Промышленное охлаждение - freezart.ru. Схемы и периодика

Главная » Мануалы

1 2 3 4 5 ... 53

Рис. 1.11. Характерные случаи при определепии наиболее опасных воздействия пульсации ветрового потока для: а - башеп; б - мачт

причем при постоянном значении т и к^д„ - 1

(1.17)

или

Случай б:

кор

макс,кор

: mqF

-<-о

FCx,

причем при постоянном значении т и к^др = 1

(1.15

(1.19)

(1.20)

или

у,м макс,кор Укор ~

(1.21)

макс fl

Для случая горизонтального элемента используются выражения (1.19) и (1.20) с заменой зпачепия С° соответствующими значениями С° и Ig значением а.

При изменении скорости ветра зпачепия т|o,и т|* указанные в табл. 1.4, следует умножить па коэффициент

K, = VJ25,

где Vi - скорость ветра па рассматриваемом участке сооружения, м/с.

Таблица 1.4. Зпачепия Г[др и т|*, для V= 25 м/с и С° =<

(1.22)

Наимеповапие	Размер, м		/, Гц

кор		25 50 100 200	0,072	0,072 0,038	0,072 0,038 0,019	0,072 0,038 0,019 0,01	0,038 0,019 0,01 0	0,019 0,01 0 0
		25 50 100				0,144	0,144 0,075	0,144 0,075 0

Е. Основные положения расчета при аэродинамической неустойчивости:

а) Аэроупругие характеристики. Явления аэродинамической неустойчивости

возникают в высоких сплошностенчатых гибких конструкциях цилиндрической,

призматической (пирамидальной) формы при удлинении:

- в консольньгх сооружениях и элементах

>10,

(1.23)

- в однопролетных элементах:

с шарнирным опиранием концов

Лнп 17, (1.24)

с защемленными от поворота концами

Лнв 40, (1.25)

где Н - длина элемента (или высота сооружения); Dp - среднее значение диаметра или размера поперечного сечения, перпендикулярного направлению ветрового потока.

Для гибких сооружений опасны два вида автоколебаний: ветровой резонанс и галопирование.

Возникновение ветрового резонанса возможно в области значений критической скорости Vpi, соответствующей /-Й форме собственных колебаний, определяемой по формуле

V .-

(1.26)

где Tj - период собственньгх колебаний /-го тона сооружения или элемента конструкций; Sh - число Струхаля, зависящее от формы профиля.

При отсутствии эксперименталь-ньгх данных число Струхаля может бьггь ориентировочно определено по формуле

Sh = 0,225/C. (1.27)

Области опасньгх скоростей ветра для консольньгх цилиндрических тел при изменении значений или

Х=2Н/г приведены на рис. 1.12, где г - радиус инерции сечения в направлении, перпендикулярном ветровому потоку. Данные, приведенные на рис. 1.12, могут бьггь использованы и для других условий опирания, но при иньгх соотношениях H/Dp.

для шарнирного опирания обоих концов балки

Hjl),p = 1,7 Н/1),р; (1.28)

для защемленньгх концов H,/D,p=4H/D,p, (1.29)

Рис.1.12. Области оиасиьгх скоростей ветра для где Н, Нщ, Щ - соответственно длина

коисольиых цилиндрических тел нри изменении сооружения или элемента сооруже-значения - H/d (или Л) нри цилиндре ностоянной консольно закрепленного, шар-

площади нонеречного сечения (1) и нри линейно

изменяющейся шющади но дайне цилиндра (2), рно опертого по обоим концам,

а также вероятность возникновения колебаний (3) заделанного по обоим концам.

	н





	~ ~20




	20 -


	100 -

50 V, м/с

Для консоли постоянной жесткости и внешних габаритных размеров начало галопирующих колебаний возможно при скорости ветра

F > = -

(1.30)

где 4/р = 32 - численный коэффициент, имеющий размерность кгс^м *; 5 -логарифмический коэффициент колебаний; М - масса сооружения (кгс^м !); Q - коэффициент лобового сопротивлепия при данном паправлепии ветрового потока, характеризуемом углом а; Су = fy(a) - коэффициент подъемной силы, зависящий от угла атаки а.

б) Моделирование. Проведение испьггапий полужестких моделей (упруго закрепленных жестких отсеков) в аэродинамических трубах рекомендуется для вьшвлепия качественной картины обтекания колеблющегося профиля воздушным потоком, определения аэродинамических коэффициентов лобового сопротивлепия Q, подъемной силы Су продольного момента и т.д., а также ориентировочной оценки эффективности и выбора параметров аэродинамических средств гашения колебаний.

При экспериментальном определепии величины Q, Су, необходимо соблюдать геометрическое подобие полужесткой модели натурной копструкции и подобие по числам Рейпольдса:

Re =-

(1.31)

причем индексы hvlm относятся соответственно к натурному объекту и модели.

Для тел с острыми боковыми кромками соблюдение подобия по Re желательно, по пе обязательно; для профилей с круглым и эллиптическим поперечным сечением и сечением в виде многоугольника со скругленными углами подобие по Re обязательно. Необходимо также соблюдение масштаба шероховатости

(1.32)

где е - средняя высота бугорка шероховатости и создание в трубах потока, имеющего параметры натурного ветрового потока (профиль скорости ветра, порывистость и пр.).

В зпачепие Q, определенное путем испьггапий в аэродинамической трубе с за-крьггой рабочей частью, следует вводить поправку, учитывающую соотпошепие размеров модели и рабочей части трубы в том случае, когда модель занимает более 5% площади сечепия рабочей части трубы:

с. = с:

се *.тр

(1.33)

где - замеренное в опьгге зпачепие коэффициента лобового сопротивлепия;

Рсеч.тр ~ площадь отверстия аэродинамической трубы; / - теневая площадь модели.

Проведение испьггапий аэроупругих моделей в аэродинамических трубах (динамические испьггапия) рекомендуется для определения диапазона углов атаки, опасных по условиям возникновения автоколебаний, величин критических скоростей и амплитуд предельных циклов автоколебаний, величин динамических прогибов, изгибающих моментов и папряжепий, а также количественной оценки эффективности механических и аэродинамических средств гашения колебаний конструкций. Динамические испьггапия конструкций должны производиться па аэроупругих моделях, а для

оценки величины напряжений в действительной конструкции - на конструктивно подобных натуре моделях. При таких испытаниях должно соблюдаться геометрическое

подобие натуре, подобие по числу Коши (Cq ), числу Струхаля (Sh) и числу Рейнольд-

са (Re). Последнее обязательно для тел, не имеющих острых боковых кромок.

С -

	(). 1
		4 м
d 1	d 1
V T \

(1.34)

(1.35)

где EJ - жесткость конструкции или модели.

Для соблюдения при модельных экспериментах в аэродинамических трубах с небольшими размерами рабочей части подобия одновременно по числам Re, Sh ж Q необходимо проводить испьггания с повышенной плотностью рабочей среды,

т.е. в трубах с повышенным давлением.

в) Основные положения расчета при аэродинамической неустойчивости. Если максимальная скорость ветра в рассматриваемом районе на данной высоте 1. меньше Vpj (формула 1.26), то возникновение ветрового резонанса невозможно. В большинстве случаев < т.е. возможно возникновение резонансных коле-

баний. Если VjiaKc> (формула 1.30), то расчет на галопирование не производится. Усилия, возникающие в направлении действия ветра и в поперечном направлении при резонансе, складываются геометрически. В табл. 1.5 приведены некоторые наиболее характерные случаи сложения усилий или перемещений XP{Z), возникающих при резонансе с соответственно статической и динамической составляющей усилий или перемещений X{Z), X{Z) от действия ветра по потоку.

Таблица 1.5. Характерные случаи сложения усилий и перемещений при срывньгх воздействиях

№ случая

Схема

Направление ветра и расчетные точки

Формула XiZ)

Б \а

для всех точек

1,3 2,4

XtxZ) X(Z)+X(Z)

1,3 2,4

XHZ)+X(Z)

X(Z)+X(Z)

3,1 2

X (Z) + X(Z) + X(Z) XP(Z)

XPiZ)f + IxiZ) + X(Z)

При определении усилий или перемещений при резонансе

X \Z) = -X{Z) 5

(1.36)

логарифмический декремент колебаний припимается равным 5 = 0,05, если пет данных, обосновывающих его отличие от указанного зпачепия.

При определепии статического воздействия силы поперек ветрового потока Х'(2), коэффициент Су поперечной силы припимается па основании экспериментальных данных. Для кругового цилиндра, согласпо СПиП, Су = 0,25.

Папряжепия в копструкции, полученные па основе данных об усилиях при колебаниях, пе должны превышать значений, получаемых согласпо СПиП 11-23-81* и коэффициентов, указанных в приложении 8 к нему, при количестве циклов нагружения более 5 10. В случае отсутствия в СПиП или настоящем справочнике зпачепия коэффициента Су он может бьггь определен экспериментальным путем.

1.1.6. Обледенение. Нормативная гололедная нагрузка (р^ определяется согласпо [31].

В тех случаях, когда известно, что в районе строительства возможны регулярные случаи образования плотных гололедно-изморозевых отложепий типа смеси с плотной наружной коркой обледенения и с последующими ветрами =0,51дкс> расчет должен производиться по специальным техническим условиям, согласованным с гго.

1.1.7. Температура. Нормативные температурпые климатические воздействия определяются согласпо [31]. В случае необходимости уточнения характера измепепия температуры по высоте сооружения предлагается использовать график, приведенный па рис. 1.13, па котором показан характер измепепия температуры воздуха с высотой в слое от поверхпости земли до высоты 2 км. Зпачепие температур у земли даны через 4°. По значениям температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки (txoA.mm) на графике выбирается кривая, у которой зпачепие температуры воздуха вблизи земной поверхпости (считываемое по оси абсцисс), равно значению температуры воздуха наиболее холодной пятидневки (хюл.пят)- По ЭТОЙ кривой Определяется характер измепепия расчетпой температуры для сооружепий по высоте. В том случае, если зпачепие ton.rvim окажется между 4-х градусными интервалами температурных кривых, нужные зпачепия tp определяются с помощью иптерполяции между ближайшими значениями температурных кривых па графике.

Высота, м 2000

1000

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 О +10 +20 +30 +40 +50

Температура, °С

Рис. 1.13. Изменения температуры воздуха с высотой и в слое пад поверхностью земли

до 2000 м

1.1.8. Особые воздействия

а) Сейсмические воздействия. При определении сейсмических воздействий на опоры следует руководствоваться СПиП II-7-81*. Применительно к нормам на сейсмические воздействия возможно вести расчет опор от действия подземных взрывов. Величина коэффициента сейсмичности к^ принимается по данным специализированных организаций.

б) Монтажные воздействия и воздействия при транспортировании. При определении монтажньгх нагрузок необходимо учитывать способы монтажа (осуществляемого путем наращивания, подращивания, подъема целиком, комбинированным способом), влияющие на изменение расчетной схемы по отношению к конечной, являющейся эксплуатационной.

При нестандартных условиях транспортирования элементы конструкций опор должны бьггь рассчитаны в соответствии со схемами их укладки и характером силовых воздействий при транспортировке.

в) Прочие особые воздействия. Воздействия при воздушных взрывах учитываются в соответствии со специальными нормами. Одностороннее тяжение антенн, возникающее в результате опускания или их обрыва, учитывается в особых условиях, оговоренных в задании на проектирование.

Сохранность мачт от разрушения при обрыве одной из оттяжек мачт может учитываться в расчете только при специальных заданиях заказчика для объектов с особой ответственностью. При этом оговариваются особые условия напряженного состояния. Изменение режима натяжения оттяжек при их съеме должно учитываться путем изменения в худшую сторону величины предварительного натяжения на +25%. В оговариваемых при задании условиях возможен учет просадок фундаментов у мачт и башен. При просадках, вызывающих увеличение напряжений в элементах конструкции по отношению к расчетному сопротивлению на 20% и более, необходимо принимать конструктивные меры по сохранению расчетных параметров.

1.2. Конструктивные решения и методы расчета башен

1.2.1. Схемы башен. В табл. 1.6 приведены области наиболее рациональньгх параметров решетчатых башен в зависимости от высоты сооружений и доли воздействия технологического оборудования.

Применение башен неправильной формы в плане, в первую очередь, в виде прямоугольника рационально в тех случаях, когда характер силового воздействия, обуславливаемый действием в основном горизонтальных сил, различен относительно поперечного сечения опоры, но постоянен по времени. С целью создания равнопрочной конструкции соотношение сторон при прямоугольном плане должно удовлетворять следующему условию:

ajayMJMy, (1.37)

где М^, Му - моменты, действующие в указанных плоскостях {z - вертикальная ордината); а^, ау - размеры сторон прямоугольника.

1.2.2. Виды решеток и размеш,ение диафрагм. В башнях применяются виды решеток, указанные в табл. 1.6.

Для опор высотой более 100 м при трубчатых поясах и коэффициенте Go()/(Go()+Gee)-0,025 наиболее экономична перекрестная предварительно напряженная решетка из круглой стали повышенной прочности или из канатов. При высоте до 50 м для некоторых видов опор применяются прокатные профили. Па рис. 1.14 приведены основные виды решеток, применяющихся в опорах линий электропередачи.

Таблица 1.6. Области рациональных параметров решетчатых башен

Высота, м

до 50

0,25 0,5 1,0

Форма в плане

многоугольник

Сортамент

Класс стали

С 235

С 285 С 345

Внешняя конфигурация

Окончание табл. 1.6.

Геометрические параметры

Высота, м

осн

Монтажные соединения

высокопрочные болты

Вид решетки

до 50

0,25 0,5 1,0

L L 20 10

В соответствии с требованиями задания

При монтаже

снособом иодращивания или подъема целиком

При поясах из

При поясах из труб

При любом сортаменте

При поясах из труб

Рис.1.14. Основные виды решеток применяюш;иеся в опорах линий электропередачи: а - треугольная с песовмеш;еппыми в смежных гранях узлами; 6 - то же, по перекрестная; в - сложная перекрестная; г - треугольная с совмеш;еппыми в смежных гранях узлами; д - то же, по перекрестная; е - треугольная с распорками; ж - с восходяш;ими раскосами;

3, к, л - ромбические треугольные

При опорах большой высоты (300 м и более) с целью использования существующего па металлургических заводах проката вынуждены применять в основании правильные многоугольники с большим числом сторон. В этом случае для уменьшения числа операций по соединению решетки па монтаже целесообразно примепепие блочной системы решетки по схеме, указанной па рис.1.15.

Если диафрагмы не несут снециальных нагрузок, а обеспечивают геометрическую неизменяемость формы поперечного сечения при распределенном действии ветра, то их необходимо устанавливать в местах переломов и при отсутствии надлежащих обоснований не реже, чем через интервалы, равные трехкратному среднему размеру описанного по поясам диаметра.

1.2.3. Особенности расчета решетчатых башен. Башни являются внешне статически определимыми системами и методика определения в рассматриваемом сечении М, N, Q зависит от параметров башни и решетки. Перераспределение усилий между отдельными элементами башен: поясами, раскосами и распорками зависит не только от формы в плане и направления силовых воздействий, но и от схемы решетки. Обычно пренебрегают жесткостью узлов башен при отношении высоты пояса {d) к пролету панели (/ ) больше 0,1. Внутренне статически неопределимыми являются системы с перекрестными раскосами, при расчете которых должно учитываться влияние сил веса и предварительного натяжения. В башнях с симметричной формой поперечного сечения для случая крестообразных раскосов без предварительного натяжения распределение усилий между отдельными поясами и гранями (решеткой) при отсутствии местных сил может определяться по формулам:

= 2M g(nr cosa)-i;

число граней п> 6

Рис.1.15. Блочная схема решетки для башен

пояса макс

Qzp max - 2Go(j

(1.38) (1.39)

пояса р

Роб

И COS а

раек р

Роб

и COS а

&та tg а

2 COS а + sma ptg а.

+ \l + tg-a.

2 cos а + sma tg а.

+ [l + tga.

расп р раек р SinCC

(1.40)

(1.41)

(1.42)

где М„д, Q g, Pgg - соответственно общие изгибающий момент, поперечная сила и вертикальное усилие в рассматриваемом сечении; и - число граней; Гд - описанный радиус по центру сечения; а - угол наклона пояса к вертикали; a, - угол наклона раскоса к вертикали; F , Fp, Fp - соответственно площади поясов, раскосов и распорок.

1 2 3 4 5 ... 53