接管開孔補強

以前にまとめた資料ですが、気軽に見てみてくださいね。2.1 等面積法　等面積法とは、開口部によって弱くなったケーシングの支持面積について、補強材を用いて開口部周辺で等しい面積分だけ補うという考え方です。この方法は、両方向に引き伸ばされた無限大平板に小さな穴が開けられた際の穴周辺の応力集中を理論的根拠とし、ケーシング内に存在する引張薄膜応力のみを考慮し、ケーシングを補強する一次応力強度を設計基準としているため、小径の開口部に対しては安全かつ信頼性が高い。しかし、この方法では開口部の応力集中の影響や、容器の直径変化の影響は考慮されていない。したがって、実際の応力集中係数と理論解析結果との差を小さくするため、等面積法の適用には、開口部の寸法や形状にいくつか制限があり、例えばGB150では、円筒の直径Diが1500mm以上の場合、開口部の最大直径dopはDi/3以下であり、かつdopは1000mm以下でなければならないと規定されている。 2.2 圧力面積法 圧力面積法とは、圧縮面積と支持断面の力のバランスを基礎とする方法であり、すなわち圧縮面積上に生じる総力が、有効補強範囲内のケーシング、接続管、補強材の面積が持つ支持能力とバランスを取るものである。しかし、圧力面積法は開口部の縁における全体的および局所的な薄膜応力の静的な要件のみを考慮し、曲げ応力の影響は考慮していないため、本質的には等面積法と同じである。 しかし、両者による補強結果には差があり、これは主に2つの方法が筒体の有効な補強範囲を異なって考慮しているためである。等面積法において、孔辺の応力集中の減少範囲は開口部の直径にのみ依存し、筒体の直径とは無関係である。一方、圧力面積法における円筒殻の境界効果に基づく減衰領域は、筒内径のみに関係し、開口部の直径とは無関係である。これにより、開口部の直径が大きい場合でも、圧力面積法による補強範囲は比較的小さくなり、密な補強が可能となる。これによって開口部付近の応力集中を効果的に低減し、結果として交差するケーシング部分の安全性が高まる。これもまた、圧力面積法が大きな開口部に適用できる主な理由です。 HG/T 20582-2011「鋼製化学工業用容器の強度計算規定」では、この方法が大きな開口部の補強計算に用いられている。HG/T 20582では、継手の補強を行わず、または考慮せずにケーシングの厚みを増やすことのみで補強を行う場合、開口部の直径dと筒体の内径Diについて、d/Di ≤0.5でなければならないと規定されている。

あなたの意見に同意します。とても詳しく説明されています。

国標の機器を計算する場合、圧力面積法での計算は推奨されません。設計計算には、等面積補強法または解析法の使用を推奨します。圧力面積法の計算には欠陥があるため、計算上は通過できるとしても事故が発生する可能性があります。

そのため、圧力面積法はGBに一度も盛り込まれていません。

圧力面積法で計算すると、実際に事故は起きたのか？

事故が起きたかどうかは不明だが、明らかなのは、開口部の補強を計算する際の圧力面積法の計算原理自体に欠陥があるということだ。他に計算する方法が全くなく、圧力面積法を使うしかない場合は、余裕を多めに取ることをお勧めします。以前この方法で計算した人々は間違いなく十分な余裕を設けていたため、信頼性が高まったのです。

すべての開口部に補強が必要なのでしょうか

いいえ、これにも範囲があります。GB150.3をご覧ください