Нагрузки и воздействия

Главная>Расчет>Нагрузки и воздействия

Основным сочетанием нагрузок по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» для башен и мачт является ветровой напор на конструкции ствола и оборудования с собственным весом конструкций и оборудования. Также данным СНиПом предусмотрен учет гололедной, температурной и сейсмической нагрузки.

Расчет производится по двум предельным состояниям: 1) по прочности и устойчивости 2) по деформативности.

Согласно п.1.3 СНиП расчетное значение нагрузки следует определять как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке yf, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию и принимаемый при расчете на прочность и устойчивость:

- для весовой нагрузки γf — 1.05

- для ветровой нагрузки γf — 1.4

- для гололедной нагрузки γf — 1.3

При расчете по деформациям γf =1

Ветровая нагрузка

Согласно СНиП 2.01.07-85* ветровая нагрузка определяется как сумма средней и пульсационной составляющей W=Wm+Wp. Чтобы определить среднюю составляющую ветровой нагрузки Wm на сооружение и оборудование надо знать ветровое давление в районе установки, а также наветренную площадь сооружения с оборудованием. Если выразить это формулой то получается следующее:

Среднее значение ветровой нагрузки (кгс) = ветровое давление(кгс/м) х высотный коэффициент х наветренная площадь(м²)

или

Wm = w0 k Fcx

- высотный коэффициент k определяется по таблице 6, промежуточные значения определяются интерполяцией.

Данная формула является аналогом ф-лы (6) СНиП с той разницей, что вместо одного аэродинамического коэффициента с у нас введено Fcx — наветренная площадь, это произведение площади проекции какого-либо элемента конструкции на его аэродинамический коэффициент лобового сопротивления. В практике расчета антенно-мачтовых сооружений удобнее чтобы эти два параметра шли неотделимо друг от друга. Отметим, что для антенно-мачтовых сооружений и их элементов используется именно аэродинамический коэффициент лобового сопротивления сх.

Для примера если взять уголок 50х5 длиной 2м, то его проекцией будет прямоугольник 0.05х2м => площадь проекции F=0.1м², аэродинамический коэффициент для профилей по СНиП равен 1.4, т.о. наветренная площадь уголка Fcx будет равна 0.14м².

Для цилиндрических элементов (трубы, круглая сталь, тросы) аэродинамический коэффициент сх варьируется от 0.4 до 1.2 и определяется по схеме 14 приложения 4 СНиП.

Для плоской решетчатой конструкции (фермы) очевидно, что ее наветренная площадь будет равна сумме наветренных площадей ее элементов. Но башни и мачты являются пространственными фермами, где есть наветренная грань и следующая за ней затеняемая грань. Для этого случая СНиПом предусмотрена схема 17 приложения 4. Строго следуя указаниям несложно определить аэродинамический коэффициент сt секции. Помножив его на контурную площадь секции Ак, получаем наветренную площадь секции.

Нормативное значение ветрового давления w0 определяется согласно пункту 6.4: по карте 3 определяется ветровой район и по таблице 5 определяется w0. Если район строительства по карте 3 относится к малоизученным, то скорость ветра следует принимать по данным районной метеостанции, причем берется значение скорости, превышаемой раз в 5 лет, и по ф-ле (7) определяется ветровое давление w0.

Помимо средней составляющей ветровой нагрузки СНиП требует учитывать пульсационную составляющую Wp. Для упрощенного ручного расчета, можно воспользоваться формулой (9) пункта 6.7б в которой антенно-мачтовое сооружение рассматривается как система с одной степенью свободы и учитывается только первая форма собственных колебаний, а период собственных колебаний может быть определен энергетическим методом. В современных расчетных комплексах определение пульсационной составляющей автоматизировано, и определяется она для каждой формы колебаний, учитывая s первых форм. Количество учитываемых форм s определяется из условия fs < flim < fs+1, где flim по СНиП берется из таблицы 8.

Гололедная нагрузка

Гололедную нагрузку следует учитывать при проектировании антенно-мачтовых сооружений по п.7 СНиП. Для этого необходимо учесть увеличение наветренной площади элементов конструкции и увеличение их веса за счет гололедных образований, а затем произвести расчет на ветровое воздействие в сочетании с собственным весом.

При учете гололедной нагрузки согласно пункту 7.4 СНиПа давление ветра на элементы покрытые гололедом следует принимать равным 25%. Данная цифра, видимо, взята из тех соображений, что по наблюдениям период образования гололеда (в основном это начало или конец зимы) сопровождается слабым ветром. Заранее можно предположить, что такое сочетание нагрузок оказывает более слабое воздействие, чем 100% ветровая нагрузка. Правда есть примечание 1 к пункту 7.4 «В отдельных районах, где наблюдаются сочетания значительных скоростей ветра с большими размерами гололедно-изморозевых отложений, толщину стенки гололеда и его плотность, а также давление ветра следует принимать в соответствии с фактическими данными». Поэтому данный вопрос требует рассмотрения в отдельных случаях, особенно когда сооружение состоит из большого количества тонких элементов (в таком случае прирост наветренной площади от гололеда будет значительным).

Сейсмические воздействия

При определении сейсмических воздействий на опоры необходимо руководствоваться СНиП II-7-81* (СП 14.13330.2011) Строительство в сейсмических районах. Согласно п.2.1 данного СНиП (п.5.1. СП), при расчете конструкций и оснований на сейсмическое воздействие, температурные климатические воздействия и ветровые нагрузки не учитываются.

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


*

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>