Локальные формы потери устойчивости тонкостенного резервуара.

[Jesse 978]

Считаю большую ёмкость для хранения воды. Нержавейка, диаметр 18 метров. Крыша весьма тоненькая - 4 мм (с учётом минусового допуска я закладывал 3,5 мм), снизу оребрение (швеллера, уголки, полосы).

 

Из нагрузок только сила тяжести и гидростатика (вода ниже уровня крыши) Также есть режим проектного землетрясения, но это уже отдельная история.

Проблемы наблюдаются при расчете устойчивости конической крыши: коэффициенты весьма малы. На картинках представлены формы 1, 2, 3 и 9.

Видно что они растут они медленно и все локальные. (Это уже второй расчет, с усиленным оребрением - в первом варианте коэффициенты были около единицы). 
С такими коэффициентами вряд ли можно сказать, что по устойчивости крыша проходит, но все формы локальные и соответствуют выпучиванию вследствие сжатия лишь отдельных секций крыши. Можно ли этой "локальностью" форм потери устойчивости заверить заказчика, что тип всё ок будет, т.к. глобально крыша не схлопнется?
Иначе говоря, можно ли эти локальные формы потери устойчивости не считать опасными?

Edited August 31, 2021 by Jesse

[AlexKaz 1,848]

Все эти хранилища посчитаны 150 лет назад ещё Шуховым, автором именной радиовышки. Ну и прогиб сектора листа на крыше что-то незаметно что связан с потерей устойчивости цилиндрической части.

14 минут назад, Jesse сказал:

С такими коэффициентами вряд ли можно сказать, что по устойчивости крыша проходит

Крыша - это совокупность листов и стропил - балок в данном случае. Где в этом расчёте видно, что балки теряют устойчивость?

Edited August 31, 2021 by AlexKaz

[Jesse 978]

21 минуту назад, AlexKaz сказал:

Все эти хранилища посчитаны 100 лет назад ещё Тимошенко Шуховым, автором именной радиовышки

ну, тогда запасы/толщины закладывали и не заморачивались. А в этом случае за металл жмутся, не хотят толщину крыши увеличивать.

 

21 минуту назад, AlexKaz сказал:

Ну и прогиб сектора листа на крыше что-то незаметно что связан с потерей устойчивости цилиндрической части.

в цилиндрической части всё норм: там вследствие гидростатики обечайка будет растягиваться, своего рода противодействие сжатию и защита от баклинга

 

21 минуту назад, AlexKaz сказал:

Крыша - это совокупность листов и стропил - балок в данном случае. Где в этом расчёте видно, что балки теряют устойчивость

с балками (радиальные швеллера) всё ок, а вот наиболее удалённые от центра уголки ("вдоль" окружностей) показывают деформацию.. полагаю, в тех же местах, что и прогибы листов крыши. Ща гляну ещё разок

Edited August 31, 2021 by Jesse

[Борман 2,396]

24 минуты назад, Jesse сказал:

Иначе говоря, можно ли эти локальные формы потери устойчивости не считать опасными?

Можно конечно. Веришь ?

 

Как маленький чесслово.

 

Ищите в нормативке фразы типа:

1. Локальная потеря устойчивости допускается

2. Локальная потеря устойчивости не допускается.

3. Прочность конструкции при локальной потере устойчиыости должна быть подтверждена расчетом.

 

В п.3. это будет означать расчет на прогрессирующее формоизменение, и расчет на прочность крепежа по периметру клетки.

Но это не точно.

 

Когда работал в одном КБ.. так там допускалась потеря устойчивости клетки из обшивки самолета. Правда это был учебно-тренеровочный. Расчет продолжался проверкой прочности заклепок.

[Jesse 978]

33 минуты назад, Борман сказал:

Ищите в нормативке фразы типа:

1. Локальная потеря устойчивости допускается

2. Локальная потеря устойчивости не допускается.

3. Прочность конструкции при локальной потере устойчиыости должна быть подтверждена расчетом.

нет таких фраз в моей нормативке :)

33 минуты назад, Борман сказал:

Когда работал в одном КБ.. так там допускалась потеря устойчивости клетки из обшивки самолета.

допускалась ГОСТОМ? Или каким-то местным ТУ? 
Если гостом, то можно ссыль?)

35 минут назад, Борман сказал:

Когда работал в одном КБ.. так там допускалась потеря устойчивости клетки из обшивки самолета.

@Борман , с другой стороны у меня формы локальные и значения коэффициентов очень близки друг к другу. В итоге получается что вся крыша потеряет устойчивость ..

Edited August 31, 2021 by Jesse

[jtok 855]

1 час назад, Jesse сказал:

Из нагрузок только сила тяжести и гидростатика (вода ниже уровня крыши)

А хде же снег? Ветер?

Снег нормально так на крышу давит.

Ветер нормально так крышу отрывает.

+Собственный вес.

По устойчивости крыши - можно выкинуть из расчета лист покрытия, считать только каркас. Каркас считать стержнями (балками в терминологии SW), их проще и на устойчивость понятнее будет. Отсутствие листа покрытия в расчете пойдет в запас.

[Jesse 978]

1 час назад, jtok сказал:

А хде же снег? Ветер?

Снег нормально так на крышу давит.

Ветер нормально так крышу отрывает.

от ветра там ограждение есть вроде, в любом случае в ТЗ не прописано.
ну а насчёт снега - бак будет стоять в Бангладеше..))

 

1 час назад, jtok сказал:

По устойчивости крыши - можно выкинуть из расчета лист покрытия, считать только каркас.

да, спс, наверно так и сделаю.. Многие, смотрю, склоняются к этому мнению 
з.ы.: надеюсь в меня не полетят камни, когда на собранном баке обшивка начнёт выпучиваться

 

1 час назад, jtok сказал:

Каркас считать стержнями (балками в терминологии SW), их проще и на устойчивость понятнее будет.

да я в последнее время чё т разочаровался в балках: при комбинированной сетке балки + оболочки (самый распространенный случай у меня) в статике работает только прямой решатель, а в частоту и баклинг считает только методом итераций подпространств  (если считать быстрым методом Ланцоша в модальнике или итерационным в статике, то связь пропадает и балки разлетаются).

Короче, ща у меня фул модель в оболочках и там каркас "слит" с листами (единое "битое" тело крыши сделал, тупо откорректировав толщины на разных гранях) . Придётся по новой лепить модель каркаса твёрдотелом...

Edited August 31, 2021 by Jesse

[jtok 855]

5 минут назад, Jesse сказал:

да я в последнее время чё т разочаровался в балках

Можно использовать строительный софт - Лира, Scad. Они начинали со стержневых систем.

[Jesse 978]

2 минуты назад, jtok сказал:

Можно использовать строительный софт - Лира, Scad. Они начинали со стержневых систем.

да не, я в солиде просчитаю. КОгда чисто балочный каркас без оболочек проблем нет. Посчитаю отдельно, на концах просто освобожу какие=нибудь степени свободы и всё. Не совмневаюсь, что увижу 20-ти кратный запас..)

Тут проблема в чём ещё: как и в смежной теме про локальный напряжения, придётся голову ломать как довести до заказчика, что кой-где устойчивость да и потеряется, но эт ничего страшного..
Или не довести.. 

Edited August 31, 2021 by Jesse

[Fedor 1,625]

У зданий с металлической крышей такое всегда бывает, но никто и не заморачивается таким. Лежат себе листы сотни лет на досках 

[Jesse 978]

22 минуты назад, Fedor сказал:

У зданий с металлической крышей такое всегда бывает, но никто и не заморачивается таким. Лежат себе листы сотни лет на досках 

в моём случае листы не лежатони сами привариваются к уголку, а он - к обечайке; сами уголки, швеллера и полосы - всё намертво приваривается к крыше

[AlexArt 281]

Если исходить из того, чтобы было красиво, ровненько и бохато, то необходимо переработать конструкцию. Помотреть какие существуют решения на рынке: крышу может из профлиста сегментами или ещё как, панельная сборка, может ещё что?

А так просто предупредить заказчика, что есть хочет дёшево то, вот что будет. Дальше он ставит, что одобряет или идет искать исполнителей свих хотелок куда подальше.

Кстати, я слышал, что в Бангладеше дождей много. Там корыто на крыше не образуется от потери устойчивости?

[Jesse 978]

@AlexArt насчет ВВФ меня сослали к ГОСТу 15150-69 , таблице про влажность.. и всё)
 

[Fedor 1,625]

1 час назад, Jesse сказал:

в моём случае листы не лежатони сами привариваются к уголку, а он - к обечайке; сами уголки, швеллера и полосы - всё намертво приваривается к крыше

Ну и куда все это денется ?  :)

[AlexKaz 1,848]

2 часа назад, AlexArt сказал:

Там корыто на крыше не образуется от потери устойчивости?

Скорее корыто получится при растяжении от температурных деформаций. Для справки, первая ссылка в гугле

Цитата

В Бангладеш, расположенной между 20^°30' и 26^°45' северной широты, количество солнечной радиации составляет в среднем 5 кВт·ч/м² на протяжении более чем 300 дней в году. В течение дня солнце в Бангладеш светит 7—10 часов.

 

2 часа назад, Jesse сказал:

они сами привариваются к уголку, а он - к обечайке; сами уголки, швеллера и полосы - всё намертво приваривается к крыше

И всё это из одной стали, какой-нибудь 1, 2 или 3, с одним КТР?

Или всё будет окрашено в сибирский белоснежно белый цвет?

[ДОБРЯК 607]

14 часов назад, Jesse сказал:

да я в последнее время чё т разочаровался в балках: при комбинированной сетке балки + оболочки (самый распространенный случай у меня) в статике работает только прямой решатель, а в частоту и баклинг считает только методом итераций подпространств  (если считать быстрым методом Ланцоша в модальнике или итерационным в статике, то связь пропадает и балки разлетаются).

Вот вы и в реальной задаче столкнулись с химией. Модель нужно делать по общим узлам. Это не зависит от типа КЭ. Скоро и с тетраэдрами столкнетесь с такой же химией.

А ведь такую конструкцию очень удобно моделировать  оболочками и стержнями. И легко менять геометрию сечений стержней и толщину оболочек. Проводить многовариантны расчеты.

17 часов назад, Jesse сказал:

Можно ли этой "локальностью" форм потери устойчивости заверить заказчика, что тип всё ок будет, т.к. глобально крыша не схлопнется?
Иначе говоря, можно ли эти локальные формы потери устойчивости не считать опасными?

Заказчика в разговоре можно убедить в чем угодно. Но в случае чего, мягкие части тела заказчик прикроет вашим отчетом о проделанном расчете. 

И эти формы потери устойчивости считаются опасными. 

И если вы сделаете модель из 10-ти узловых тетраэдров, то формы потери устойчивости не изменятся. Но время расчета очень сильно вырастет. 

Edited September 1, 2021 by ДОБРЯК

[Guterfreund 75]

19 часов назад, Jesse сказал:

Также есть режим проектного землетрясения

Расскажите потом, как сейсмику такого бака считали.

 

Не проще было бы статическую прочность всего бака оценивать по сегменту? Нагрузки ведь и геометрия условно симметричны.  

[Jesse 978]

5 часов назад, ДОБРЯК сказал:

И эти формы потери устойчивости считаются опасными. 

единственный комментарий по теме..

Ну и почему же считаете что опасны?

 

3 часа назад, Guterfreund сказал:

Расскажите потом, как сейсмику такого бака считали.

тупо массу воды 2000тонн размазал по днищу и обечайке.. Ничего лучше и проще пока нет .. Не знаю честно сказать насколько это правильно ..) 

 

3 часа назад, Guterfreund сказал:

Не проще было бы статическую прочность всего бака оценивать по сегменту? Нагрузки ведь и геометрия условно симметричны. 

да, я уже привык в таких случаях строить унифицированную модель без симметрии для разных типов расчета, когда сетку можно тупо скопировать. 

16 часов назад, AlexKaz сказал:

И всё это из одной стали,

12Х18Н10Т
про температурные деформации ничего не говорилось. Условно считается, что бак равномерно прогревается везде. Температуру учитываем только в допускаемых для стали

[ДОБРЯК 607]

4 минуты назад, Jesse сказал:

Ну и почему же считаете что опасны?

Вы уже ответили на этот вопрос. Каждая оболочка будет "играть". Волны могут появиться.

21 час назад, Jesse сказал:

с другой стороны у меня формы локальные и значения коэффициентов очень близки друг к другу. В итоге получается что вся крыша потеряет устойчивость

Коэффициенты близки потому что есть не симметрия в КЭ сетке.

Определите 300 или 400 форм и посмотрите какие это будут формы.

[Guterfreund 75]

51 минуту назад, Jesse сказал:

тупо массу воды 2000тонн размазал по днищу и обечайке.. Ничего лучше и проще пока нет .. Не знаю честно сказать насколько это правильно ..) 

Для такого резервуара правильным было бы учесть совместные колебания жидкости и стенок, например, как это описано в НП-031. Численно, конечно интереснее...

Edited September 1, 2021 by Guterfreund