1. Cercetari teoretice privind calculul aparatelor tip coloana

1.1 Introducere

Solicitarile aparatelor tip coloana sunt diverse si complexe, permanente sau temporare, de la parametrii de regim (presiune, temperatura), la sarcini climaterice (vant, zapada) sau solicitari accidentale (cutremure, pamantului asupra fundatiilor etc.)

In conditii de functionare, coloana poate functiona la presiune atmosferica sau poate fi supusa la o suprapresiune interioara sau la depresiune (functionare sub vid). Daca pe tronsoane ale coloanei sau daca pe toata inaltimea coloanei sunt prevazute mantale de incalzire cu un fluid sub presiune, atunci corpul coloanei este supus presiunii exterioare. Coloanele care functioneaza sub vid sunt supuse presiunii exterioare atmosferice.

Coloanele fara mantale de incalzire si fara strat de izolatie, sunt supuse presiunii exterioare a vantului, care poate provoca pierderea stabilitatii. La coloanele amplasate in zone climatice cu ierni lungi, trebuie considerat si efectul greutatii zapezii. Presiunea determinata de zapada pe capacul coloanei, la coloanele care functioneaza sub vid, poate determina pierderea stabilitatii capacului. Sarcinile eoliene si seismice nu sunt nici ele de neglijat.

Acestea fiind doar o parte din sarcinile care actioneaza asupra aparatelor tip coloana, este usor de constatat ca in conditiile actiunii unui asemenea complex de sarcini, proiectarea, constructia montarea si exploatarea corecta a unor asemenea tipuri de echipamente este extrem de dificila.

1.2 Cercetari teoretice privind calculul aparatelor tip coloana conform prescriptiilor tehnice din Romania

Sarcinile care solicita coloana depind de amplasarea acesteia (in cladire sau in exterior) si de etapa in care se gaseste aceasta (montaj, proba hidraulica de presiune faza de exploatare).

Coloanele montate in exterior pot fi solicitate in functionare de greutatea proprie, presiune interioara, presiune exterioara, incarcari climatice (vant, zapada, variatii de temperatura), temperaturi si variatii ale temperaturilor tehnologice, sarcini seismice.

In cazul montarii in cladire, coloana nu este supusa solicitarilor datorate vantului si zapezii.

In tabelul 1 sunt sistematizate cele mai nefavorabile combinatii posibile ale incarcarilor principale si secundare care solicita aparatele de tip coloana amplasate in interiorul cladirii, in functie de stadiul existentei acestora (constructia invelisului, montaj, proba de presiune hidraulica in functionare). In stadiul de predimensionare a coloanei se considera in calcule numai incarcarile principale. Simultaneitatea incarcarilor, datorita probei hidraulice cu actiunea vantului si seismelor este putin probabila.

Incarcarile secundare au urmatoarele semnificatii:

solicitarile din temperatura, reprezinta efecte ale actiunii temperaturii sau ale variatiei temperaturii;

- incarcarile locale, apar in zona prinderii de coloana a virolei de rezemare, in zonele

de prindere a talerelor sau a inelelor de rezemare a talerelor, gratarelor, etc.;

- incarcari suplimentare sunt determinate de modificari locale ale formei aparatului,

sau de marimi ale densitatii substantelor prelucrate.

Cele mai importante prescriptii tehnice conform carora se realizeaza proiectarea, constructia, montarea si exploatarea coloanelor autoportante sunt:

CR - 6 - Coloane autoportante. Prescriptii de calcul si verificare,

- CR - 32 - 42/1 - Instructiuni privind dimensionarea de rezistenta a coloanelor autoportante cu luarea in consideratie a sarcinilor eoliene si seismice;

C-122-18- Norme de calcul pentru coloane sub vid;

- PT C15/2 2003 - Colectia Inspectiei de stat pentru controlul cazanelor, recipientelor sub presiune si instalatiilor de ridicat. Prescriptii tehnice - Executia, montarea, exploatarea, repararea si verificarea conductelor de abur si apa fierbinte sub presiune;

PT C4/2 2003 - Colectia Inspectiei de stat pentru controlul cazanelor, recipientelor sub presiune si instalatiilor de ridicat. Prescriptii tehnice - pentru proiectarea, executia, instalarea, exploatarea, repararea si verificarea recipientelor metalice stabile sub presiune.

Pentru calculul coloanei supusa la sarcini eoliene si seismice se face o dimensionare initiala in care se determina grosimea mantalei coloanei, tinandu-se seama numai de presiunea sau vidul din interiorul coloanei. Se iau, apoi, in consideratie si sarcinile seismice sau eoliene.

In metoda de calcul prezentata se porneste de la ipoteza ca sarcinile seismice sau eoliene nu lucreaza simultan. Se admite actiunea simultana a sarcinilor eoliene sau seismice cu sarcinile masice. Dimensionarea se face sau Ia sarcini seismice sau la sarcini eoliene si anume la acele sarcini care dau moment incovoietor mai mare in coloana. Determinarea sarcinilor eoliene sau seismice se face pe baza perioadei si vibratiei proprii a coloanei provocata de sarcini. Perioade de vibratie proprie a coloanei se determina in functie de deformatia elastica maxima a coloanei. Deformatia elastica se determina impartind coloana in tronsoane si facand ipoteza ca greutatea fiecarui tronson actioneaza perpendicular pe axul longitudinal al coloanei.

Normele sunt valabile pentru conditiile climatice si seismice din Romania.

La momentul maxim dat de una din sarcini se va adauga si momentul rezultat din eventualele sarcini excentrice ale coloanei.

Tabelul 1

Daca tensiunile efective rezultate din actiunea acestor sarcini sunt mai mari sau mult prea mici in comparatie cu tensiunile admisibile, grosimea peretilor tronsoanelor sa va mari sau micsora in consecinta.

Tensiunile radiale sunt determinate, in functie de tipul coloanei (sub presiune sau sub vacuum), cu relatii recomandate de rezistenta materialelor pentru cazul respectiv.

Problemele apar in cazul determinarii tensiunilor axiale din mantaua coloanei care sunt determinate de: greutatea proprie a coloanei, momentul de incovoiere luat in considerare din sarcinile eoliene, seismice, excentrice si presiune sau vacuum.

Tensiunile axiale maxime sunt diferite pentru fibra intinsa si fibra comprimata, dupa cum rezulta din tabelul 2.

Pentru compararea tensiunilor efective cu cele admisibile se procedeaza in modul urmator:

- Pentru fibrele intinse cu tensiunile efective se calculeaza o tensiune echivalenta conform uneia din teoriile de rezistenta. Tensiunea echivalenta se compara apoi cu tensiunea admisibila la intindere.

- Pentru fibrele comprimate se stabileste tensiunea admisibila de stabilitate cu care se va compara tensiunea maxima de compresiune.

Tabelul 2

De asemenea, se va efectua verificarea la stabilitate a invelisurilor sub actiunea simultana a presiunii exterioare (daca aparatul tip coloana lucreaza sub vacuum sau are manta de incalzire), compresiunea axiala si momentul incovoietor.

Una dintre problemele destul de greu de rezolvat este determinarea liniei elastice a coloanei precum si a deplasarii elastice a unui punct de pe axa coloanei. Aceste se pot determina analitic sau grafic.

Linia, elastica se determina in modul urmator:

- Se reprezinta coloana schematic ca o grinda incastrata la capat, cu fortele datorate
sarcinilor de exploatare aplicate ca sarcini concentrate in centrul de greutate al
tronsonului pe grinda;

- Se face diagrama momentelor incovoietoare (la montaj, proba hidraulica si exploatare) si se determina sarcinile de exploatare (F_i) in functie de greutatea mantalei tronsonului respectiv, in ipoteza ca aceste sarcini actioneaza perpendicular pe axa fibrei medie a coloanei, in centrul de greutate al fiecarui tronson.

Deplasarea elastica a unui punct de pe axa coloanei se face prin metoda grinzii conjugate.

1.3 Cercetari teoretice privind calculul aparatelor tip coloana conform prescriptiilor tehnice europene si americane

Este bine cunoscut faptul ca normativele eoliene si seismice difera de la o tara Ia alta, deci si relatiile de calcul a sarcinilor eoliene si seismice bazate pe aceste normative, sunt diferite. Dat fiind caracterul empiric al relatiilor de calcul la stabilitate, se constata, de asemenea, o varietate a acestor relatii. in aceste conditii, este de asteptat sa nu existe un sistem si un algoritm unitar de calcul al aparatelor tip coloana din acest punct de vedere.

In ceea ce priveste calculul de rezistenta, in urma cercetarii bibliografice efectuate pe parcursul derularii grantului, s-a constatat ca exista un algoritm de calcul cu grad mare de generalitate, existand insa situatii cand relatia de calcul sau chiar teorema care sta la baza acestui algoritm, difera.

Nu trebuie neglijat faptul ca insusi punctul de plecare al calculului aparatelor tip coloana este altul in literatura de specialitate straina fata de cea romaneasca, metodologia de calcul a dimensiunilor coloanei (diametru, inaltime) precum si determinarea distributiei caracteristicilor tehnologice pe inaltimea coloanei sunt diferite de cele cu care lucram noi.

Cele mai interesante asemenea metode atat pentru aparate tip coloana cu umplutura cat si pentru cele cu talere le gasim pe sitc-ul www.cheresources.com (The Chemical Engineers' Resources Page). Unul din cele mai performante programe si mai folosite de catre inginerii tehnologi din lume este ChemCAD.

De remarcat ca in literatura tehnica romaneasca se acorda o mai mica importanta stabilirii sarcinii excentrice, in timp ce in literatura straina sunt utilizate mai multe relatii (Relatia Johnson, Straugh, Ritter, Rankine) - www.ecs.umass.edu pentru determinarea acestui tip de sarcini. Evident, ca luarea in calcul a acestui tip de sarcina modifica valoarea tensiunii efective.

O deosebire esentiala s-a constatat si in determinarea liniei elastice si a tensiunii admisibile.

Din cercetarile efectuate prin intermediul internetului si din contactele stabilite cu firmele NoyValesina - Italia si Enco - Elvetia s-a constatat ca pentru calculul si verificarea aparatelor tip coloana, cele mai uzuale programe de calcul sunt; Advanced Pressure Vessel si PV Elite.

Programul Advanced Pressure Vesselare urmatoarele facilitati:

- calculul recipientelor sub presiune, aparatelor tip coloana si schimbatoarelor de caldura (corp., reazeme, racorduri, compensari de onticii, fi anse, amenajari interioare si exterioare etc), precum si verificarea acestora la solicitarile eoliene si seismice atat in sistemul metric cat si in cel englez;

- reprezentarea tridimensionala si bidimensionala a utilajului sau reperului

proiectat;

- accesul la baza de materiale a programului (denumiri, caracteristici tehnice etc. conform standardelor ASME si TSO);

- listarea breviarului de calcul si a partii grafice.

Programul se bazeaza pe relatii de calcul conform prescriptiilor ASME, Division VIII si cu ajutorul lui se poate stabili:

- grosimea mantalei coloanei in functie de parametrii de regim, de sarcinile care pot conduce la pierderea stabilitatii, de sarcinile excentrice;

- verificarea la sarcini eoliene si seismice;

- grosimea tronsoanelor conice si a capacului;

- calculul racordurilor;

- calculul de compensare a orificiilor;

- calculul flanselor;

- calculul sistemului de rezemare (virola suport, picioare de sustinere, egg-cup);

- analiza imbinarii cilindru - con,

- analiza imbinarii dintre manta, capac, fund.

Desi este utilizat in tarile europene, programul PV Elite are la baza tot prescriptiile ASME. Desi nu stabileste decat:

- grosimea mantalei coloanei in functie de parametrii de regim, de sarcinile care pot conduce la pierderea stabilitatii, de sarcinile excentrice;

- verificarea la sarcini eoliene si seismice;

- grosimea tronsoanelor conice si a capacului;

- calculul racordurilor;

- calculul flanselor;

- calculul sistemului de rezemare (virola suport, picioare de sustinere, egg-cup);

programul este totusi foarte eficient nesolicitand atat de mult sistemul datorita afisarii modulare a informatiilor (grafice sau text).

2. Studiu de caz cu privire la calculul aparatelor tip coloana

2.1 Studiu de caz cu privire la calculul aparatelor tip coloana din economia romaneasca

In perioada derularii contractului au fost studiate de catre membrii echipei de cercetare breviare de calcul ale aparatelor tip coloana amplasate in instalatii ale urmatoarelor societati: S.C. SOFERT S.A, Bacau, SC. FIBREXNYLON S.A. Savinesti - Neamt, S.C RAFO S.A. Onesti, care sunt realizate conform prescriptiilor tehnice romanesti.

I. Stripper CO2 din Instalatia de amoniac S.C. SOFERT S.A Bacau, cu urmatoarele date:

- obtinute din conditiile tehnologice:

H_tcol = 4l880mm

D₁ = 3600mm

D₂ = 2800mm

- presiunea de calcul: 0,3 76MPa;

- presiunea de lucru: 0,106MPa ;

- temperatura de calcul: 145°C;

- temperatura de lucru: 120°C;

- adaos de coroziune: 6 mm;

- grosimea tablei (D₁=3600mm):12mm

- grosimea fundului elipsoidal(D₁=3600mm): 16mm;

- grosimea sectiunii tronconice: 18mm;

- grosimea tablei (D₁ =: 3600mm): 18mm;

- grosimea fundului elipsoidal ( D1 - 2800mm ): 28mm;

- momentul total produs de sarcinile eoliene, la baza coloanei:

;

- momentul incovoietor maxim, pentru armonica l, produs de sarcinile seismice:

;

Observatie: Deoarece , au fost luate in considerare numai sarcinile eoliene.

Tensiunile axiale efective in mantaua coloanei sunt prezentate in tabelul 3:

Tabelul 3

Nu au fost analizate: suporturile, racordurile, orificiile si amenajarile (interioare si exrterioare.

II. Coloana de stripare a ciclohexanonei si ciclohexanonoximei din sulfatul de amoniu, Instalatia Anona, Divizia Chimica, SC, FTBREXNYLON S.A. Savinesti - Neamt, cu urmatoarele date:

- obtinute din conditiile tehnologice:

- presiunea de calcul: 0,3MPa;

- presiunea de lucru: 0,03MPa;

- temperatura de calcul: 150°C;

- temperatura de lucru: 110°C;

- adaos de coroziune; 3mm;

- grosimea tablei: 6mm;

- grosimea fundului elipsoidal: 6mm;

- grosimea fundului elipsoidal; 6mm;

- momentul total produs de sarcinile eoliene, Ia baza coloanei:

- momentul incovoietor maxim, pentru armonica I, produs de sarcinile seismice: .

2.2 Studiu de caz cu privire la aparatele tip coloana conform prescriptiilor de calcul europene si americane

Aparatele tip coloana Stripper CO2 din Instalatia de amoniac S.C. SOFERT S.A. Bacau (Stripper I) si Coloana de stopare a ciclohexanonei si ciclohexanonoximei din sulfatul de amoniu, Instalatia Anona, Divizia Chimica, S.C. FIBREXNYLON S.A. Savinesti - Neamt (Stripper II) de caracteristici tehnice prezentate la subpunctul 2.11 si respectiv 2,1. II au fost calculate si cu ajutorul programelor Advanced Pressure Vessel si PVElite, in cele ce urmeaza fiind prezentate extrase din rularea acestor programe.

Advanced Pressure Vessel /Extras Stripper I

PVElite /Extras Stripper I

Element From Node

Element To Mode

Element Type Cylinder
Description

Distance 'FROM' Lo 'TO' 29.000 mm

Inside Diameter 3600 mm

Element Thickness 11 nun

Corrosion Allowance mm

Design Internal Pressure 0.37 6 MPa

Design Temperature internal Pressure 145 °C

Material Name SA516-70

Element From Node

Element To Node ISO

Element Type Cylinder
Description

Distance 'FROM' to 'TO' 17.723 Mn

Inside Diameter 2300 ram

Element Thickness 16 mm

Corrosion Allowance € nun

Design Internal Pressure 0.376 Mpa

Design Temperature Internal Pressure 145 °C

Materj a3, Name SAbl6-7Q

Element From Node 0

Element To Nodo

Element Type Elliptical
Description

Distance 'FROM' to 'TO' 987 mm

Inside Diameter 3600 mm.

Element Thickness 16 mm.

Corrosion Allowance 6 mm.

Design Internal Pressure 0.376 MPa

Design Teiaperature Internal Pressure 145 °C

Material. Name SAb!6-70

PVElite /Extras Stripper II

Element From Node 20

Element To Node 40

Element Type Cylinder
Description

Distance 'FROM' to 'TO' 5500 xcm

Inside Diameter 700 son

Element Thickness 6 ram

Corrosion Allowance 3 mm

Design internal Pressure 0.3 MPa

Design Temperature internal Pressure 150 °C

Material Name Wl 4541

Element From Node 0

Element To Node 20

Element Type Elliptical
Deacription

Distance 'FROM' to 'TO' 560 mm

Inside Diameter 700 mm.

Element Thickness 6 mm.

Corrosion Allowance 3 mm.

Design Internal Pressure 0.3 MPa

Design Temperature Internal Pressure 150 °C

Material Naiac Wl 4541

Deoarece listarea partii de program care rezolva problema sarcinilor seismice si eoliene ocupa prea mult spatiu, nu a mai fost inclusa in aceasta sinteza.

3. PROGRAM DE CALCUL PENTRU DIMENSIONAREA SI VERIFICAREA APARATELOR TIP COLOANA

3.1.Introducere

In stadiul actual al tehnicii, costul aparatelor tip coloana (pentru rectificare, absorbtie, desorbtie etc.) reprezinta in instalatiile petrochimice 10%, iar in fabricile de ingrasaminte chimice 21% din totalul investitiilor. Devine astfel evidenta importanta calculului si constructiei optime a coloanelor.

Solicitarile aparatelor tip coloana sunt diverse si complexe, permanente sau temporare, de la parametrii de regim (presiune, temperatura), la sarcini climatice (vant, zapada) sau solicitari accidentale (cutremure ale pamantului asupra fundatiilor) etc.

Proiectarea, constructia, montarea si exploatarea corecta a aparatelor tip coloana sub aspectul sigurantei in functionare, au importante implicatii economice. Realizarea unei coloane cu grosimi mai mici ale peretilor duce la un cost scazut al acestora, deci la cheltuieli de investitii mai mici, obtinandu-se o coloana mai ieftina, insa mai putin sigura. Analiza continutului activitatii de proiectare, conduce la dualitatea siguranta – economicitate.

In acest context, se urmareste stabilirea instrumentelor matematice care pot conduce la modelarea acestui aspect ingineresc. Cu ajutorul unor programe software achizitionate, precum si cu programul de calcul realizat de autorii articolului, se intentioneaza sa se obtina solutii tehnice care sa permita realizarea unei constructii mai economice in maxime conditii de siguranta.

3.2 Prezentarea programului de calcul, CALCCOL

Programul de calcul, « CALCCOL », realizat de autorii articolului, isi propune sa realizeze calculul de rezistenta al aparatelor de tip coloana intr-un mod care sa conduca la realizarea unei insemnate reduceri a volumului de munca necesar. De asemenea, prin realizarea acestui program s-a creat posibilitatea de a raspunde in termene foarte scurte la schimbari dimensionale in conditii de operare (presiuni, temperatura), de caracterul aleatoriu al sarcinilor eoliene, si seismice, de schimbarea caracteristicilor mediului de lucru (prin componenta adaos de coroziune), caracteristicile materialului de constructie, etc.

Fereastra principala din interfata programului cuprinde trei zone. In partea din stanga vor fi afisate diferite marimi cu privire la dimensiunile si incarcarea coloanei. In centru, dupa dimensionarea corecta a coloanei si verificarea la proba hidraulica si la sarcini eoliene si seismice.

In cazul verificarii la sarcini eoliene - figura 1:

- Numarul de tronsoane este calculat de program, dar poate fi modificat de utilizator.

- Se introduc alte marimi si se calculeaza viteza vantului la varful coloanei, care se compara cu viteza critica.

Figura 1- Fereastra care calculeaza sarcinile eoliene si afiseaza rezultatele

La apasarea butonului “Desenare’, este realizata o reprezentare, la o scara redusa, a tronsoanelor coloanei. Vor fi reprezentate atat fortele de antrenare cat si cele fluctuante, in functie de directia si sensul vitezei vantului - figura 2.

Figura 2 Fereastra de afisare a rezultatelor verificarii echipamentului supus sarcinilor eoliene

La apasarea butonului corespunzator, in partea din dreapta vor aparea reprezentarile grafice ale fortelor de antrenare si fluctuante - figura 3, pentru fiecare tronson in parte.

Figura 3 Reprezentarea grafica a fortelor eoliene.

Programul ruleaza si afiseaza rezultatele verificarii la sarcini seismice a echipamentului, in mod analog cu cazul sarcinilor eoliene.

Pe parcursul derularii programului din meniul acestuia, pot fi apelate mai multe ferestre, fie pentru introducerea de date, fie pentru calcule, dupa cum urmeaza:

3.2.1. Alegerea materialului

Optiunea: Material - Alegere material

Pot fi alese materiale standard, sau se pot adauga noi materiale sau sterge cele deja setate

Pentru fiecare material din baza de date a programului sunt prezentate rezistenta la rupere, limita la curgere si alte caracteristici de material

3.2.2. Stabilirea mediului de lucru

Se alege din baza de date a programului gradul de rezistenta la coroziune (intre 1 si 9).

3.2.3. Se stabileste modul de amplasare a coloanei (in raport cu nivelul solului)

3.2.4. Dimensionarea corpului cilindric

Se introduc inaltimea totala a coloanei, presiunea interioara, diametrul interior, coeficientul de calitate al cordonului de sudura, precum si numarul anilor de exploatare.

Tensiunea admisibila este preluata de la caracteristicile materialului.

La apasarea butonului Calcul , programul calculeaza, conform regulilor, grosimea de rezistenta, adaosurile si grosimea finala (care este standardizata) - figura 4.

Figura 4 Fereastra de dimensionare a corpului cilindric

3.2.5. Dimensionarea capacului, respectiv fundului

In functie de inaltimea capacului si de datele anterioare, se calculeaza:

- raza de curbura la centrul capacului

- grosimea de rezistenta si grosimea totala

- adaosul pana la valoarea standardizata

Dupa dimensionarea coloanei, se trece la verificarea acesteia la diferite tipuri de sarcini.

Mai intai se face verificare la proba hidraulica, apoi se verifica coloana la sarcini eoliene si la sarcini seismice .

3.2.6. Verificarea la proba de presiune hidraulica

Programul ne permite sa calculam presiunea de proba hidraulica. Daca valoarea este corespunzatoare, coloana trece testul, iar daca nu, programul poate alege o valoare potrivita pentru grosimea totala a cilindrului, calculele refacandu-se - figura 5.

 

Figura 5 Ferestrele de verificare la proba de presiune hidraulica si afisare a rezultatelor

Compararea rezultatelor obtinute prin aplicarea prescriptiilor tehnice romanesti cu cele obtinute prin aplicarea programelor de calculator Advanced PressnreVessel si PVElite

4.1. Stripper I

Stripper II

Se constata ca rezultatele obtinute prin aplicarea celor trei variante (prescriptii tehnice romanesti, programul Advanced Pressure Vessel, respectiv PV Elite), sunt compatibile. Se constata totusi ca prin aplicarea programului Advanced Pressure Vessel se obtin valori superioare a tablelor in comparatie cu cele obtinute prin aplicarea variantei romanesti, si valori mai mici prin aplicarea programului PVElite, ceea ce inseamna un consum redus de tabla.

Trebuie observat ca aceste diferente provin nu numai din abordarea diferita a stabilirii sarcinilor exterioare cat si a caracteristicilor diferite ale materialului de constructie.

5.CONCLUZII

Proiectarea, constructia si montarea in instalatie a coloanelor autoportante implica raspunderi foarte mari. Rasturnarea unei coloane poate determina distrugerea instalatiei din care aceasta face parte. Fisurari ale coloanei, urmarea :

- unor suprasolicitari locale de scurta durata;

- unor executii necorespunzatoare (de ex.: cordoane de sudura executate incorect);

- lipsei tratamentului termic ;

- corodarii selective locale;

- realizarea vreunui element al coloanei din materiale necorespunzatoare (datorita
confuziilor de material din timpul executiei) etc.; duce la scoaterea temporara din
functiune a intregii instalatii din care acesta face parte. Pierderile de productie ca si
cheltuieli de reparatie au efect economic nefavorabil.

Proiectarea, constructia, montarea si exploatarea corecta a aparatelor tip coloana sub aspectul sigurantei in functionare, au importante implicatii economice.

Realizarea unei coloane cu grosimi ale peretilor mai mici duce la cost mai scazut al acesteia, deci la cheltuieli de investitie mai mici; se obtine o coloana mai ieftina insa mai putin sigura. Analiza si in acest domeniu a continutului activitatii de proiectare conduce la dualitatea siguranta - economicitate. Se pune urmatoarea problema: cum trebuie proiectata si executata o coloana ca sa fie sigura si economica?

Problema pusa nu are un raspuns simplu datorita opozitiei dintre siguranta si economicitate. Deoarece economicitatea este legata direct de utilitate sau cost, inseamna ca si siguranta trebuie exprimata in termeni economici.

Nivelul de siguranta la care se poate tinde, sau care poate fi atins intr-o anumita regiune, este afectat de nivelul cunostintelor tehnice, de capacitatile si posibilitatilor de cercetare, de organizare a controlului calitatii, de materialele de constructie disponibile de calitatea fortei de munca, de gradul de inzestrare tehnica a companiilor constructoare. Micsorarea probabilitatii avariilor se obtine prin marirea coeficientului de siguranta, deci prin micsorarea economicitatii.

In proiectare se disting, in general trei etape principale, si anume ;

- stabilirea sarcinilor care incarca utilajul in conditiile normale de functionare si in
conditii de supraincarcare ;

- deducerea starii de eforturi unitare tinand seama de starea de solicitare;

- definirea starii limita si deducerea rezistentelor admisibile sau a coeficientilor de
siguranta pentru cazul analizat.

In toate etapele proiectarii - trebuie analizata permanent dualitatea siguranta - economicitate.

Siguranta coloanei se obtine prin asigurarea rezistentei, rigiditatii si etanseitatii acesteia.

In stadiul actual al cunostintelor ingineresti, de multe ori aprecierea sarcinilor si a rezistentelor admisibile intr-un caz dat este supusa incertitudinilor, deoarece acestea sunt, in general, marimi aleatoare.

De asemenea, in urma cercetarii bibliografice realizate, precum si a documentarilor pe teren, s-a constatat ca, desi calculul este destul de complex si greoi, nu exista o varianta romaneasca a unui program de calcul in acest domeniu, necesitatea, unui asemenea program fiind mai mult decat evidenta. Este adevarat ca asa cum am prezentat la subpunctele anterioare, exista in strainatate asemenea variante de program, dar calculele sunt facute in conformitate cu normele straine, nu romanesti si in plus, achizitionarea unui asemenea program este foarte costisitoare (aprox. 4000$).