塩ビ管外径φ630mm*高さ3000mmH)のた…

Question

塩ビ管外径φ630mm*高さ3000mmH)のたんくの座屈強度を知りたい

塩ビ管(外径φ630mm*内径φ594.4*高さ3000mm)の底部を塩ビ板を溶接加工し、
中に塩酸水溶液(比重は1.1)を約2000mmの高さまで投入します。
このとき、パイプ側壁が座屈するか否か強度計算して、確認したい。
ただし、底部の破壊による漏れはない事とする。
以上のことについて、教えてください。お願いします。

Accepted Answer

塩ビ管の許容応力をいくらにするか、また塩ビ管と底部塩ビ板の溶接強度をいくらにする
かは決定していますか？
特に、溶接強度に関しては塩ビ溶接棒のシングル溶接やダブル、トリプル等々の溶接仕様
でも強度が異なりますが、貴社の基準や試験データはありますか？
無い場合には、それから作成する事をお奨めします。

さて、強度確認は、
? 底部板と溶接している円筒部の強度確認が必要です。
　 その部分の圧力は、高さ2000mmの比重1.1なので0.2×1.1＝0.22kgf/cm^2となります。
　 が、安全を見て満杯の高さ3000mmの比重1.1である0.3×1.1＝0.33kgf/cm^2で計算。
　 塩ビ管許容応力σ[kgf/mm^2]＝内圧0.0033[kgf/mm2]×内径φ594.4[mm]÷(2×塩ビ管
板厚17.8[mm])
? 底部板に掛かる液体重量(溶接部に掛かる力)に対する強度確認が必要です。
　 π/4×(φ594.4[mm])^2×3000[mm]×1.1×10＾-6＝915[kgf]
　 (最悪満杯にした場合にての計算)
　 915[kgf]÷溶接周長(内径φ594.4[mm]×π)＝0.49[kgf/mm]以上の溶接強さが必要。
　 (これも、安全率をみる必要があります)
? 地震による縦揺れや横揺れの強度確認
　 ＊ 縦揺れは、?に示す計算に地震揺れ加速度(Ｇ)を加算
　 ※ 横揺れは、タンクの固定方法に対しての等分布荷重の梁計算手法で

以上をアドバイスします。
具体的な計算方法や数値は、文献等で確認した上に、貴社での実証確認をして下さい。
(溶接等は、条件や技能に影響するため)

Answer

貴殿のためにならないので、以下の内容でのみ、再度アドバイスをします。

＞（1）塩ビ管の溶接は内外周トリプル溶接
塩ビ管の肉厚は約17mmで、底部板は？？ですが、トリプル溶接＋その外側3連溶接
が妥当ではないでしょうか？
強度的にはトリプル溶接と変わらないけど、バランス的にもその方が良いのでは？

＞（2）塩ビ管の溶接強度は材料強度の1/3と思います。
材料強度とは、物性の何をさしますか？
今回は塩酸水溶液が入るので、引張強さの1/10を小生なら用います。

＞（3）地震につきまして、は通常考慮する条件を入れていただきたいです。
通常考慮とは何ですか？
貴殿で“地震　計算”や“地震　加速度”、“地震　縦揺れ　横揺れ”等の用語でネット
検索して、基礎知識を吸収して下さい。

＞（4）このタンク使用方法は金属の酸洗用で、クレーンで金属を吊り下げ塩酸に浸漬し
＞ます。クレーンで吊っておりますので、タンクに対し負荷はかからないと思います。
塩酸水溶液を塩ビ管パイプに注入する時に、誤って高さ3000mmまで入れる事を想定し、
塩酸水溶液重量を計算した方が良いでしょう。

＞（5）温度は常温です。底部固定方法につきましてもアドバイス頂きたく思います。
パイプで枠を組んだ中に、塩ビ管パイプをセットする。
底面からの高さは、地震の横揺れ計算で決定する。
パイプで組んだ枠と塩ビ管パイプの隙間は埋められる構造にする。
また、底面板も何箇所かパイプ枠から受けれる構造にする。
(塩ビ溶接強度が信じられないから。溶接は漏れ防止と考えた方が良い)

＞（6）安全率は、通常数値を入力して計算していただきたく思います。
通常数値とは何ですか？（２）のアドバイスを参考にして下さい。

冷たい言い方でありますが、貴殿でやらないと意味がありません。
また、具体的な詳細内容の質問が発生したら、アドバイスできるものはします。

塩ビ管外径φ630mm*高さ3000mmH)のたんくの座屈強度を知りたい