1.形状 及び 設計条件 設計基準値 重要度 : Ⅰ...
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1.形状 及び 設計条件設計基準値
重要度 : Ⅰ β1=0.8地域区分 : B地区 β2=0.6地盤種別 : 第3種 β3=2.0
設計水平応答加速度 AH= 150・β1・β2・β3
= 144 gal
設計条件設計圧力 10Kg/cm2
設計温度 170℃くされしろ 1mm (ただし接液部のみとし
スカート部はくされしろ0)胴の材質 SS400スカートの材質 SS400
基礎ボルト M42 16本
ベースプレート SS400外形 1680 mm内径 1100 mm厚さ 25 mm
溶接効率 0.7
応答解析法 モード解析法
耐震設計用許容応力:高圧ガス設備等耐震設計基準第16条による。塔の分割(モデル化)、荷重の配分は「高圧ガス設備等耐震設計指針」KHK E 012-1987による。また入力荷重値は支給された資料の値を用いた。
2
2.モデル分割、仕様
内径 呼称板厚 くされしろ 設計圧力 設計温度 材質mm mm mm kg/cm2 ℃ SS400
上端 1 1350 9.0 1.0 10 170 SS400下端 2 1350 9.0 1.0 10 170 SS400上端 2 1350 9.0 1.0 10 170 SS400下端 3 1350 9.0 1.0 10 170 SS400上端 3 1350 9.0 1.0 10 170 SS400下端 4 1350 9.0 1.0 10 170 SS400上端 4 1350 12.0 1.0 10 170 SS400下端 5 1350 12.0 1.0 10 170 SS400上端 5 1350 12.0 1.0 10 170 SS400下端 6 1350 12.0 1.0 10 170 SS400上端 6 1350 12.0 1.0 10 170 SS400下端 7 1350 12.0 1.0 10 170 SS400上端 7 1350 14.0 1.0 10 170 SS400下端 8 1350 14.0 1.0 10 170 SS400上端 8 1350 16.0 0 0 20 SS400下端 9 1350 16.0 0 0 20 SS400上端 9 1350 16.0 0 0 20 SS400下端 10 1350 16.0 0 0 20 SS400
③
セクション番号
節点番号
④
⑧
⑨
⑤
⑥
⑦
①
②
3
3.各節点に作用する荷重
セクション荷重 節点分割荷重 節点高さ 節点荷重
(kg) (kg) (mm) (kg)
上端 1 1,730 1 19,350 1,730
下端 2 空重量5100 1,580
上端 2 流体重量4630 1,580
下端 3 1,580
上端 3 1,580
下端 4 1,680
上端 4 1,670
下端 5 空重量5500 1,580
上端 5 流体重量4160 1,580
下端 6 1,580
上端 6 1,580
下端 7 1,670
上端 7 1,400
下端 8 空重量4400 1,410
上端 8 流体重量1210 1,100
下端 9 1,100
上端 9 300
下端 10 300 10 0 300
25,000
6,250
17,050
14,750
12,450
10,383
2
3
4
5
合計
6
7
3,160
3,160
3,350
3,160
3,160
3,070
8,317
9
⑨
①
②
⑦
⑤
⑥
③
2,5104,4508
セクション番号
節点番号 節点番号
⑧
④
1,400900
4
1) 耐圧部材 SS400 at 170℃ t=9、12、14mm セクション 1~7
Su = 41.0 kg/mm2 0.6Su = 24.60
Su0 = 41.0 kg/mm2 0.6Su0 = 24.60 S = 21.0 kg/mm2
Sy = 21.0 kg/mm2 Sy = 21.00
Sy0 = 25.0 kg/mm2 0.9Sy0 = 22.50
E = 19,800 kg/mm2
S’y = 21.0 kg/mm2 Sη=21.0×0.70 =14.7 kg/mm2
S’ = 0.6Et/(1+0.004E/S’y)/Dm
(t=8 )
= 0.6×19800×8.0/(1+0.004×19800/21)/1359 = 14.66 kg/mm2
(t=11 )
= 0.6×19800×11.0/(1+0.004×19800/21)/1362 = 20.11 kg/mm2
(t=13 )
= 0.6×19800×13.0/(1+0.004×19800/21)/1364 = 23.73 kg/mm2
4.許容応力
5
2) スカート(耐圧部材に直接溶接される部位) SS400 at 170℃ t=16mm セクション 8上
Su = 41.0 kg/mm2 0.6Su = 24.60
Su0 = 41.0 kg/mm2 0.6Su0 = 24.60 S =21.0 kg/mm2
Sy = 21.0 kg/mm2 Sy = 21.00
Sy0 = 25.0 kg/mm2 0.9Sy0 = 22.50
E = 19,800 kg/mm2
S’y = 21.0 kg/mm2 F = Sη= 21.0×0.70 =14.7 kg/mm2
S’ = 0.6Et/(1+0.004E/S’y)/Dm
(t=16)
= 0.6×19800×16.0/(1+0.004×19800/21)/1366 = 29.16 kg/mm2
6
3) スカート SS400 at 常温 t=16mm セクション 8下、9
Su = 41.0 kg/mm2 0.7Su = 28.70
Sy = 25.0 kg/mm2 Sy = 25.00 F = 25.0 kg/mm2
E = 19,800 kg/mm2
S’y = 25.0 kg/mm2
S’ = 0.6Et/(1+0.004E/S’y)/Dm
= 0.6×19800×t/(1+0.004×19800/25.0)/Dm(t=16 )
= 0.6×19800×16/(1+0.004×19800/25)/1366 = 33.39 kg/mm2
4)アンカーボルト、ベースプレート SS400
Su = 41.0 kg/mm2 0.7Su = 28.70
Sy = 24.0 kg/mm2 Sy = 24.00 F = 24.0 kg/mm2
7
5.荷重及びモーメントの集計
鉛直荷重 地震によるモーメント(kg) (kg-mm)
1 1,730 0
10 25,000 115,300,000
3,155,000
10,900,000
20,790
8,050
4,890
34,850,000
49,280,00017,720
22,180,000
64,930,000⑥
⑦
14,560
7
8⑧
9 24,700
23,300
①
②
③
④
⑤
11,400
79,200,000
108,000,000⑨
節点番号
2
3
4
5
6
セクション番号
8
6.算定応力
1)胴板に生じる引張応力鉛直荷重 モーメント M P0 Dm t cosθ σt Sη
Wv 合計 圧力 胴平均直径 胴の板厚 引張応力 許容応力
(kg) (kg-mm) (kg/cm2) (mm) (mm) (kg/mm2) (kf/mm2)上端 1 1,730 0 10.0 1359.0 8.0 1.0 4.20下端 2 4,890 3,155,000 10.0 1359.0 8.0 1.0 4.38上端 2 4,890 3,155,000 10.0 1359.0 8.0 1.0 4.38下端 3 8,050 10,900,000 10.0 1359.0 8.0 1.0 4.95上端 3 8,050 10,900,000 10.0 1359.0 8.0 1.0 4.95 14.7下端 4 11,400 22,180,000 10.0 1359.0 8.0 1.0 5.82上端 4 11,400 22,180,000 10.0 1362.0 11.0 1.0 4.24下端 5 14,560 34,850,000 10.0 1362.0 11.0 1.0 4.96上端 5 14,560 34,850,000 10.0 1362.0 11.0 1.0 4.96下端 6 17,720 49,280,000 10.0 1362.0 11.0 1.0 5.79上端 6 17,720 49,280,000 10.0 1362.0 11.0 1.0 5.79下端 7 20,790 64,930,000 10.0 1362.0 11.0 1.0 6.71上端 7 20,790 64,930,000 10.0 1364.0 13.0 1.0 5.67下端 8 23,300 79,200,000 10.0 1364.0 13.0 1.0 6.37
全節点 σt < Sη にて OK
ただし Fv=0
7
セクション番号
部位節点番号
5
6
1
2
3
4
P0Dm Wv-Fv 4M 1
σt= - +
400t πDmt πDm2t cosθ
9
2)胴板に生じる圧縮応力
鉛直荷重 モーメント M P0 Dm t cosθ σc S S’
Wv 合計 圧力 胴平均直径 胴の板厚 圧縮応力 許容応力 許容応力
(kg) (kg-mm) (kg/cm2) (mm) (mm) (kg/mm2) (kg/mm2) (kg/mm2)上端 1 1,730 0 0 1,359.0 8.0 1.0 0.05下端 2 4,890 3,155,000 0 1,359.0 8.0 1.0 0.42上端 2 4,890 3,155,000 0 1,359.0 8.0 1.0 0.42下端 3 8,050 10,900,000 0 1,359.0 8.0 1.0 1.17上端 3 8,050 10,900,000 0 1,359.0 8.0 1.0 1.17下端 4 11,400 22,180,000 0 1,359.0 8.0 1.0 2.25上端 4 11,400 22,180,000 0 1,362.0 11.0 1.0 1.63下端 5 14,560 34,850,000 0 1,362.0 11.0 1.0 2.48上端 5 14,560 34,850,000 0 1,362.0 11.0 1.0 2.48下端 6 17,720 49,280,000 0 1,362.0 11.0 1.0 3.45上端 6 17,720 49,280,000 0 1,362.0 11.0 1.0 3.45下端 7 20,790 64,930,000 0 1,362.0 11.0 1.0 4.49上端 7 20,790 64,930,000 0 1,364.0 13.0 1.0 3.79下端 8 23,300 79,200,000 0 1,364.0 13.0 1.0 4.59
σc< S または S’ にてOK
ただし Fv=0
14.66
5
6
4
7
20.11
23.73
21.00
セクション番号
節点番号
部位
1
2
3
P0Dm Wv+Fv 4M 1
σc= - + +
400t πDmt πDm2t cosθ
10
3)スカートに生じる応力
セクション 鉛直荷重 モーメント M Dm t Y cosθ σc S’ F
番号 Wv 合計 胴平均直径 胴の板厚 開口長さ 圧縮応力 許容応力 許容応力
(kg) (kg-mm) (mm) (mm) (mm) (kg/mm2) (kg/mm2) (kf/mm2)8 上端 8 23,300 79,200,000 1366.0 16.0 0.0 1.0 3.72 29.16 14.70
下端 9 24,700 108,000,000 1366.0 16.0 500.0 1.0 6.419 上端 9 24,700 108,000,000 1366.0 16.0 500.0 1.0 6.41
下端 10 25,000 115,300,000 1366.0 16.0 0.0 1.0 5.28
σc < S’ または F にて OK
ただし Fv=0
節点番号
25.0033.39
Wv+Fv 4M 1
σc= +(πDm-Y)t (πDm
2-2DmY)t cosθ
11
4)基礎ボルトに生じる応力
サイズ M42σt= 1/(NA)×(-Wv+Fv+4M/D) N= 16本
= 1/(16×1083)×(-25000+0+4×1.153×108/1500) A= π/4×37.1292= 1083 mm2
= 16.3 kg/mm2 > 許容応力 24.0 kg/mm2 Wv= 25,000Fv= 0.0 kg
許容応力以下であり、問題なし。 M= 1.153×108 kg-mm
D= 1500 mm
5)ベースプレートに生じる応力
ベースブロックタイプのため別様式にて計算。(別紙参照)その結果、ベースプレートの応力作用応力 12.3kg/mm
2 (120N/mm2 ) < 許容応力 24.0 kg/mm2
許容応力以下であり、問題なし。
コンプレッションリングの応力
作用応力 13.1kg/mm2 (128N/mm2 ) < 許容応力 24.0 kg/mm2
許容応力以下であり、問題なし。
12
計算様式 a01002
1. ベースブロック設計値1
最大転倒モーメント M kN・m 113016
スカート許容応力 σka MPa 2452
鉛直力(自重) Nw kN 24517
スカート材のポアッソン比 νk (-) 0.33
鉛直力(地震) Ne kN 018
スカート縦弾性係数 Ek GPa 1944スカート外径 Dk mm 1382
19スカート降伏応力 Sy MPa 245
5スカート板厚 tk mm 16.00
20コンプレッシヨンリング許容応力 σra MPa 235
6 ベースプレート外径 Do mm 1680 21 コンプレッションリング縦弾性係数 Er GPa 1947 ベースプレート内径 Di mm 1100 22 ガセット脚許容応力 σga MPa 2458 ベースプレート板厚 tb mm 25 23 ベースプレート材許容応力 σba MPa 2359 コンプレッシヨンリング板厚 tr mm 35 24 ボルト材許容応力 σba MPa 235
10 ガセットプレート板厚 tg mm 16 25 ボルト材弾性係数 Eb GPa 19411 ガセットプレート高さ hg mm 187 26 コンクリート許容面圧 σca GPa 1412 ガセット間隔 bg mm 98 27 コンクリート弾性係数 Ec GPa 1313 ボルトサークル直径 Da mm 150014 ボルト数 na - 1615 ボルト谷径 da mm 37.1316 六角ナット内接円半径 e mm 31.5
PSDS-
塔槽類耐震設計基準 自立式スカート支持塔類のベースブロック
ローディング
スカート
ベースブロック
材料データ
13
計算様式 a01002
3.1
コンクリート面圧 σcmax N/mm2 3.99033 w1=bg+min(bg',50tr,50tb)+2tg w1 mm 295
2ボルト引抜力Fs=π/4・da^2・σs Fs N 1.2938E+05
34 w2=w1-2tg w2 mm 2633
ボルトサークル直径 Da=d mm 150035 h1=hg+tb+tr h1 mm 247
4六角ナット内接円半径 e mm 31.5
36 h2=hg h2 mm 1875
ベースプレート外径 Do mm 168037 u = |tb-tr| u mm 10
6
ベースプレート板厚 tb mm 2538
I mm4 2.2302E+087
ベースプレート材許容応力 σba MPa 23539
hg mm 1348 ガセット間隔 bg mm 98 40 Fg=Max{Fs,(bg+bg'+2tg) lσcmax} Fg N 1.7511E+059
ガセット間スペース b'g mm 16541 τg=Fg/(w1h1-w2h2) τg MPa 7
10ガセットプレート板厚 tg mm 16
42 M = 0.5lFg M N・mm 1.3046E+0711
ガセットプレート高さ hg mm 18743 σgb=hgM/I σgb MPa 8
12ガセット脚許容応力 σga MPa 245
44 有効円周長さ m = bg+bg’+2tg m mm 29513
コンプレッシヨンリング板厚 tr mm 3514
コンプレッシヨンリング許容応力 σra MPa 23515
コンプレッションリング縦弾性係数 Er GPa 19446 Cr= 4 trl Er /DrDk Cr GPa 1.913
16スカート外径 Dk mm 1382
47 D = Ektk
3/12(1-ν2) D GPa・m3 7.3E-0517
スカート板厚 tk mm 1648
β= (Ektk/Dk2D)1/4 β 1/m 12.225
18スカート許容応力 σka MPa 245
49 Ck = 8β3D Ck GPa 1.0635
19スカート降伏応力 Sy MPa 245
50 Q = Fs(Da-Dk)/2mh Q N/mm 138.601
20スカート材のポアッソン比 νk (-) 0.3
51 Qk = Q・Ck/(Ck+Cr) Qk N/mm 49.52921
スカート縦弾性係数 Ek GPa 19452
σbk = 6Qk/4βtk2 σbk MPa 0.024
22(Do-Dk)/2 l mm 149.00
53ベースプレート応力 σb MPa 120
23Max( bg, bg' ) b mm 165
54ベースプレート許容応力 σba MPa 235
24(-) 0.91
55合格
25Mxb =図(a)のMx(l/b)・b2・σcm Mxb N・mm/mm 3351
26Myb =図(a)のMy(l/b)・l2・σcm Myb N・mm/mm 12450
27Max(Mxb,Myb)*6/tb
2 σb MPa 12057
コンプレッションリング許容応力 σra MPa 23528 (-) 1.520 58 合格29 γ1 = 図(b) のγ1(b'/l) γ1 (-) 0.154
59ガセット脚せん断応力 τg MPa 7
60 ガセット脚曲げ応力 σgb MPa 8
ガセット脚合成応力 σg MPa 1531
σrb=6Mr/tr2 σrb MPa 115
61
ガセット脚許容応力 σa MPa 24532
σrt=Dr(Q-Qk)/tr(Do-Dk) σrt MPa 1362
合格63 塔本体転倒モーメントによる
スカート引張応力σmk MPa 45
64 アンカーボルト引抜力によるスカート曲げ応力
σbk MPa 0.02465 スカート最大応力 σk=σmk+σ σk MPa 4566 アンカーボルト許容応力 σka MPa 24567 合格
図(a) コンクリート面圧に対するベースプレート応力算定のための係数 図(b) ボルト引抜力に対するコンプレッションリング応力算定のための係数
Timoshenko:Plate and Shell,2nd edition,p210,Table 39 Timoshenko:Plate and Shell,2nd edition,p149,Table 24
ベースプレート応力評価: σb≦σba
45 コンプレッションリング平均径 Dr=(Do+Dk)/2 Dr mm
コンプレションリング応力評価: σr≦σra
MPa
ガセット応力評価: σg≦σa
1531
56 コンプレッションリング応力σr=σrb+σrt
σr 128
スカート応力評価: σk≦σka
23466
b'/l = Max( bg/l , l/bg )
PSDS-
応答解析等 (ベースブロック応力計算及び評価)
塔槽類耐震設計基準 自立式スカート支持塔類のベースブロック
ガセ
ット脚
スカー
ト
応力評価
N・mm/mm
計算条件
ベー
スプレ
ート
コンプレ
ション
リング
30
l/b
11)e
l2log(1
4
FsrM
41212
2
2211
21213
223
11 u
hwhw
hhwwhwhwI
22211
212
1h
hwhw
uwhhg
22 3 bg
14
<添付資料 1> マル A蒸留塔#1解析出力(修正版) **************************************************************** **************************************************************** ** ** ** ** ** CCCC OOOO SSSS M M OOOO SSSS / M M ** ** C O O S MM MM O O S / MM MM ** ** C O O SSSS M M M M O O SSSS / M M M M ** ** C O O S M M M O O S / M M M ** ** CCCC OOOO SSSS M M OOOO SSSS / M M ** ** ** ** ** ** VERSION: 1.75A ** ** DISTRIBUTED BY: ** ** STRUCTURAL RESEARCH AND ANALYSIS CORPORATION ** ** 12121 WILSHIRE BLVD. SUITE 700 ** ** LOS ANGELES, CALIFORNIA 90025 ** ** TEL. NO. (310) 207-2800 ** ** COPYRIGHT 1988 S. R. A. C. ** ** ** **************************************************************** **************************************************************** Licensed to : Problem name: MA-02 Date : 12/19/2013 Time: 10:54:15 Title : F R E Q U E N C Y A N A L Y S I S by S U B S P A C E A L G O R I T H M FREQUENCY FREQUENCY FREQUENCY PERIOD NUMBER (RAD/SEC) (CYCLES/SEC) (SECONDS) 1 .1311257E+02 .2086930E+01 .4791727E+00 2 .7224095E+02 .1149750E+02 .8697540E-01 3 .1959769E+03 .3119069E+02 .3206085E-01
15
R E S P O N S E S P E C T R U M A N A L Y S I S - P O S T P R O C E S S O R B A S E S P E C T R A C U R V E N O. 1 (UNIFORM BASE EXITATION) TYPE OF BASE CURVE . . . . . . . . . . . . . . . .= ACCELERATION CURVE MULTIPLIER FOR X-TRANSLATION . . . . . . . . = .1440E+03 CURVE MULTIPLIER FOR Y-TRANSLATION . . . . . . . . = .0000E+00 CURVE MULTIPLIER FOR Z-TRANSLATION . . . . . . . . = .0000E+00 ( MULTIPLIERS CSYS: 0 ) BASE CURVE NUMBER 1 NUMBER OF POINTS . . . . . . . . . . . . . .(NPTS) = 30 FREQUENCY FUNCTION VALUE: FRQ SDC FRQ SDC FRQ SDC FRQ SDC .105000E+01 .750000E+00 .209000E+01 .750000E+00 .233000E+01 .750000E+00 .262000E+01 .826000E+00 .286000E+01 .901000E+00 .314000E+01 .991000E+00 .349000E+01 .110100E+01 .393000E+01 .123900E+01 .449000E+01 .141600E+01 .524000E+01 .165200E+01 .628000E+01 .198200E+01 .698000E+01 .220300E+01 .785000E+01 .247800E+01 .898000E+01 .283200E+01 .104700E+02 .330400E+01 .251300E+02 .330400E+01 .261800E+02 .321900E+01 .285600E+02 .304500E+01 .314200E+02 .286500E+01 .349100E+02 .267800E+01 .392700E+02 .248400E+01 .448800E+02 .228000E+01 .523600E+02 .206600E+01 .628300E+02 .183900E+01 .698100E+02 .171900E+01 .785400E+02 .159400E+01 .897600E+02 .146400E+01 .104720E+03 .132600E+01 .125660E+03 .118000E+01 .209440E+03 .118000E+01 ************************************************************* * M O D A L P A R T I C I P A T I O N * ************************************************************* BASE SPECTRUM NO. 1 - DIRECTION : 1 MODE PERIOD PARTICIPATION EFFECTIVE NO. (sec) FACTOR MASS 1 .47917 -4.1220 16.991 2 .86975E-01 -2.2368 5.0035 3 .32061E-01 -1.1466 1.3146 ___________ TOTAL EFFECTIVE MASS = 23.309
16
R.M.S.(合成)変位・速度・加速度
節点番号 DISP VEL ACC
(cm) (cm/s) (cm/s2)
1 4.35 57.1 777.2
2 3.60 47.2 623.4
3 2.86 37.5 494.6
4 2.15 28.3 386.9
5 1.57 20.6 301.9
6 1.04 13.8 226.7
7 0.61 8.1 155.7
8 0.32 4.3 94.3
9 0.01 0.2 5.3
10 0.00 0.0 0.0 節点に働くせん断力、モーメント
節点番号 せん断力 モーメント
(kg) (kg-cm)
1 1,372 0
2 3,370 315,500
3 4,924 1,090,000
4 6,167 2,218,000
5 7,039 3,485,000
6 7,644 4,928,000
7 8,008 6,493,000
8 8,173 7,920,000
9 8,177 10,800,000
10 8,177 11,530,000
17
<添付資料-2>応答倍率
2013/12/19マルA蒸留塔#1 固有周期T= 0.479secB地区 Ⅲ種地盤 減衰定数= 0.030
補正係数= 1.180RAD/sec Hz/sec 周期(sec) 補正応答倍率 基準応答倍率
209.44 33.33 0.03 1.180 1.000125.66 20.00 0.05 1.180 1.000104.72 16.67 0.06 1.326 1.12489.76 14.29 0.07 1.464 1.24078.54 12.50 0.08 1.594 1.35169.81 11.11 0.09 1.719 1.45762.83 10.00 0.10 1.839 1.55852.36 8.33 0.12 2.066 1.75144.88 7.14 0.14 2.280 1.93239.27 6.25 0.16 2.484 2.10534.91 5.56 0.18 2.678 2.26931.42 5.00 0.20 2.865 2.42828.56 4.55 0.22 3.045 2.58026.18 4.17 0.24 3.219 2.72825.13 4.00 0.25 3.304 2.80010.47 1.67 0.60 3.304 2.8008.98 1.43 0.70 2.832 2.4007.85 1.25 0.80 2.478 2.1006.98 1.11 0.90 2.203 1.8676.28 1.00 1.00 1.982 1.6805.24 0.83 1.20 1.652 1.4004.49 0.71 1.40 1.416 1.2003.93 0.63 1.60 1.239 1.0503.49 0.56 1.80 1.101 0.9333.14 0.50 2.00 0.991 0.8402.86 0.45 2.20 0.901 0.7642.62 0.42 2.40 0.826 0.7002.33 0.37 2.70 0.750 0.6222.09 0.33 3.00 0.750 0.5601.05 0.17 6.00 0.750 0.560
0.100
1.000
10.000
0.01 0.1 1 10
補正応…基準応…
固有周期T(sec)
応答倍率
18