壓力容器的支撐:載重組合

ASME Sec.VIII, Div. 1 的壓力容器設計法規中有規定鞍座與桶身接觸的角度等要求,但是對於桶身支撐的更詳細的要求如腳座怎麼設計和計算卻是少有敘述。在設備的支撐上是需要計算的;想想,如果一座裝滿發煙硫酸立在工廠,如果其腳座被業主要求計算強度是否挺得過自體重、內容物的載重或是地震、風力的衝擊時,為此我們需要提出其設計的依據。 

在以前的經驗中認為支撐件的設計以腳座設計比較複雜,因為在處理問題上會遇到相關參數缺少的情況。例如在取得安裝地點的資訊時,會想了解壓力容器要裝在哪裡?是否裝置在高樓層之上?樓地板是否要載重限制?樓層或是進出口是否有限高或是限寬?工程師在剛接到案件時,問了公司業務這些問題,而像是丟一塊石頭掉入深淵,沒有回應。最後對於這些相對專業的問題可能無法一時回覆時,業務利用《使用者設計需求》與客戶溝通,並且得到相對應的資料交給工程師進行設備的設計。 

依照鋼結構容許應力設計法的設定: 載重組合於結構設計時應考慮可能的各種載重狀況,並以所產生的最大應力值作為計算的基準。其應依據建築技術規則及規範辦理。如果建造技術規則或相關規範中並無規定,則需檢核以下之載重組合:

  1. D + L 
  2. D + 0.75 (L ± 1.25W) 
  3. D + 0.75 (L ± 0.8E) 
  4. 0.7D ± 1.25W 
  5. 0.7D ± 0.8E 

其中作疲勞設計時,相關載重係數都取 1.0,以計算其應力值。 

  • D = 靜載重,結構物構件重量及永久附加物的重量。 
  • L = 活載重,包括室內人員、傢俱、設備、貯存物品、活動隔間等等。 
  • W = 風力載重,依據「建築物耐風設計規範及解說 」的規定。 
  • E = 地震力載重,依據「建築物耐震設計規範及解說」的規定,惟其中之起始降伏地震力放大係數 αy 設為 1.0 。 

如果為攪拌桶之類的設備,需要考慮攪拌機馬達帶動的衝擊載重。

在設備安裝計劃中還要考慮吊裝載重,安裝時的風力狀況及吊車方位等等。在設備上吊耳的強度與吊裝時其壓力是否會造成本體的損害在設備設計之時就要考量。必竟花了很多製造時間的設備在安裝時掉落或撞毀,其成本一時之間很難用金錢去估算。

參考:

 

各申機械設計工作室; Each Application Mechanical Design Studio 

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壓力容器設計 各申機械設計工作室

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