Ветровая нагрузка для сооружений со сферической поверхностью

Ветровая нагрузка для сооружений со сферической поверхностью

Исходные данные:

Параметры сферы:

- Диаметр сферы d = 800 см = 800 / 100 = 8 м;

- Вес сферы Q = 3,15 тс;

Базовая скорость ветра:

- Основное значение базовой скорости ветра vb, 0 = 19,4 м/с;

Размеры здания, сооружения, конструкции:

- Расстояние от уровня земли до элемента конструкции

zg = 200 см = 200 / 100 = 2 м;

- Диаметр описанной окружности b = 800 см = 800 / 100 = 8 м;

Жесткость:

- Суммарная жесткость сечения расчетной консольной модели для определения частот колебаний EJ = 80000 тс м 2;

Динамические свойства сооружений:

- Эквивалентная масса на единицу длины me = 1,5 тс/м;

Результаты расчета:

Ветровая нагрузка для сооружений со сферической поверхностью (начало расчета)

Тип местности - 0 в т. ч. расстояние не более 2 км от зоны 0.

Параметр шероховатости:

z0 = 0,003 м.

Минимальная высота:

zmin = 1 м.

Продолжение расчета по п. 7.10

Высота от поверхности земли до уровня, на котором определяется ветровой нагрузки:

z = z0 = 0,003 м.

Базовый масштаб длины турбулентности:

Lt = 300 .

Базовая высота:

zt = 200 м.

Коэффициент:

a = 0,67+0,05 ln(z0) = 0,67+0,05 · ln(0,003) = 0,37954 .

Т. к. z = 0,003 < zmin = 1 :

Масштаб длины турбулентности на минимальной высоте:

L[zmin] = Lt (zmin/zt) a = 300 · (1/200) 0,37954 = 40,1595 .

Масштаб длины турбулентности:

L[z] = L[zmin] = 40,1595 .

Продолжение расчета по п. 7.10

Тип конструкций - вертикальные сооружения, такие как здания и т. п,

Базовая высота, определенная по рис. 6.1:

ze = 0,6 h = 0,6 · 8 = 4,8 м .

Кинематическая вязкость воздуха:

v == 15 ·= 0,000015 м 2/с.

Т. к. z = 4,8 t zmin = 1 :

Масштаб длины турбулентности:

L[z] = Lt (z/zt) a = 300 · (4,8/200) 0,37954 = 72,83609 .

Плотность воздуха:

r = 1,25 кг/м 3 .

Коэффициент, учитывающий направление ветра:

cdir = 1,0 = 1 .

Сезонный коэффициент:

cseason = 1,0 = 1 .

Базовая скорость ветра:

vb = cdir cseason vb, 0 = 1 · 1 · 19,4 = 19,4 м/с (формула (4.1); п. 4.2 ).

Продолжение расчета по п. 4.5

Коэффициент турбулентности:

ki = 1,0 = 1 .

Максимальная высота:

zmax = 200 м.

Параметр шероховатости для типа местности II:

z0, II = 0,05 м.

Коэффициент местности:

kr = 0,19 (z0/z0, II) (0,07) =

= 0,19 · (0,003/0,05) (0,07) = 0,15604 (формула (4.5); п. 4.3.2 ).

z r 200 м (2,4% от предельного значения) - условие выполнено.

Продолжение расчета по п. 4.3.2

Т. к. z = 4,8 м t zmin = 1 м и z = 4,8 м r zmax = 200 м :

Коэффициент, учитывающий тип местности:

cr[z] = kr ln(z/z0) = 0,15604 · ln(4,8/0,003) = 1,15123 (формула (4.4); п. 4.3.2 ).

Продолжение расчета по п. 4.4

Т. к. z = 4,8 м t zmin = 1 м и z = 4,8 м r zmax = 200 м :

Местность - равнинная.

Орографический коэффициент:

c0[z] = 1 .

Продолжение расчета по п. 4.4

Интенсивность турбулентности на высоте z:

lv[z] = ki/(c0[z] ln(z/z0)) =

= 1/(1 · ln(4,8/0,003)) = 0,13554 (формула (4.7); п. 4.4 ).

Средняя скорость ветра на высоте z:

vm[z] = cr[z] c0[z] vb = 1,15123 · 1 · 19,4 = 22,33386 м/с (формула (4.3); п. 4.3.1 ).

Продолжение расчета по п. 4.5

Пиковое значение скоростного напора:

qp[z] = (1+7 lv[z]) 1/2 r vm[z] 2=

= (1+7 · 0,13554) · 1/2 · 1,25 · 22,33386 2 ·= 0,60753 кПа (формула (4.8); п. 4.5 ).

Продолжение расчета по 7.9.1(1)

Пиковое значение скорости ветра на высоте ze:

v[ze] = ; 2 qp[ze]/r= ; 2 · 0,60753/1,25= 0,98592 м/с.

Число Рейнольдса:

Re = b v[ze]/v = 8 · 0,98592/0,000015 = 525824 (формула (7.15); 7.9.1(1) ).

Расчетная поверхность - гладкий бетон.

Эквивалентная шероховатость:

k = 0,2 мм.

k/b = k /b= 0,2/8 ·= 0,000025 .

Коэффициент усилия для сфер в направлении действия ветра принимается по рис. 7.30 в зависимости от k/b и LOG[Re]

cf, x = 0,42793 .

Т. к. zg = 2 м r b /2 = 8/2 = 4 м :

Коэффициент усилия для сфер в направлении действия ветра:

cf, x = 1,6 cf, x = 1,6 · 0,42793 = 0,68469 .

Продолжение расчета по п. 7.10

Базовая высота для внешнего давления:

ze = zg+b /2 = 2+8/2 = 6 м (формула (7.24); п. 7.10 ).

Тип конструкции - сооружение.

Тип сооружения - кроме мачт, труб, тросов и мостов.

Сооружение - каркасное.

Т. к. h = 8 м < 100 м и h = 8 м r 4 b = 4 · 8 = 32 м :

Конструкционный коэффициент - определяется точно по п. 6.3.1(1).

Частоты свободных колебаний - определяются для консольной расчетной схемы.

Расчет частот свободных колебаний

EJ = EJ g = 80000 · 9,81 = 784800 кН м 2 .

Сосредоточенная масса:

m = Q1 = 3,15 т.

Отметка массы 1:

y1 = ze = 6 м.

Длина консольной расчетной схемы:

l = y1 = 6 м.

Первая частота собственных колебаний:

n1, x = ; 3 EJ/(m l 3) /(2 p) =

= ; 3 · 784800/(3,15 · 6 3) /(2 · 3,14159) = 9,3622 Гц.

Продолжение расчета по 6.2(1)

Собственная частота колебаний:

n = n1, x = 9,3622 Гц.

Безразмерная частота:

fL[z, n] = n L[z]/vm[ze] = 9,3622 · 72,83609/22,33386 = 30,53239 .

Безразмерной функцией спектральной плотности силы ветра:

SL[z, n] = 6,8 fL[z, n]/(1+10,2 fL[z, n]) (5/3) =

= 6,8 · 30,53239/(1+10,2 · 30,53239) (5/3) = 0,01443 .

Продолжение расчета по B.2 прил. B

Безразмерная частота:

fL[ze, n1, x] = fL[z, n] = 30,53239 .

SL[ze, n1, x] = SL[z, n] = 0,01443 .

B 2 = 1/(1+0,9 ((b +h)/L[ze]) 0,63) =

= 1/(1+0,9 · ((8+8)/72,83609) 0,63) = 0,74273 .

ds = ds = 0,1 .

Продолжение расчета по F.5 прил. F

Логарифмический декремент конструкционного демпфирования:

da = cf r b vm[ze]/(2 n1, x me) =

= 0,68469 · 1,25 · 8 · 22,33386/(2 · 9,3622 · 1,5) = 5,44451 .

Логарифмический декремент затухания вследствие специальных мероприятий (амортизатор колебаний, жидкостной амортизатор):

dd = 0 .

Логарифмический декремент затухания:

d = da+ds+dd = 5,44451+0,1+0 = 5,54451 .

hh = 4,6 h/L[z0] fL[ze, n1, x] = 4,6 · 8/40,1595 · 30,53239 = 27,97824 .

hb = 4,6 b /L[z0] fL[ze, n1, x] =

= 4,6 · 8/40,1595 · 30,53239 = 27,97824 .

Т. к. hh <> 0 :

Функция аэродинамической проводимости:

Rh[hh] = 1/hh-1/(2 hhexp(-2 hh)) =

= 1/27,97824-1/(2 · 27,97· (1-exp(-2 · 27,97824)) = 0,0351 .

Т. к. hb <> 0 :

Функция аэродинамической проводимости:

Rb[hb] = 1/hb-1/(2 hbexp(-2 hb)) =

= 1/27,97824-1/(2 · 27,97· (1-exp(-2 · 27,97824)) = 0,0351 .

Продолжение расчета по B.2 прил. B

R 2 = p 2/(2 d) SL[ze, n1, x] Rh[hh] Rb[hb] =

= 3,14159 2/(2 · 5,54451) · 0,01443 · 0,0351 · 0,0351 = 0, .

Частота восходящего потока:

v = n1, x ; R 2/(B 2+R 2)=

= 9,3622 · ; 0,/(0,74273+0,)= 0,04321 Гц.

Т. к. v < 0,08 Гц :

Частота восходящего потока:

v = 0,08 Гц.

Период осреднения для средней скорости ветра:

T = 600 с.

Пиковый коэффициент:

kp = ; 2 ln(v T) +0,6/; 2 ln(v T)=

= ; 2 · ln(0,08 · 600) +0,6/; 2 · ln(0,08 · 600)= 2,99815 .

Т. к. kp < 3 :

Пиковый коэффициент:

kp = 3 .

Продолжение расчета по 6.3.1(1)

Конструкционный коэффициент:

cscd = (1+2 kp lv[ze] ; B 2+R 2 )/(1+7 lv[ze]) =

= (1+2 · 3 · 0,13554 · ; 0,74273+0, )/(1+7 · 0,13554) = 0,87279 (формула (6.1); 6.3.1(1) ).

Продолжение расчета по п. 7.10

Вес перекрытия над первым этажом и половины примыкающих колонн и стен:

Q1 = Q = 3,15 тс.

Базовая площадь конструкции или конструктивного элемента:

Aref = p b 2/4 = 3,14159 · 8 2/4 = 50,26548 м 2 (формула (7.23); п. 7.10 ).

Ветровые усилия в горизонтальном направлении

Коэффициент турбулентности:

ki = 1,0 = 1 .

z r 200 м (3% от предельного значения) - условие выполнено.

Т. к. z = 6 м t zmin = 1 м и z = 6 м r zmax = 200 м :

Коэффициент, учитывающий тип местности:

cr[z] = kr ln(z/z0) = 0,15604 · ln(6/0,003) = 1,18604 (формула (4.4); п. 4.3.2 ).

Т. к. z = 6 м t zmin = 1 м и z = 6 м r zmax = 200 м :

Орографический коэффициент:

c0[z] = 1 .

Интенсивность турбулентности на высоте z:

lv[z] = ki/(c0[z] ln(z/z0)) =

= 1/(1 · ln(6/0,003)) = 0,13156 (формула (4.7); п. 4.4 ).

Средняя скорость ветра на высоте z:

vm[z] = cr[z] c0[z] vb = 1,18604 · 1 · 19,4 = 23,00918 м/с (формула (4.3); п. 4.3.1 ).

Пиковое значение скоростного напора:

qp[z] = (1+7 lv[z]) 1/2 r vm[z] 2=

= (1+7 · 0,13156) · 1/2 · 1,25 · 23,00918 2 ·= 0,63561 кПа (формула (4.8); п. 4.5 ).

Ветрое усилие:

Fw = cscd cf qp[ze] Aref = 0,87279 · 0,68469 · 0,63561 · 50,26548 = 19,09257 кН.

Ветровые усилия в вертикальном направлении

Т. к. zg = 2 м r b /2 = 8/2 = 4 м :

Вертикальный коэффициент усилия:

cf, z = 0,6 (формула (7.22); 7.10(2) ).

Ветрое усилие:

Fw = cscd cf qp[ze] Aref = 0,87279 · 0,6 · 0,63561 · 50,26548 = 16,73099 кН.

Основные порталы (построено редакторами)

Домашний очаг Дом • Дача • Садоводство • Дети • Активность ребенка • Игры • Красота • Женщины • (Беременность) • Семья • Хобби Здоровье: • Анатомия • Болезни • Вредные привычки • Диагностика • Народная медицина • Первая помощь • Питание • Фармацевтика История: СССР • История России • Российская Империя Окружающий мир: Животный мир • Домашние животные • Насекомые • Растения • Природа • Катаклизмы • Космос • Климат • Стихийные бедствия Справочная информация Документы • Законы • Извещения • Утверждения документов • Договора • Запросы предложений • Технические задания • Планы развития • Документоведение • Аналитика • Мероприятия • Конкурсы • Итоги • Администрации городов • Приказы • Контракты • Выполнение работ • Протоколы рассмотрения заявок • Аукционы • Проекты • Протоколы • Бюджетные организации Муниципалитеты • Районы • Образования • Программы Отчеты: • по упоминаниям • Документная база • Ценные бумаги Положения: • Финансовые документы Постановления: • Рубрикатор по темам • Финансы • города Российской Федерации • регионы • по точным датам Регламенты Термины: • Научная терминология • Финансовая • Экономическая Время: • Даты • 2015 год • 2016 год Документы в финансовой сфере • в инвестиционной • Финансовые документы - программы

Техника Авиация • Авто • Вычислительная техника • Оборудование • (Электрооборудование) • Радио • Технологии • (Аудио-видео) • (Компьютеры) Общество Безопасность • Гражданские права и свободы • Искусство • (Музыка) • Культура • (Этика) • Мировые имена • Политика • (Геополитика) • (Идеологические конфликты) • Власть • Заговоры и перевороты • Гражданская позиция • Миграция • Религии и верования • (Конфессии) • Христианство • Мифология • Развлечения • Масс Медиа • Спорт (Боевые искусства) • Транспорт • Туризм Войны и конфликты: Армия • Военная техника • Звания и награды Образование и наука Наука: Контрольные работы • Научно-технический прогресс • Педагогика • Рабочие программы • Факультеты • Методические рекомендации • Школа • Профессиональное образование • Мотивация учащихся Предметы: Биология • География • Геология • История • Литература • Литературные жанры • Литературные герои • Математика • Медицина • Музыка • Право • Жилищное право • Земельное право • Уголовное право • Кодексы • Психология (Логика) • Русский язык • Социология • Физика • Филология • Философия • Химия • Юриспруденция

Мир Регионы: Азия • Америка • Африка • Европа • Прибалтика • Европейская политика • Океания • Города мира Россия: • Москва • Кавказ • Регионы России • Программы регионов • Экономика Бизнес и финансы Бизнес: • Банки • Богатство и благосостояние • Коррупция • (Преступность) • Маркетинг • Менеджмент • Инвестиции • Ценные бумаги: • Управление • Открытые акционерные общества • Проекты • Документы • Ценные бумаги - контроль • Ценные бумаги - оценки • Облигации • Долги • Валюта • Недвижимость • (Аренда) • Профессии • Работа • Торговля • Услуги • Финансы • Страхование • Бюджет • Финансовые услуги • Кредиты • Компании • Государственные предприятия • Экономика • Макроэкономика • Микроэкономика • Налоги • Аудит Промышленность: • Металлургия • Нефть • Сельское хозяйство • Энергетика Строительство • Архитектура • Интерьер • Полы и перекрытия • Процесс строительства • Строительные материалы • Теплоизоляция • Экстерьер • Организация и управление производством