyć spawanie konstrukcyjne. Stosować połączenia śrubowe przewidziane w projekcie technicznym.

6. Zabezpieczenia antykorozyjne.

Powierzchnie stalowe muszą być odpowiednio zabezpieczone antykorozyjnie. Elementy wysyłkowe zabezpieczyć w warsztacie przez śrutowanie, a następnie przez pokrycie powłokami malarskimi. Przewidziano, że na placu budowy nie ma potrzeby dokonywania zabezpieczeń antykorozyjnych elementów nośnych.

7. Składowanie.

Elementy stalowe powinny być składowane i przygotowywane w miejscach nie narażających je na działanie niekorzystnych warunków atmosferycznych.

8. Przepisy BHP i p.poż. .

Wymagane jest spełnienie następujących warunków podczas wykonywania i montażu konstrukcji komina stalowego :

• personel techniczny budowy, członkowie brygad montażowych oraz operatorzy powinni być przeszkoleni w zakresie technologii montażu konstrukcji

• wskazane wyżej osoby bezpośrednio przed rozpoczęciem montażu obiektu powinny być dokładnie zaznajomione z technologią jego montażu i ściśle przestrzegać sygnalizacji

• w obrębie terenu montażu i zasięgu maszyn montażowych

• przed rozpoczęciem montażu należy wyznaczyć i wygrodzić strefy niebezpieczne

• należy stosować odpowiednią odzież ochronna w raz ze sprzętem zabezpieczającym przy pracach na wysokościach

• spawać elementy mogą wyłącznie spawacze z uprawnieniami

• niedozwolona jest praca zespołu montażowego ponad innymi brygadami lub zespołami pracującymi jednocześnie na obiekcie.

2. Wstępne obliczenia przyjętych wariantów.

2.1. Komin stalowy z odciągami w dwóch poziomach.

2.1.1. Wyznaczenie grubości trzonu stalowego:

2.1.1.1. Oszacowanie wielkości obciążenia wiatrem:

p_k= q_k*C_te*C_e*C_x*D_z*β,

przyjęto:

q_k=0,25kPa- I strefa wiatrowa

C_te=0,8 - dla czasu eksploatacji komina t_e=10lat

C_e=1,5+0,004z

dla z=150m:

C_e=1,5+0,004*150=2,1

C_x=0,7 - powierzchnia zewnętrzna gładka

D_z=2,64

Współczynnik dynamicznych porywów wiatru:

,

a) współczynnik szczytowej wartości obciążenia:

Podstawowy okres drgań własnych komina z dwoma poziomami odciągów:

0,73s

b) współczynnik ekspozycji (dla rodzaju terenu A):

c) współczynnik chropowatości terenu (dla rodzaju terenu A):

r=0,08

d) współczynnik oddziaływania turbulentnego o częstościach pozarezonansowych:

e)współczynnik oddziaływania turbulentnego o częstościach rezonansowych:

-
-współczynnik rozmiarów konstrukcji

- prędkość wiatru na wierzchołku komina

- dla terenu A

- jak dla współczynnika dyn. porywów wiatru

- dla okresu użytkowania: 10lat

-
- współczynnik energii porywów wiatru

-
- logarytmiczny dekrement tłumienia aerodynamicznego

-dla strefy wiatrowej: I

- dla strefy wiatrowej: I

- współczynnik oporu aerodynamicznego dla powierzchni gładkiej komina

- dla okresu użytkowania: 10lat

1242.31/m

-

Stąd:

-obciążenie wiatrem na wys.150m:

-obciążenie wiatrem na wys. 0m:

2.1.1.2. Redukcja cech mechanicznych stali:

Grubość izolacji termicznej (spełnienie wymogu, aby temperatura przewodu na wylocie nie była niższa od kwasowego punktu rosy Tr):

,

gdzie,

Temperatura ścianki rury Ts:

Cechy mechaniczne stali:

2.1.1.3. Wyznaczenie sztywności podpór sprężystych:

Przyjęto liny:
, o nominalnej średnicy 22mm i wytrzymałości na rozciąganie: 1800MPa. Uwzględniając zalecenie:

, wyznaczono wstępny naciąg lin odciągów:

-sztywność pozioma lin pierwszego poziomu odciągów:

-sztywność pozioma lin drugiego poziomu odciągów:

2.1.1.3. Wyznaczenie grubości trzonu (Robot Millennium):

Obliczenia przeprowadzono dla kierunku działania wiatru: III. Otrzymujemy wówczas najniekorzystniejszy rozkład sił wewnętrznych w odciągach - rozciągany jest jedynie 1 odciąg nachylony pod kątem 30⁰ do kierunku działania wiatru. Odciągi zamodelowano jako kable o naciągu wstępnym S₀=68.7kN

Na podstawie analizy otrzymano maksymalne maksymalne wartości sił przekrojowych oraz wytężenie elementów:

M_max=6685,21kNm

N_max=2171,55kN

Pręt	Profil	Materiał	Wytęż.	Przypadek
1	Kołnierz	STAL HA	0.81	3 KOMB1
2	Kołnierz	STAL HA	0.39	3 KOMB1
3	Kołnierz	STAL HA	0.11	3 KOMB1
4	Odciąg	STAL	0.23	3 KOMB1
5	Odciąg	STAL	0.23	3 KOMB1
6	Odciąg	STAL	0.41	3 KOMB1
7	Odciąg	STAL	0.22	1 KOMB1
8	Odciąg	STAL	0.47	3 KOMB1
9	Odciąg	STAL	0.22	1 KOMB1

Porówanie wartości sił rozciągających w odciągach dla kombinacji (c. stały+wiatr):

Pręt	Wartość siły w odciągu
7	11.10kN
9	6.53kN
4	71.94kN
5	73.87kN
6	128.35kN
8	148.23kN

Maksymalne ugięcie wierzchołka komina od obciążeń charakterystycznych:

Ugięcie dopuszczalne:

Sprawdzenie warunku:

warunek spełniony

2.1.1.4.Przyjęcie grubości trzonu oraz warstw składowych:

Ostatecznie przyjęto przekrój trzonu:

Grubość blachy trzonu przyjęto: t=18mm

Grubość izolacji termicznej przyjęto: t=50mm

Grubość blachy ocynkowanej przyjęto: t=5mm

2.2. Komin stalowy z odciągami w dwóch poziomach.

2.2.1. Wyznaczenie grubości trzonu stalowego:

2.2.1.1. Oszacowanie wielkości obciążenia wiatrem:

p_k= q_k*C_te*C_e*C_x*D_z*β,

przyjęto:

q_k=0,25kPa- I strefa wiatrowa

C_te=0,8 - dla czasu eksploatacji komina t_e=10lat

C_e=1,5+0,004z

dla z=150m:

C_e=1,5+0,004*150=2,1

C_x=0,7 - powierzchnia zewnętrzna gładka

D_z=2,64

Współczynnik dynamicznych porywów wiatru:

,

a) współczynnik szczytowej wartości obciążenia:

Podstawowy okres drgań własnych z podporą sztywną w części dolnej:

b) współczynnik ekspozycji (dla rodzaju terenu A):

c) współczynnik chropowatości terenu (dla rodzaju terenu A):

r=0,08

d) współczynnik oddziaływania turbulentnego o częstościach pozarezonansowych:

e)współczynnik oddziaływania turbulentnego o częstościach rezonansowych:

-
-współczynnik rozmiarów konstrukcji

- prędkość wiatru na wierzchołku komina

- dla terenu A

- jak dla współczynnika dyn. porywów wiatru

- dla okresu użytkowania: 10lat

-
- współczynnik energii porywów wiatru

-
- logarytmiczny dekrement tłumienia aerodynamicznego

-dla strefy wiatrowej: I

- dla strefy wiatrowej: I

- współczynnik oporu aerodynamicznego dla powierzchni gładkiej komina

- dla okresu użytkowania: 10lat

1242.31/m

-

Stąd:

-obciążenie wiatrem na wys.150m:

-obciążenie wiatrem na wys. 0m:

2.1.1.2. Redukcja cech mechanicznych stali:

Grubość izolacji termicznej (spełnienie wymogu, aby temperatura przewodu na wylocie nie była niższa od kwasowego punktu rosy Tr):

,

gdzie,

Temperatura ścianki rury Ts:

Cechy mechaniczne stali:

2.2.1.3. Wyznaczenie grubości trzonu (Robot Millennium):

Obliczenia przeprowadzono dla kierunku działania wiatru: III. Otrzymujemy wówczas najniekorzystniejszy rozkład sił wewnętrznych. W obliczeniach pominięto wpływ podpory ściskanej (zakłada się, że ulegnie sprężystemu wyboczeniu). Całą siłę (odpowiednio większą) przeniosą natomiast podpory rozciągane. Uwzględniając wpływ ściskania w podporze, otrzymywano przeciążenie 20-krotne (współczynnik niesteczności ogólnej przy ściskaniu przyjmował bardzo niskie wartości, ze względu na dużą rozpiętość elementu: 60m).

Na podstawie analizy otrzymano maksymalne wartości sił przekrojowych oraz wytężenie elementów. W obliczeniach nie uwzględniano podpory usytuowanej po stronie zawietrznej (ściskanej), zakładając jej sprężyste wyboczenie.

M_max=8881,57kNm

N_max=1216,13kN

Pręt	Profil	Materiał	Wytęż.	Przypadek
1 Pręt_1	Kołnierz	STAL HA	0.83	3 KOMB1
2 Pręt_2	Kołnierz	STAL HA	0.64	3 KOMB1
3 PrętBW_3	HEA 550	STAL	0.66	3 KOMB1
4 PrętBW_4	HEA 550	STAL	0.95	3 KOMB1

Maksymalne ugięcie wierzchołka komina od obciążeń charakterystycznych:

Ugięcie dopuszczalne:

Sprawdzenie warunku:

warunek spełniony

2.2.1.4.Przyjęcie grubości trzonu oraz warstw składowych:

Ostatecznie przyjęto przekrój trzonu:

Grubość blachy trzonu przyjęto: t=20mm

Grubość izolacji termicznej przyjęto: t=50mm

Grubość blachy ocynkowanej przyjęto: t=5mm

3. Porównanie wariantów. Wybór wariantu.

3.1. Zestawienie zużycia stali:

Klasyfikacji dokonano w oparciu o aktualne ceny stali konstrukcyjnej, pobrane z katalogów producentów stali. Sumaryczny koszt zestawiono w tabeli poniżej dla obydwu wariantów:

Komin z odciągami
Element:	masa [kg]	cena [zł/kg]	Razem [zł]
Kołnierz (stal HA)	167 578	8,97	1503175
	mb [m]	cena [zł/mb]	Razem [zł]
Odciągi	648	10,77	6979
		∑	1 510 154
Komin w trójnogu
Element:	masa [kg]	cena [zł/kg]	Razem [zł]
Kołnierz (stal HA)	186 346	8,97	1671524
Podpory HEA 550 (stal S235)	29880	2,4	71712
		∑	1 743 236

3.2. Zagospodarowany obszar terenu:

Klasyfikacji dokonano w oparciu o pole powierzchni terenu, które niezbędne jest do wykonania i prawidłowej ekspolatacji komina:

- komin z odciągami:

A_o=1.7ha

- komin w trójnogu:

A_o=0.27ha

3.3. Wybór wariantu:

Wybrano do dalszych obliczeń wariant komina z odciągami ze względów:

- mniejszy koszt

- korzystniejszy rozkład sił wewnętrznych

Zakład Fizyki Budowli i KMP Wrocław, 10.06.2009r.

Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

Politechnika Wrocławska

Budownictwo Przemysłowe I

Komin stalowy jednoprzewodowy

Projekt techniczny

Rok akademicki: Wykonał:

2008/2009 Piotr Stawiński

Nr albumu: 147858

Założenie projektowe:

Analizowano II sytuacje obliczeniowe zgodnie z polskim normatywem dotyczącym projektowania kominów:

a) Kombinacja podstawowa SGN w II sytuacji obliczeniowej:

- obciążenie stałe,

-obciążenie wiatrem w linii jego działania, odpowiadające całkowitem czasowi użytkowania

-obciążenie technologiczne

b) Kombinacja podstawowa SGN w I sytuacji obliczeniowej:

- obciążenie stałe, przy czym ciężar własny trzonu komina należy zwiększyć o połowę naddatku korozyjnego

- obciążenie wiatrem w linii jego działania dla trzyletniego okresu eksploatacji

- obciążenie technologiczne

1. II sytuacja projektowa SGN:

1.1. Zestawienie obciążeń:

1.1.1. Obciążenie ciężarem własnym:

-trzon stalowy:

-izolacja termiczna:

-blacha ocynkowana:

-ciężar pomostów:

-ciężar całkowity:

1.1.2. Obciążenie wiatrem:

p_k= q_k*C_te*C_e*C_x*D_z*β,

q_k=0,25kPa- I strefa wiatrowa

C_te=0,8 - dla czasu eksploatacji komina t_e=10lat

C_e=1,5+0,004z

dla z=150m:

C_e=1,5+0,004*150=2,1

C_x=0,7 - powierzchnia zewnętrzna gładka

D_z=2,64

Współczynnik dynamicznych porywów wiatru:

,

a) współczynnik szczytowej wartości obciążenia:

Podstawowy okres drgań własnych komina z dwoma poziomami odciągów:

0,73s

b) współczynnik ekspozycji (dla rodzaju terenu A):

c) współczynnik chropowatości terenu (dla rodzaju terenu A):

r=0,08

d) współczynnik oddziaływania turbulentnego o częstościach pozarezonansowych:

e)współczynnik oddziaływania turbulentnego o częstościach rezonansowych:

-
-współczynnik rozmiarów konstrukcji

- prędkość wiatru na wierzchołku komina

- dla terenu A

- jak dla współczynnika dyn. porywów wiatru

- dla okresu użytkowania: 10lat

-
- współczynnik energii porywów wiatru

-
- logarytmiczny dekrement tłumienia aerodynamicznego

-dla strefy wiatrowej: I

- dla strefy wiatrowej: I

- współczynnik oporu aerodynamicznego dla powierzchni gładkiej komina

- dla okresu użytkowania: 10lat

1169.2kg/m

-

Stąd:

-obciążenie wiatrem na wys.150m:

-obciążenie wiatrem na wys. 0m:

1.1.3. Obciążenie zmęczeniowe:

Sprawdzono warunek prędkości krytycznej:

- dla komina jednoprzewodowego

- (trzon+ocieplenie+blacha ocynkowana)

- warunek niespełniony

Zgodnie z PN-93/B-03201 obciążenie zmęczeniowe można pominąć gdy komin ma odciągi. Z tego wzlędu pomimo, iż warunek prędkości krytycznej nie został spełniony obciążenie zmęczeniowe w płaszczyźnie prostopadłej do działania wiatru pominięto w dalszych obliczeniach.

1.2. Redukcja cech mechanicznych stali:

Grubość izolacji termicznej (spełnienie wymogu, aby temperatura przewodu na wylocie nie była niższa od kwasowego punktu rosy Tr):

,

gdzie,

Temperatura ścianki rury Ts:

Cechy mechaniczne stali:

1.3. Wyznaczenie sztywności podpór sprężystych:

Przyjęto liny:
, o nominalnej średnicy 22mm i wytrzymałości na rozciąganie: 1800MPa. Uwzględniając zalecenie:

, wyznaczono wstępny naciąg lin odciągów:

-sztywność pozioma lin pierwszego poziomu odciągów:

-sztywność pozioma lin drugiego poziomu odciągów:

1.4. Sprawdzenie Stanu Granicznego Nośności komina

Sprawdzenia stanu granicznego nośności dokonano w programie Robot Millennium. Odciągi zamodelowano jako kable o wyznaczonej z obliczeń sile naciągu wstępnego.

Numerację prętów oraz węzłów pokazano na rysunku poniżej:

Obwiednia sił wewnętrznych (od obciążeń obliczeniowych):

Pręt/Węzeł/Przypadek	FX (kN)	FY (kN)	FZ (kN)	MX (kNm)	MY (kNm)	MZ (kNm)
1/ 1/ 8	2262,40>>	101,34	1,25	0,0	-238,18	6321,19
1/ 2/ 1	1271,06<<	0,0	-0,08	0,0	-14,72	0,0
1/ 1/ 8	2262,40	101,34>>	1,25	0,0	-238,18	6321,19
1/ 1/ 1	1984,95	0,0<<	-0,08	0,0	-9,42	0,0
1/ 1/ 8	2262,40	101,34	1,25>>	0,0	-238,18	6321,19
1/ 1/ 9	2235,67	0,0	-0,08<<	0,0	-9,42	0,0
1/ 1/ 1	1984,95	0,0	-0,08	0,0>>	-9,42	0,0
1/ 1/ 1	1984,95	0,0	-0,08	0,0<<	-9,42	0,0
1/ 1/ 9	2235,67	0,0	-0,08	0,0	-9,42>>	0,0
1/ 1/ 8	2262,40	101,34	1,25	0,0	-238,18<<	6321,19
1/ 1/ 8	2262,40	101,34	1,25	0,0	-238,18	6321,19>>
1/ 1/ 1	1984,95	0,0	-0,08	0,0	-9,42	0,0<<
2/ 2/ 8	1276,23>>	76,94	2,85	0,0	-156,97	2636,07
2/ 3/ 1	508,24<<	0,0	0,27	0,0	-0,00	0,0
2/ 2/ 8	1276,23	76,94>>	2,85	0,0	-156,97	2636,07
2/ 3/ 8	580,31	-12,08<<	2,85	0,0	0,00	803,40
2/ 2/ 8	1276,23	76,94	2,85>>	0,0	-156,97	2636,07
2/ 2/ 4	1156,43	0,0	0,27<<	0,0	-14,72	0,0
2/ 2/ 1	1112,30	0,0	0,27	0,0>>	-14,72	0,0
2/ 2/ 1	1112,30	0,0	0,27	0,0<<	-14,72	0,0
2/ 3/ 8	580,31	-12,08	2,85	0,0	0,00>>	803,40
2/ 2/ 8	1276,23	76,94	2,85	0,0	-156,97<<	2636,07
2/ 2/ 8	1276,23	76,94	2,85	0,0	-156,97	2636,07>>
2/ 2/ 1	1112,30	0,0	0,27	0,0	-14,72	0,0<<
3/ 3/ 9	379,59>>	0,0	0,00	0,0	-0,00	0,0
3/ 4/ 8	-0,00<<	-0,00	0,00	0,0	0,00	0,00
3/ 3/ 8	379,59	53,04>>	0,00	0,0	-0,00	803,39
3/ 4/ 8	-0,00	-0,00<<	0,00	0,0	0,00	0,00
3/ 3/ 8	379,59	53,04	0,00>>	0,0	-0,00	803,39
3/ 3/ 2	329,48	40,80	-0,00<<	0,0	0,00	618,00
3/ 3/ 1	329,49	0,0	0,00	0,0>>	-0,00	0,0
3/ 3/ 1	329,49	0,0	0,00	0,0<<	-0,00	0,0
3/ 4/ 8	-0,00	-0,00	0,00	0,0	0,00>>	0,00
3/ 3/ 8	379,59	53,04	0,00	0,0	-0,00<<	803,39
3/ 3/ 8	379,59	53,04	0,00	0,0	-0,00	803,39>>
3/ 3/ 1	329,49	0,0	0,00	0,0	-0,00	0,0<<
4/ 5/ 9	-68,15>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
4/ 2/ 8	-72,56<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
5/ 6/ 9	-67,77>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
5/ 3/ 8	-74,78<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
6/ 8/ 9	-68,15>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
6/ 2/ 8	-130,78<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
7/ 2/ 1	-69,14<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
8/ 10/ 9	-67,77>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
8/ 3/ 8	-151,68<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
9/ 11/ 8	-5,95>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
9/ 3/ 9	-69,55<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak

OBLICZENIA KONSTRUKCJI STALOWYCH

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

NORMA: PN-90/B-03200

TYP ANALIZY: Weryfikacja prętów

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GRUPA:

PRĘT: 1 PUNKT: 1 WSPÓŁRZĘDNA: x = 0.00 L = 0.00 m

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

OBCIĄŻENIA:

Decydujący przypadek obciążenia: 8 KOMB1 (1+4)*1.10+2*1.30

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

MATERIAŁ: STAL HA

fd = 256.00 MPa E = 195000.00 MPa

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PARAMETRY PRZEKROJU: Kołnierz

h=254.0 cm

b=254.0 cm Ay=1265.130cm2 Az=1265.130cm2 Ax=1872,389cm2

tw=1.8 cm Iy=11339391.757 cm4 Iz=11339391.757 cm4 Ix=22678783.514 cm4

tf=1.8 cm Wely=89286.549 cm3 Welz=89286.549 cm3

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SIŁY WEWNĘTRZNE I NOŚNOŚCI:

N = 2262.40 kN My = -238.18 kN*m Mz = 6321.19 kN*m Vy = 101.34 kN

Nrc = 5789.74 kN Mry = 16460.02 kN*m Mrz = 16460.02 kN*m Vry = 5775.94 kN

Mry_v = 16460.02 kN*m Mrz_v = 16460.02 kN*m Vz = 1.25 kN

KLASA PRZEKROJU = 4 By*Mymax = -238.18 kN*m Bz*Mzmax = 6321.19 kN*m

Vrz = 5775.94 kN

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PARAMETRY ZWICHRZENIOWE:

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PARAMETRY WYBOCZENIOWE:

względem osi Y:
względem osi Z:

Ly = 65.00 m Lambda_y = 0.39 Lz = 65.00 m Lambda_z = 0.39

Lwy = 65.00 m Ncr y = 51653.22 kN Lwz = 65.00 m Ncr z = 51653.22 kN

Lambda y = 72.90 fi y = 0.97 Lambda z = 72.90 fi z = 0.97

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

FORMUŁY WERYFIKACYJNE:

N/(fi*Nrc)+By*Mymax/(fiL*Mry)+Bz*Mzmax/Mrz = 0.40 + 0.01 + 0.38 = 0.80 < 1.00 - Delta z = 0.97 (58)

Vy/Vry = 0.02 < 1.00 Vz/Vrz = 0.00 < 1.00 (53)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Profil poprawny !!!

Stan graniczny nośności został spełniony.1.5. Sprawdzenie Stanu Granicznego Użytkowania komina:

Obwiednia przemieszczeń (od obciążeń charakterystycznych):

Węzeł/Przypadek	UX (cm)	UY (cm)	UZ (cm)	RX (Rad)	RY (Rad)	RZ (Rad)
1/ 1	0,0>>	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
1/ 1	0,0<<	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
1/ 1	0,0	0,0>>	0,0	0,0	0,0	0,0
1/ 1	0,0	0,0<<	0,0	0,0	0,0	0,0
1/ 1	0,0	0,0	0,0>>	0,0	0,0	0,0
1/ 1	0,0	0,0	0,0<<	0,0	0,0	0,0
1/ 1	0,0	0,0	0,0	0,0>>	0,0	0,0
1/ 1	0,0	0,0	0,0	0,0<<	0,0	0,0
1/ 1	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0>>	0,0
1/ 1	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0<<	0,0
1/ 1	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0>>
1/ 1	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0<<
2/ 10	0,4789>>	-31,8932	-0,3962	0,008	0,000	0,0
2/ 4	0,1069<<	0,0	-0,3948	0,0	0,000	0,0
2/ 1	0,1069	0,0>>	-0,3805	0,0	0,000	0,0
2/ 10	0,4789	-31,8932<<	-0,3962	0,008	0,000	0,0
2/ 1	0,1069	0,0	-0,3805>>	0,0	0,000	0,0
2/ 10	0,4789	-31,8932	-0,3962<<	0,008	0,000	0,0
2/ 10	0,4789	-31,8932	-0,3962	0,008>>	0,000	0,0
2/ 1	0,1069	0,0	-0,3805	0,0<<	0,000	0,0
2/ 10	0,4789	-31,8932	-0,3962	0,008	0,000>>	0,0
2/ 4	0,1069	0,0	-0,3948	0,0	0,000<<	0,0
2/ 1	0,1069	0,0	-0,3805	0,0	0,000	0,0>>
2/ 1	0,1069	0,0	-0,3805	0,0	0,000	0,0<<
3/ 10	1,4827>>	-86,3599	-0,5633	0,011	0,000	0,0
3/ 4	0,3692<<	0,0	-0,5609	0,0	0,000	0,0
3/ 1	0,3693	0,0>>	-0,5408	0,0	0,000	0,0
3/ 10	1,4827	-86,3599<<	-0,5633	0,011	0,000	0,0
3/ 1	0,3693	0,0	-0,5408>>	0,0	0,000	0,0
3/ 10	1,4827	-86,3599	-0,5633<<	0,011	0,000	0,0
3/ 10	1,4827	-86,3599	-0,5633	0,011>>	0,000	0,0
3/ 1	0,3693	0,0	-0,5408	0,0<<	0,000	0,0
3/ 10	1,4827	-86,3599	-0,5633	0,011	0,000>>	0,0
3/ 4	0,3692	0,0	-0,5609	0,0	0,000<<	0,0
3/ 1	0,3693	0,0	-0,5408	0,0	0,000	0,0>>
3/ 1	0,3693	0,0	-0,5408	0,0	0,000	0,0<<
4/ 10	2,0874>>	-119,4162	-0,5819	0,011	0,000	0,0
4/ 4	0,5306<<	0,0	-0,5795	0,0	0,000	0,0
4/ 1	0,5307	0,0>>	-0,5585	0,0	0,000	0,0
4/ 10	2,0874	-119,4162<<	-0,5819	0,011	0,000	0,0
4/ 1	0,5307	0,0	-0,5585>>	0,0	0,000	0,0
4/ 10	2,0874	-119,4162	-0,5819<<	0,011	0,000	0,0
4/ 10	2,0874	-119,4162	-0,5819	0,011>>	0,000	0,0
4/ 1	0,5307	0,0	-0,5585	0,0<<	0,000	0,0
4/ 10	2,0874	-119,4162	-0,5819	0,011	0,000>>	0,0
4/ 4	0,5306	0,0	-0,5795	0,0	0,000<<	0,0
4/ 1	0,5307	0,0	-0,5585	0,0	0,000	0,0>>
4/ 1	0,5307	0,0	-0,5585	0,0	0,000	0,0<<

Maksymalne ugięcie wierzchołka komina od obciążeń charakterystycznych:

Ugięcie dopuszczalne:

Sprawdzenie warunku:

warunek spełniony

Stan Graniczny Użytkowania został spełniony.

2. I sytuacja projektowa SGN:

Zakłada się że komin znajduje się w końcowej fazie użytkowania, a jego trzon uległ wpływowi korozji w stopniu odpowiadającemu zagrożeniu korozyjnemu.

2.1. Prognozowane ubytki korozyjne:

S=+2 - komin odprowadzać będzie spaliny węgla lub ropy

S=+2 - konstrukcja komina stwarza warunki do wykroplenia lokalnego w obszarach mostków termicznych, jakimi są połączenia kołnierzowe segmentów komina

S=-2 - stosuje się stal o zwiększonej odporności na korozję

2.2. Zestawienie obciążeń:

2.2.1. Obciążenie ciężarem własnym:

-trzon stalowy (uwzględnienie ubytku korozyjnego):

-naddatek korozyjny:

-izolacja termiczna:

-blacha ocynkowana:

-ciężar pomostów:

-ciężar całkowity:

2.2.2. Obciążenie wiatrem:

p_k= q_k*C_te*C_e*C_x*D_z*β,

q_k=0,25kPa- I strefa wiatrowa

C_te=0,65 - dla czasu eksploatacji komina t_e=3lata

C_e=1,5+0,004z

dla z=150m:

C_e=1,5+0,004*150=2,1

C_x=0,7 - powierzchnia zewnętrzna gładka

D_z=2,64

Współczynnik działania dynamicznych porywów wiatru przyjęto jak dla II sytuacji obliczeniowej:

Stąd:

-obciążenie wiatrem na wys.150m:

-obciążenie wiatrem na wys. 0m:

2.2.3. Obciążenie zmęczeniowe:

Przyjęto jak dla II sytuacji obliczeniowej

2.2. Redukcja cech mechanicznych stali:

Przyjęto jak dla II sytuacji obliczeniowej

2.3. Wyznaczenie sztywności podpór sprężystych:

Przyjęto jak dla II sytuacji obliczeniowej

2.4. Sprawdzenie Stanu Granicznego Nośności.

Obwiednia sił wewnętrznych (od obciążeń obliczeniowych):

Pręt/Węzeł/Przypadek	FX (kN)	FY (kN)	FZ (kN)	MX (kNm)	MY (kNm)	MZ (kNm)
1/ 1/ 3	2443,86>>	76,37	0,20	0,0	-88,61	4523,71
1/ 2/ 1	1162,07<<	0,0	-0,08	0,0	-14,72	0,0
1/ 1/ 3	2443,86	76,37>>	0,20	0,0	-88,61	4523,71
1/ 1/ 1	1792,61	0,0<<	-0,08	0,0	-9,42	0,0
1/ 1/ 3	2443,86	76,37	0,20>>	0,0	-88,61	4523,71
1/ 1/ 5	2432,50	0,0	-0,08<<	0,0	-9,40	0,0
1/ 1/ 1	1792,61	0,0	-0,08	0,0>>	-9,42	0,0
1/ 1/ 1	1792,61	0,0	-0,08	0,0<<	-9,42	0,0
1/ 1/ 5	2432,50	0,0	-0,08	0,0	-9,40>>	0,0
1/ 1/ 3	2443,86	76,37	0,20	0,0	-88,61<<	4523,71
1/ 1/ 3	2443,86	76,37	0,20	0,0	-88,61	4523,71>>
1/ 1/ 1	1792,61	0,0	-0,08	0,0	-9,42	0,0<<
2/ 2/ 3	1375,85>>	58,33	1,37	0,0	-75,45	1912,59
2/ 3/ 1	469,78<<	0,0	0,27	0,0	0,00	0,0
2/ 2/ 3	1375,85	58,33>>	1,37	0,0	-75,45	1912,59
2/ 3/ 3	607,47	-13,89<<	1,37	0,0	-0,00	651,30
2/ 2/ 3	1375,85	58,33	1,37>>	0,0	-75,45	1912,59
2/ 2/ 4	1257,86	0,0	0,27<<	0,0	-14,72	0,0
2/ 2/ 1	1003,31	0,0	0,27	0,0>>	-14,72	0,0
2/ 2/ 1	1003,31	0,0	0,27	0,0<<	-14,72	0,0
2/ 3/ 2	472,02	-11,81	0,46	0,0	0,00>>	501,00
2/ 2/ 3	1375,85	58,33	1,37	0,0	-75,45<<	1912,59
2/ 2/ 3	1375,85	58,33	1,37	0,0	-75,45	1912,59>>
2/ 2/ 1	1003,31	0,0	0,27	0,0	-14,72	0,0<<
3/ 3/ 5	419,12>>	0,0	-0,00	0,0	0,00	0,0
3/ 4/ 3	-0,00<<	-0,00	0,00	0,0	-0,00	0,00
3/ 3/ 3	419,12	43,00>>	0,00	0,0	-0,00	651,30
3/ 4/ 3	-0,00	-0,00<<	0,00	0,0	-0,00	0,00
3/ 3/ 3	419,12	43,00	0,00>>	0,0	-0,00	651,30
3/ 3/ 2	291,01	33,07	-0,00<<	0,0	0,00	501,00
3/ 3/ 1	291,02	0,0	0,0	0,0>>	-0,00	0,0
3/ 3/ 1	291,02	0,0	0,0	0,0<<	-0,00	0,0
3/ 3/ 2	291,01	33,07	-0,00	0,0	0,00>>	501,00
3/ 3/ 3	419,12	43,00	0,00	0,0	-0,00<<	651,30
3/ 3/ 3	419,12	43,00	0,00	0,0	-0,00	651,30>>
3/ 3/ 1	291,02	0,0	0,0	0,0	-0,00	0,0<<
4/ 5/ 5	-67,99>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
4/ 2/ 3	-70,46<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
5/ 6/ 5	-67,60>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
5/ 3/ 3	-71,83<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
6/ 8/ 5	-67,98>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
6/ 2/ 3	-119,54<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
7/ 9/ 3	-17,90>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
7/ 2/ 1	-69,14<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
8/ 10/ 5	-67,61>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
8/ 3/ 3	-136,81<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
9/ 11/ 3	-9,28>>	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak
9/ 3/ 1	-69,51<<	Brak	Brak	Brak	Brak	Brak

OBLICZENIA KONSTRUKCJI STALOWYCH

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

NORMA: PN-90/B-03200

TYP ANALIZY: Weryfikacja prętów

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GRUPA:

PRĘT: 1 PUNKT: 1 WSPÓŁRZĘDNA: x = 0.00 L = 0.00 m

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

OBCIĄŻENIA:

Decydujący przypadek obciążenia: 3 KOMB1 (1+4)*1.10+2*1.30

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

MATERIAŁ: STAL HA

fd = 256.00 MPa E = 195000.00 MPa

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PARAMETRY PRZEKROJU: Kołnierz

h=252.2 cm

b=252.2 cm Ay=755.792 cm2 Az=755.792 cm2 Ax=1259.653 cm2

tw=1.4 cm Iy=9888735.748 cm4 Iz=9888735.748 cm4 Ix=19777471.496 cm4

tf=1.4 cm Wely=78419.792 cm3 Welz=78419.792 cm3

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SIŁY WEWNĘTRZNE I NOŚNOŚCI:

N = 2443.86 kN My = -88.61 kN*m Mz = 4523.71 kN*m Vy = 76.37 kN

Nrc = 4450.10 kN Mry = 12389.55 kN*m Mrz = 12389.55 kN*m Vry = 4567.12 kN

Mry_v = 12389.55 kN*m Mrz_v = 12389.55 kN*m Vz = 0.20 kN

KLASA PRZEKROJU = 4 By*Mymax = -88.61 kN*m Bz*Mzmax = 4523.71 kN*m

Vrz = 4567.12 kN

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PARAMETRY ZWICHRZENIOWE:

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PARAMETRY WYBOCZENIOWE:

względem osi Y:
względem osi Z:

Ly = 65.00 m Lambda_y = 0.36 Lz = 65.00 m Lambda_z = 0.36

Lwy = 65.00 m Ncr y = 45045.19 kN Lwz = 65.00 m Ncr z = 45045.19 kN

Lambda y = 73.36 fi y = 0.98 Lambda z = 73.36 fi z = 0.98

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

FORMUŁY WERYFIKACYJNE:

N/(fi*Nrc)+By*Mymax/(fiL*Mry)+Bz*Mzmax/Mrz = 0.56 + 0.01 + 0.37 = 0.93 < 1.00 - Delta z = 0.97 (58)

Vy/Vry = 0.02 < 1.00 Vz/Vrz = 0.00 < 1.00 (53)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Profil poprawny !!!

Stan Graniczny Nośności został spełniony

1.4. Obliczenie połączenia między segmentami komina

Trzon komina podzielono na segmenty o długości 15m każdy (10 segmentów).

Połączenia zaprojektowano na śruby.

Przyjęto wstępnie:

- połączenie sprężone kategorii F

- 32 szt śrub M30 → Pole przekroju czynnego A_s=5,61 cm²

- przyjęto śruby klasy 10.9 → R_m=1040MPa,

Wyznaczenie grubości blach kołnierza.

t_f>t_fmin gdzie
→ Przyjęto t_f=40mm

Przyjęto szerokość kołnierza b=85mm

Rozdział śrub do obliczeń (względem wyznaczonej osi obojętnej):

r₁=1.25m (promień do osi trzonu)

r₂=1.335m (promień do krańca blachy kołnierza)

Obliczenie połączenia kołnierzowego obliczono w arkuszu kalkulacyjnym Microsoft Excel korzystając ze wzorów:

cosα₁=
; cosα₂=

A₁=
; A₂=

e₁=
; e₂=

Momenty statyczne obliczono ze wzorów:

- części ściskanej S_c=A₂e₂-A₁e₁

- części rozciąganej S_t=A_s

Momenty bezwładności obliczono ze wzorów:

Moment bezwładności obydwu stref wg osi o-o wynosi: I=I_c+I_t

Siła w śrubie najbardziej oddalonej od osi obojętnej wynosi:

S_max=
A_sy_max<S_Rt

Mmax=	6321,19	kNm
r1=	1,25	m		OBLICZENIA
r2=	1,335	m
b1=	0,776	m		cosα1=	0,3792		α1=	67,72
b2=	0,861	m		cosα2=	0,3551		α2=	69,21
Śruby:	M30 kl 10.9			A1=	84,208725
As=	5,61	cm^2		A2=	91,945763
Rm=	1040	MPa
ilość w rzędzie	odległośc	j.m.		e1=	-0,462411
2	0,223	m		e2=	-0,488805		Sc=	65,38
2	0,474	m					St=	65,38
2	0,725	m
2	0,966	m
2	1,188	m		Momenty bezwładności
2	1,383	m		Jc=	46,79	m^4
2	1,542	m		Jt=	131,24	m^4
2	1,661	m		RAZEM J=	178,03	m^4
2	1,734	m
1	1,759	m
				Maksymalna siła w śrubie
				Smax=	275,5	kN		WARUNEK
								Smax<SRt
				Nośność śruby
				SRt=	379,2	kN

1.5. Sprawdzenie nośności fundamentu:

a) Sprawdzenie stanu granicznego nośności podłoża:

Zgodnie z PN-93/B-03201 wymiary fundamentu i stan graniczny podłoża należy sprawdzić w oliczeniowym układzie obciążeń w II sytuacji projektowej.

Charakterystyka gruntu:

Żwiry drobne:

Obciążenie fudnametnu:

a) obciążenie przekazywnane przez trzon:

b) obciążenie fundamentem:

c) sumaryczna siła pionowa:

c) charakterystyki posadowienia:

Siła przekazywana na fundament:

Obliczenie nośności podłoża:

Sprawdzenie warunku nośności podłoża:

Warunek spełniony.

b) Sprawdzenie stanu granicznego użytkowania podłoża:

Sprawdzenie stosunku naprężeń krawędzowych pod fundamentem od statycznych obciążeń charakterystycznych stałych i zmiennych długotrwałych, przyjmując współczynnik obliczeniowy równy jedności, a dla wiatru współ. dynamicznych prywów wiatru równy 1.8.

Wartości reakcji otrzymanych od obciążeń charakterystycznych:

Sumaryczna siła pionowa i moment (po uwzględnieniu ciężaru fundamentu):

Naprężenia pod fundamentem:

Sprawdzenie warunku:

Warunek stosunku naprężeń krawędziowych pod fundamentem został spełniony.

---