Навигация

Главная » Мануалы

1 2 3 4 5 6 ... 53

При статически определимой решетке формула (1.40) приобретает следующий вид:

Роб .

пояса р стат опр

И COS а

:0 Ж„

(1.40а) (1.406)

раек р стат опр * расп р стат опр

Усилия от кручения, действующие в плоскостях граней, определяются по формуле

М

Qnan М^р

Л П

(1.43)

пояс, М^р - О-

Па указанное усилие рассчитываются лишь элементы решетки; усилия в поясах

(1.44)

При крестовой решетке в местах заделки поясов в фундамент со статической неопределимостью от действия сил веса должен учитываться распор, величина которого в каждой грани равна

р sin а

и cos а

2cosa, + l + tg Up Усилие по биссектрисе центрального угла равно Н

р.бис = Нр sm - = 2Нр sm-,

(1.45)

(1.46)

где а = 2л/и ; п - число граней.

При изменении температуры воздуха по сравпепию с температурой в момент замыкания первой секции башпи па фундамент действуют следующие горизоптальпые силы в паправлепии биссектрисы угла между грапями:

За t aEJ

Ht6uc =

2cosji/ /3

(1.47)

где a - сторона грани в основании; / - высота панели, примыкающей к фундаменту; / - момент инерции пояса.

При этом па пояс башпи и па фундамент действует изгибающий момент, равный

МизгЛ=Н^бис1п- (1-48)

Расчет от действия горизонтальных сил целесообразно вести независимо от составляющих, нормальных граням, суммируя получающиеся усилия.

Расчет от действия нормальных сил и измепепия температуры следует вести, руководствуясь ранее изложенными соображениями. При этом в запас припимается

cos л/и = 1. (1.49)

При действии крутящего момента при прямоугольной форме распределение усилий между грапями может приниматься по следующим формулам:

Qx=M,pl{2ay), (1.50)

Qy = M,pl{2a,) (1.51)

у

--Qy

Обозначения приведены па рис. 1.16.

Башпи должны обязательно проверяться па зо- l- Схема распределения

i i усилии в гранях ствола прямо-

пальпое воздействие ветра (рис. 1.7), используя фор- угольной формы при действии мулы (1.10) и (1.11). крутящего момента



При расчете решетчатого ствола рациональна следующая последовательность расчета:

а) устанавливаются габаритные размеры башни и геометрическая схема разбивки на панели, руководствуясь опытом и соображениями, изложенными в предыдущих разделах;

б) приближенно задаются значением периода собственных колебаний башни по первой форме по формуле:

Я(м),

-(сек);

(1.52)

в) принимая на основании опыта и соображений, изложенных в предыдущих пунктах, установленные габаритные размеры и геометрическую разбивку ствола на зоны для верхней секции, задаются размером сечений, входящих в состав элементов, и определяется нагрузка и усилия в элементах этой секции и напряжения;

г) если напряжения в одном из основных элементов (пояс, раскос, распорка)

о Ф Rm, (1.53)

то изменяют сечения и производят перерасчет до тех пор, пока

о Rm, (1.54)

д) после определения путем расчета размеров сечений верхней секции переходят к расчету следующей секции. При этом принимается полученная нагрузка от вышележащей секции и методом ноньггок, как и для первой секции, определяют сечения во второй секции;

е) аналогично ведется расчет и всех нижележащих секций.

В тех случаях, когда имеются программы для расчета башен на ПЭВМ, ручной счет может быть использован лишь для приближенных расчетов, или качественной оценки результатов расчетов на ПЭВМ.

С целью унификации сечений расчет ведут не для всех секций, а группируя одинаковые сечения в 2-х или даже в 3-х секциях. В качестве первого приближения можно принимать следующее число рассчитываемых сечений при высоте до 50м - 4+5, 100м - 6+8, 200м - 8 + 12, 400м - 10+16.

После первого этапа расчета уточняют применительно к полученным в результате характеристикам (распределением масс и жесткостей сечения ствола по высоте), значение периода собственных колебаний и при существенном отличии (более чем в 1,5 раза) от первоначального производят перерасчет конструкции. Для определения периодов собственных колебаний башен целесообразно использовать существующие программы, составленные в различных организациях для различных классов ПЭВМ.

Наиболее опасные направления ветра при расчете поясов (А) и решетки (Б) башен с различной формой поперечного сечения в плане показаны на рис. 1.17.


Рис. 1.17. Схемы наиболее опасных нанравлении ветра: А - нри расчете поясов; Б - при расчете решетки для башеи с различной формой поперечного сечения



Прогиб башни в плоскости данной грани может бьггь определен как функция прогиба этой грани по формуле

(1.55)

FiE Е

где yj - прогиб в данной грани в точке j от внешних воздействий, вызывающих в произвольном /-М элементе данной грани с площадью Fi усилие Nf, о, =Ni/Fi -папряжепие в i-ш элементе; Nj, - усилие в i-ш элементе от силы Н= 1, приложенной в точке j в паправлепии искомого отклонения; - длина /-го элемента.

Если плоскость грани пе совпадает с направлением действующих сил и составляет с ним угол а (рис. 1.18), то перемещение башпи в точке j равно

cosa X 7 У а] = У] cosa = -p2. /д^

(1.56)

Угол поворота сечепия башпи в вертикальной плоскости можно в первом приближении определять, сообразуясь с поворотом одной из граней:

(Ziy-Z2yjcosa

(1.57)

al L

ПИ (см.рис. 1.18):

Рис.1.18. Связь между

где Zy и - вертикальные перемещения двух точек гра- перемещением изолированной плоской грани фермы, образующей грань бащпи, и перемещением бащпи

(1.59)

(1.58)

Для упрощения расчета допускается использовать результаты, полученные по формуле (1.57)

9 = (Z ,.-Z (,. i)) , (1.60)

где J, J - 1 - узлы ближайших по высоте панелей башпи; / - размер панели (расстояние между J и J - 1 точками).

1.3. Конструктивные решения и методы расчета мачт

1.3.1. Общие сведения. Мачты, применяемые в настоящее время, могут бьггь разделены па два вида: стациопарпые и перебазируемые. Последние, в свою очередь, подразделяют па перевозные и мобильные.

Приведенное разделение мачт, главным образом, характеризуется временем нахождения мачты или сооружения, в состав которого она входит, па одном месте. Отнесение мачты к одному из указанных выше видов предъявляет определенные требования по затрате времени для ее перевода из транспортного положения в рабочее (в стационарном варианте - времени монтажа). Эти требования в значительной степени влияют па конструктивное решение мачты.

Мачта состоит из трех основных частей:

а) ствола - упругого стержня, располагаемого обьино вертикально, способного воспринимать продольные и поперечные пагрузки, которые могут иметь различные направления в плапе по отношению к стволу, в связи с изменением направления ветра;

б) оттяжек, являющихся упругими опорами для ствола;

в) фундаментов: центрального, па который опирается или в который заделывается ствол мачты, и анкерных, к которым крепятся оттяжки.




Рис. 1.19. Схемы мачт а - с оттяжками, сходящимися у одного анкера; 6 - с оттяжками, закрепленными у разных анкеров; в - с реями, уменьшающими ировисание оттяжек

Иногда, в целях уменьшения провисания оттяжек и улучшения виброустойчивости мачт, устанавливают реи, сокращающие пролеты оттяжек. Схемы мачт без рей и с реями даны на рис. 1.19.

На мачту при ее эксплуатации постоянно действуют: силы веса ствола Hi оттяжек

6/ от,

а также

усилия от предварительного натяжения отгяжек в каждом j-ш узле мачты:

(1.61)

где j - индекс, указывающий на положение узла крепления оттяжки к стволу мачты; О, ? - индексы, указывающие на то, что напряжение монтажное (О - при отсутствии ветра и обледенения при соответствующей температуре воздуха t); Fj - площадь поперечного сечения оттяжки; Cjgt - монтажное напряжение в оттяжках данного яруса при рассматриваемой температуре; rij - число отгяжек данного яруса в плане; ау - угол наклона хорд отгяжек к стволу.

Для уточнения монтажного воздействия при определении Njgt, следует принимать за угол ау угол между стволом и касательной в точке крепления отгяжек к стволу. Достаточное уточнение достигается при использовании формулы


Cj tFjnjCos(aj-Aaj), (1.62)

где Аа <

- угол между у оттяжки

Рис.1.20. Схема усилий в оттяжке

gijhjtgaj{2ajotFj

хордой и касательной (рис. 1.20).

Допускается рассчитывать мачту и проводить оптимизацию ее параметров, используя следующие допущения:

а) мачта расчленяется на ствол и оттяжки;

б) статический расчет производится в соответствии с методикой, изложенной далее, и в соответствии с ней определяются как в нелинейной системе жесткости узлов, которые в дальнейшем расчете на динамическую добавку принимаются постоянными;

в) определение собственных частот и форм колебаний ствола мачты производится только для первого тона при ручном счете, а при использовании ПЭВМ количество учитываемых в расчете тонов определяется в соответствии с п. 6.8 СНиН 2.01.07-85 [31];

г) приращение напряжений и перемещений от динамических добавок определяется для каждой формы раздельно, поэтому среднеквадратические значе-



ния динамической добавки суммируются со статическими значениями согласно [31]

где X, - усилия или перемещения соответственно от статической и дипамической пагрузки при /-Й форме собственных колебаний;

д) усилия в оттяжках находятся из расчета отдельных вант па суммарные пагрузки от расчетного ветра с учетом коэффициента пульсаций и коэффициента корреляции, принимаемых согласпо [31] и прикладываемых статически к оттяжке, у которой точка креплепия к стволу мачты переместилась в положепие, определяемое от суммарных воздействий - статических и динамических добавок.

Мачты высотой более 500 м обязательно проверяют па зональное воздействие ветра (рис.1.6), используя формулы (1.10) и (1.11). Предотвращение колебаний оттяжек мачт выбором соответствующих параметров в настоящее время невозможно вследствие изменчивости многих параметров оттяжек и воздействий. Поэтому при конструировании необходимо использовать апробированные способы предотвращения колебаний, а расчет деталей креплепия оттяжек мачт к стволу проводить па выносливость в соответствии со СПиП 11-23-81*.

1.3.2. Основные положения расчета нитей. Расчетные данные для нитей, нагруженных равномерно по длине (цепная линия), по горизонтали (парабола) и в паправлепии радиусов (окружность), приведены в табл. 1.7.

При загрузке нити сосредоточенными силами (изоляторы, подвески, механические детали и пр.) расчет можно вести па распределенную эквивалентную нагрузку, которая при числе сосредоточенных сил более трех и равномерном их распределении по пролету может бьггь определена по формуле

э . 1л (1-64)

или во всех случаях

э в 8М^ , 2 , (1.65)

где М„акс ~ максимальный изгибающий момент, определенный как для одпопролетпой балки от действия сил Pj.

Если паклоппая пить, имеющая распределенный вес, удовлетворяет условию

/o <tga/160, (1.66)

то ее можно рассчитывать как пить пролетом / под нагрузкой gQ sina (пренебрегая касательными составляющими cosa), так как погрешность в расчете пе превышает 5%. При более точных расчетах или певыполпепии условия (1.66) необходимо учитывать касательные составляющие и определять усилия в верхней и нижней точках закрепления паклоппой нити оттяжки по формулам:

T = jFWo-Flgoh + Ho-; (1.67)

Тв = JtoI + Falq.h (1.68)

где Hq = CqF; Hq - монтажное усилие в середине оттяжки; - усилие в оттяжке у точки закрепления к анкеру; Гд - усилие в оттяжке у точки закрепления к стволу; 0 - эквивалентный вес 1 м длины оттяжки; h = I cosa - расстояние между точками закрепления оттяжки по вертикали; / - длина оттяжки по хорде.



Таблица 1.7. Основные расчетные данные для нитей различного очертания

Расчетный показатель

Нагрузка на нить

постоянная но длине

ностоянная но длине горизонтальной проекции (хорде)

ностоянная и действующая в иаправлеиии радиусов с центром Oi

Схема ириложения нагрузок и обозначения

Н

Н

У

Чжв

А

н

Н

и


Уравнение кривой

У = УосЛ-, Уо

где Уо + /о = УосЛ

где р =

/+4/о'

Вид кривой

Ценная линия

Парабола

Окружность

Длина дуги S

Формула

S = l

(fo]

+ 15

S = l

-1 X

S = l

2

(2й + 1)!

<1.

П(2-3)

й!(2й + 1) /о <1/4

П(2/г-1)24 2

ж

1+=1--

=Ч2 + 1)П(2)

А<1

/ -2

6 = 27tp - /

П(2/г-1)24 2

1 + 1

=Ч2 + 1)П(2)



Окончание табл. 1.7

Расчетный показатель

постоянная по длине

Нагрузка па пить

постоянная по длине горизонтальной проекции (хорде)

постоянная и действующая в паправле- ПИИ радиусов с центром О)

Длина дуги S

Формула

приближенная

1+3.

где к = 1

/2

Зависимость между прогибом в нижней точке пити /о и усилием Н

-ff=%7 = const

Н

S fi

ff- = const й/0

И^Щ±соШ

вертикальное Vi

V = -

V = -

Vi = Т sin ф

горизоптальпое Hi

Hi = H =

8/о

- = const

Hi=H= = const

о/О

Hi = rcoS9

в пити Ti

Ti=4H +F2 =Hl +

Ti = 4H +f2 =hi +

Ti=T = gp = const

Обозначения: gguB = kelF, Н/м; у - удельный вес пити, Н/м^; /Сэкв = удельный вес пити с учетом дополпительпых элементов к чистому весу пити; F - площадь поперечного сечепия пити, м2.



Истинная длина нити, т.е. длина в напряженном состоянии при постоянной температуре

1 + 8/Уз/

1

3 /2

Е

(1.69)

а с учетом возможного изменения температуры на t по сравнению с моментом натяжения

1 + 8/2/3/2

(1.70)

(1 + о/£)[1 + (±а?)

В связи с нелинейной зависимостью между нагружением и изменением напряжений разрешается при расчете нитей учитывать предельные состояния введением специального коэффициента т|.

о<ЛуЛсТ1; (1-71)

(1.72)

где 7? - временное сопротивление разрьшу каната в целом; у„ = 1,6 - коэффициент надежности [32, п.3.9]; - коэффициент условия работы [32,табл.6];

Qnped

= , 1 + --

3 R

- фактический коэффициент запаса при расчете в линейной постановке;

Е А1 Е

к, = ±v-= ±-

(1.73)

(1.74)

F 1 -ш/зйп-Оо

V - коэффициент, характеризующий податливость опоры; Oq - монтажное напряжение;

- знак зависит от направления смещения опоры, а размер - от значений входящих в эту величину параметров:

прит>1 Лд< 1; прит<1 к^> 1. (1-75)

В связи с нелинейностью зависимости между усилием в канате и нагрузкой принцип суперпозиции при определении усилия от изменяющихся нагрузок неприменим. Изменение напряженного состояния при изменении нагрузок описывается уравнениями, приведенными в табл. 1.8.

1.3.3. Схемы мачг. Схемы мачт принимаются в зависимости от технологических требований (размещения оборудования, ограничения перемещений, удобства эксплуатации, класса капитальности) и должггы удовлетворять технико-экономическим требованиям, которые характеризуются приведенньЕми затратами: капитальньЕми и эксплуатационньЕми. В табл. 1.9 приведены основные параметры, впияюпще на оптимальность решения мачты в зависимости от высоты сооружения и доли воздействия ветра на оборудование, вертикальные тракты и другие элементы, необходимые для обеспечения технологических процессов.

Наиболее удобны геометрические соотношения:

Н/г„ , (1.76)

1/Гоп, (1-77)

п = Н/1, (1.78)

где Н - высота мачты; Гд - радиус описанной окружности по центрам поясов; / - расстояние между точками крепления двух смежных отгяжек; и - число ярусов отгяжек. Нри выполнении условия

cEt/r > a i < x\fRy (1.79)

в конструкции гладкого ствола цилиндрической оболочки местная потеря устойчивости не возникает, и усиление ствола не требуется, ребра жесткости устанавливают по конструктивным соображениям.



Таблица 1.8. Частные случаи расчетных формул для гибкой нити

Закрепление опор

I нагрузка = РКкв

Схема

Формула

II нагрузка ft = kig = kiyFk

Схема

Формула

Неподвижное

М М М III III

А

в

к

Е

= 1 + -

Е

gi = k,go

24cg Е

8foF 8/о

H, = <jF

А

В

Со --

= о

8 fi ykjjj 3 li 24al

1 247-2 24

Pi=ft/o = kiyFk ,Jo;

fl =

Смещающееся

1111 m 11111

в::

в

<

-as.

В'о

k

с 4)

(±А/)-

о. (±АА))-

2/о±А/

1111 р| 111111

у

<

в;:

в

-а -<

В'о

(±А/)-

с 4)

2/о±А/



Окончание табл. 1..

Закрепление онор

I нагрузка = уРжв

Схема

Формула

II нагрузка ft = kigQ = ki-Fk

Схема

Формула

Ненодвижное

м м m м

±ht

л

в

о

или

А

1 of

1 )

= -а(± Ы)Е


Оо--2

{ о* J

1 oj

= -а(± &t)E

tu= tu [1+(±аА/)]

Закрепление опор

Нагрузки gpW- р

Схема

Формула

Схема

Формула

Неподвижное


k pa.

о

где к =

L =lo+2bk; La = /п + 2air


Не, =

gabjl + 2к) 2 {к-hi

ba +

где к =

д gok 2

pb Нфь.

ра Нфс .



1 2 3 4 5 6 ... 53