Αντοχή μεταλλικής δεξαμενής

[AlexisPap]

Για τόσο μικρά φορτία, θα αγνοήσεις τα τοιχώματα των δεξαμενών, και θα υποθέσεις ότι κάθε δεξαμενή είναι ένα χωρικό πλαίσιο που αποτελείται από 12 ράβδους διατομής "L" στις ακμές της... Αν η δεξαμενή έχει τοιχώματα 3mm, θεώρησε ότι οι γωνιές έχουν διατομή 30x30x3mm. Επειδή ο λυγισμός παρεμποδίζεται, κάθε γωνιά-στύλος μπορεί να σηκώσει σχεδόν όλο το φορτίο διαρροής.

 

Αν χρησιμοποιείς κοινό χάλυβα και συντελεστή ασφαλείας γ_m=1,1, το φορτίο αυτό είναι 38kN...

 

Το φορτίο σου είναι 40kN/4 = 10kN... άρα είσαι μιά χαρά.

 

Τόσο απλά λοιπόν θα το αντιμετωπίσεις, και θα είσαι μακράν προς την ασφάλεια.

 

Τώρα, αν το πάχος τοιχωμάτων είναι κάτω από 2mm, η μέθοδος αυτή είναι μη ασφαλής λόγω περιορισμένης παρεμπόδισης του λυγισμού.

 

Έχε υπόψη σου επίσης ότι ο υπολογισμός είναι για άδεια δεξαμενή, αν η δεξαμενή είναι γεμάτη θα αντέχει περισσότερο.

 

Για τόσο μικρά μεγέθη φορτίων και διαστάσεων είναι παράλογο να χρησιμοποιείσεις πιο πολύπλοκη μέθοδο.

 

 

Υ.Γ1: Είναι ιδιαιτέρως κρίσιμο να μεταβιβάζοναι σωστά τα φορτία από δεξαμενή σε δεξαμενή. Εκκεντρότητες, κατασκευαστικές ατέλειες κλπ θα οδηγήσουν σε τοπικές αστοχίες.

 

Υ.Γ2: Δίνω χονδροειδώς την μέθοδο υπολογισμού. Για λεπτομέρειες σχετικά με συντελεστές ασφαλείας και άλλες παραδοχές, που είναι καθαρά μηχανολογικό θέμα, δεν μπορώ να βοηθήσω, εμείς χρησιμοποιούμε άλλους κανονισμούς και πρότυπα.

Edited Δεκέμβριος 3 , 2011 by AlexisPap

[coolio]

Καταρχήν ευχαριστώ για τις χρήσιμες πληροφορίες, το ζήτημα είναι όμως ότι θέλουν να γίνει από πιο λεπτό υλικό 1,5-2mm για λόγους κόστους. Υπάρχει κάποιος τύπο υπολογισμού ανάλογα με το πάχος γιατί το ερώτημα είναι "πιο είναι το μικρότερο πάχος με το οποίο θα αντέξει?"

[AlexisPap]

Κοίτα, το 1,5mm είναι λίγο και απαιτείται ανάλυση δευτέρας τάξεως με πεπερασμένα.

Επίσης, όσο μειώνεται ο συντελεστής ασφαλείας, αρχίζουν και γίνονται σημαντικές οι τυχηματικές φορτίσεις λόγω μεταφοράς, κραδασμών, κρούσεων...

Ξέρεις τίποτα για όλα αυτά;

[CostasV]

Τι περιορισμοί υπάρχουν σχετικά με την στοιβαξη των δεξαμενών;

Εννοώ, γιατί πρέπει να στοιβαχτούν οι δεξαμενές , και όχι, π.χ. να μπει η μία δίπλα στην άλλη;

Πρέπει αναγκαστικά να είναι όλες οι δεξαμενές κατασκευασμένες με τον ίδιο τρόπο;

Πρέπει αναγκαστικά να "πατάει" η μία δεξαμενή πάνω στην άλλη, ή μπορεί π.χ. να γίνει μία σιδηροκατασκευή με δοκούς που θα παραλαμβάνει το βάρος της κάθε δεξαμενής που χωροταξικά θα συνεχίσουν να βρίσκοντα η μία πάνω στην άλλη;

 

Και τέλος γιατί δεν επιλέγετε την απλούστερη λύση : κυλινδρικό δοχείο κατακόρυφο;

 

edit: Η "κυβική" δεξαμενή δεν εκμεταλλεύτεται ομοιόμορφα το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένη. Δηλαδή θα αναγκαστείς να χρησιμοποιήσεις παχύτερο έλασμα, σε σχέση με αυτό που απαιτεί μία ίδιου όγκου και παραπλήσιων αναλογιών κυλινδρική δεξαμενή.

 

edit2: Πώς θα γίνεται το γέμισμα, το άδειασμα και η "αναπνοή" των δεξαμενών; Με πλευρικές σωληνώσεις; Μία εκροή που θα προκαλέσει μία υποπίεση μερικών mbar (αν δηλαδή δεν έχει επαρκή "αναπνοή" η δεξαμενή) μπορεί να την τσαλακώσει σε χρόνο dt.

 

edit3: Εάν τελικά τοποθετήσεις τις κυβικές δεξαμενές, την μία πάνω από την άλλη, βάλε ενδιάμεσα τους ξύλινες σανίδες.

Edited Δεκέμβριος 3 , 2011 by CostasV

[coolio]

Θέλουμε να γίνει όσο πιο απλή κατασκευή για λόγους κόστους. Υπάρχει ήδη ενισχυμένη δεξαμενή με κοιλοδοκούς και προσπαθούμε να ρίξουμε το κόστος. Οι δεξαμενές πρέπει να στοιβάζονται για εξοικονόμηση χώρου. Και πρέπει να είναι τετράγωνες. Το ερώτημα μου δεν έχει να κάνει τόσο με αυτή την δεξαμενή όσο με τον τρόπο που θα πρέπει να προσεγγίσω τέτοιου είδους ερωτήματα. Γιατί μετά από αυτή την δεξαμενή θα έρθει η σειρά μιας άλλης στρόγγυλης που θα θέλουμε να μειώσουμε το κόστος και ενός άλλου προϊόντος και πάει λέγοντας. Άρα μέσα από αυτό το τοπικ ψάχνω να βρω προς τα που να προσανατολιστώ για την μελέτη τέτοιων κατασκευών.

 

@AlexisPap: Αν και καταλαβαίνω τι εννοείς δεν θα έλεγα ότι ξέρω πως ακριβώς μεταβάλλονται. Κανένα καλό βιβλίο για τέτοιες κατασκευές γνωρίζουμε?

[athka]

Υπάρχει ήδη ενισχυμένη δεξαμενή με κοιλοδοκούς και προσπαθούμε να ρίξουμε το κόστος. Οι δεξαμενές πρέπει να στοιβάζονται για εξοικονόμηση χώρου. Και πρέπει να είναι τετράγωνες.

 

Ουσιαστικά η κάθε δεξαμενή έχει ένα δικό της πλαίσιο ικανό να φέρει το βάρος 4 δεξαμενών. Δεν νομίζω ότι μπορείς να κάνεις κάτι άλλο. Κάπως έτσι είναι και οι παλετοδεξαμενές με εξωτερικό μεταλλικό πλαίσιο για να παραλαμβάνει ότι φορτίο προκύψει και εσωτερικά την δεξαμενή από πολυμερή. Σκέψου και πως παρόλο αυτό δεν είναι στοιβάξιμες. Ενδεικτικά κουτιά βάρους 1-1,5 τόννου γεμάτα τα κατασκευάζαμε από 6άρα λαμαρίνα (ήταν βέβαια πολύ χοντρικά υπολογισμένα). Για την κάλυψη απρόβλεπτων, επαναλαμβανόμενων κλπ φορτίσεων ότι έχω δει σε μηχανολογικά αφορά τον υπολογισμό του φορέα ώστε να μπορεί να ανταπεξέλθει σε 3,4 ή ακόμη και 5 (σπανιότερα) φορές το φορτίο.

[coolio]

Αν θεωρήσω ότι κάθε δεξαμενή είναι ένα χωρικό πλαίσιο που αποτελείται από 12 ράβδους διατομής "L" στις ακμές της και χρησιμοποιήσω την εξίσωση του Euler θα βγάλω αποτέλεσμα? Ή τζάμπα θα παιδευτώ?

Edited Δεκέμβριος 6 , 2011 by coolio

[AlexisPap]

Όχι Euler... Αφού ο λυγισμός στις δύο διευθύνσεις παρεμποδίζεται από τα τοιχώματα της δεξαμενής...

[philnik]

Σε αυτά τα πάχη 2-3mm o κρίσιμος παραγοντας που καθορίζει την αντοχή είναι ο λυγισμός των τοιχωμάτων.

Θα θεωρούσα 3 περιπτώσεις.

1. Το τοίχωμα να είναι πακτωμένο σε όλες τις πλευρες

2. Το τοίχωμα να είναι πακτωμένο κάτω, αρθρωμενο στα πλαγια και ελευθερο πάνω.

3. Το τοιχώμα να μπορεί να πάρει κλίση ( κατι σαν αρθρωση ) σε όλες τις πλευρες.

 

Επίσης μην ξεχάσεις να προσθετεις καθε φορά τη βύθιση από το φορτίο του περιεχομένου

Θα έλυνα όλες τις παραπάνω περιπτώσεις, και θα λαμβανα υπόψη τη δυσμενεστερη.

Τις περιπτώσεις τις βρισκεις από πίνακες για λυγισμούς ελασματων.

Στο Roark's formula of strain του Young τους έχει τους πίνακες.

 

Αν ηταν μόνο το φορτιο θα ηταν καπως ετσι:

Edited Δεκέμβριος 7 , 2011 by philnik

[rootbreaker]

Αφού δουλεύεις Inventor μπορείς να τρέξεις simulation. Θα σχεδιάσεις πρώτα τη δεξαμενή και μετά θα εφαρμόσεις 1πίεση από μέσα προς τα έξω για να προσομειόσεις το περιεχόμενο και 2 το βάρος των άλλων 4 δεξαμενών που θα στοιβαχθουν από επάνω. Αν αντέξει η κάτω δεξαμενή (5η) τότε σίγουρα θα αντέξει και η 4η και η 3η.