Перечень расчетов определяется различается для аппаратов колонного типа, вертикальных аппаратов, горизонтальных аппаратов, теплообменных аппаратов.
Колонный аппарат отличается от вертикального аппарата конструктивным исполнением опорной части – наличием опоры-юбки. Опора-юбка устанавливается на высокую нагрузку а также при отношении высоты к диаметру аппарата свыше 5.
Горизонтальным аппаратом как правило является аппарат емкостного типа на опорах ложементах, охватывающих обечайку под углом около 120°.
Для аппаратов колонного типа Зусмановская С.И. в работе [14] приводит следующий перечень нагрузок и расчетов напряжений:
– расчет напряжений растяжения от внутреннего избыточного давления
– расчет напряжений от веса среды в аппарате и от веса самого аппарата
– расчет напряжений от эксцентрично приложенных нагрузок
– расчет напряжений сжатия от внешнего давления
– расчет напряжений от ветровых нагрузок
– расчет напряжений от сейсмических сил
По результатам расчета напряжений от каждого вида нагрузок находятся суммарные напряжения в стенке сосуда.
Также колонные аппараты должны рассчитываться для условий монтажа.
Для вертикальных аппаратов в отличии от аппаратов колонного типа не выполняются расчеты от ветровых нагрузок и сейсмических сил.
Для горизонтальных аппаратов в дополнение к напряжениям, перечисленным для аппаратов колонного типа (за исключением от ветровых и сейсмических нагрузок) Зусмановская С.И. приводит следующий перечень расчетов [14]:
– продольные напряжения изгиба
– поперечные напряжения среза
– напряжения сжатия в обечайке над опорой
– напряжения в днище от срезывающих усилий
– напряжения в кольцах жесткости (при их наличии).
Более подробно приведем данные Зусмановской С.И. [14] по расчетам от ветровых и сейсмических нагрузок.
По расчете ветровых нагрузок аппарат рассматривается как защемленная консольная балка с равномерно распределенной нагрузкой. Расчетная ветровая нагрузка является произведением номинальной ветровой нагрузки на фактор формы колонного аппарата. Номинальную ветровую нагрузку определяют по формуле, показывающей ветровую нагрузку в виде зависимости от формы аппарата, скорости движения и плотности воздушной среды. По данным Зусмановской С.И. [14] фактор формы 0,6 для обечайки без выступов и 0,85 при их наличии. Напряжения в колонном аппарате определяют от изгибающего момента в ряде сечений по высоте.
По расчету на сейсмические нагрузки Зусмановская С.И. приводит следующие данные по значениям периода свободных колебаний [14]:
– короткий период колебаний T > 0,4 с (гибкие конструкции с коэффиицентом С=0,1, допускаемое напряжение увеличивается на 33%)
– короткий период колебания Т ≤ 0,4 с (жесткие конструкции с коэффициентом С = 0,2)
– промежуточные значения периода колебаний Т =0,4…1,0 (гибкие сосуды с коэффициентом С = 0,08/Т).
– длинный период колебаний T ≥ 0,1 с (гибкие конструкции с коэффициентом С=0,08)
Гибкие конструкции по сравнению с жесткими лучше поглощают колебания сейсмической нагрузки. То есть, как следует из данных Зусмановской С.И., необходимо стремиться проектировать аппараты колонного типа с периодом колебаний T ≥ 0,1 с.
Расчетные формулы периода свободных колебаний были выведены из теории колебаний. Для расчета в условиях землятресения используется сейсмический коэффициент, учитывающий горизонтальное ускорение. Сейсмический коэффициент С определяется отношением ускорения к ускорению свободного падения.