Башенные сооружения

Archive for the ‘формы’ tag

ОСОБЕННОСТИ МАЧТОВЫХ И БАШЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ИХ РАСЧЕТ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ

without comments

Мачтовые и башенные сооружения отличаются от зданий и промышленных сооружений обычного типа: высотой конструкций, намного превышающей размеры поперечного сечения и основ амия в плане; незначительной массой технологического оборудования по сравнению с собственной массой конструкций; второстепенным значением собственной массы конструкций и массы технологического оборудования как расчетной нагрузки по сравнению с нагрузками от ветра.

Основным расчетным фактором, действующим на сооружение, является ветровая нагрузка. В большинстве мачтовых и башенных сооружений напряжения в элементах конструкций от действия ветра достигают 70— 80%- Только в башнях большой высоты влияние собственной массы оказывается более существенным.

Ветровая напрузка определяется по главе СНиП II-6-74, согласно которой вся территория Советского Союза разделена на семь ветровых районов с различной интенсивностью ветрового воздействия. С увеличением высоты сооружения возрастает интенсивность ветровой нагрузки.

В зависимости от формы сооружения определяется аэродинамический коэффициент обтекания, характеризующий сопротивление сооружения в целом или отдельного его элемента ветровому потоку. Подветренная площадь элемента сооружения умножается на коэффициент обтекания.

Аэродинамические коэффициенты обтекания для цилиндрических тел в зависимости от их диаметров принимают 0,45—1,2 и зависят от чисел Рейнольдса.

Для канатов из круглой стали коэффициенты обтекания имеют максимальное значение 1, 2; для цилиндров большого диаметра они соответственно уменьшаются. Для сечения из прокатных профилей коэффициент обтекания равен 1, 4.

Для высотных сооружений мачтового и башенного типов расчетная ветровая нагрузка определяется с учетом динамического воздействия пульсаций скоростного напора, вызванных порывами ветра. Для гибких высоких сооружений (мачт) производится также-расчетная проверка на явление резонанса.

Так как ветровая поверхность и форма сооружения, а также форма отдельных элементов и их сопротивление ветровому потоку имеют большое значение для мачтовых и башенных сооружений, широко применяются элементы из труб или круглого железа, имеющие наименьшие аэродинамические коэффициенты обтекания.

Большое распространение получили мачты и основные элементы башен, выполненные в виде металлической трубы большого диаметра из вальцованных стальных листов. Такие трубчатые сечения имеют хорошие аэродинамические коэффициенты обтекания при расчете на ветровую нагрузку. Все технологические устройства (фидеры, кабели, лестницы, лифтовые конструкции и т. д.) находятся внутри, т. е. закрыты от действия ветра, и не влияют на величину ветрового давления.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями доказано, что ветровое давление на конструкцию трубчатого сечения во многих случаях оказывается меньшим, чем ветровое давление на решетчатую конструкцию, имеющую те же габариты. Кроме того, мачты трубчатого сечения удобны в эксплуатации тем, что все коммуникации, лестницы и лифт находятся внутри ее, поэтому защищены от атмосферных воздействий.

Второй по значению нагрузкой, на которую ведется расчет конструкций мачтовых и башенных сооружений, является их собственный вес. Влияние собственного веса на размеры сечений элементов в мачтах и небольших башнях сравнительно невелико, но в высоких башенных конструкциях напряжение от этой нагрузки может составить 20—33%.

Нагрузка от гололеда, т. е. от веса наледи, образующейся на элементах конструкций при соответствующих климатических условиях, очень опасна, особенно для сооружений, имеющих значительное количество тонких элементов, таких как стальные канаты и провода. Наличие наледи на этих элементах помимо увеличения их веса приводит к резкому увеличению поперечного сечения и тем самым увеличивает ветровую нагрузку.

В процессе возведения сооружения в зависимости от принятого метода монтажа конструкций могут возникать силовые воздействия, отличающиеся от тех силовых воздействий, на которые рассчитывается сооружение.

Сооружение в целом и его отдельные элементы должны быть проверены на возможность восприятия монтажных нагрузок, в случае необходимости конструкции надо усилить.

Метод монтажа устанавливается при разработке проекта сооружения; все требуемые усиления должны быть внесены в чертежи элементов, с тем чтобы они были учтены при изготовлении конструкций на заводе. Если сооружение монтируется способом наращивания с помощью механизмов, опирающихся на смонтированные конструкции, реакции от этого механизма необходимо учитывать при проектировании сооружения. Если в процессе монтажа расчетная схема сооружения оказывается иной, чем схема, действующая в период эксплуатации (например, изменяется свободная длина при продольном изгибе или часть мачты работает как консоль на ветровую нагрузку в отличие от схемы работы в период эксплуатации, когда мачта работает как неразрезная балка на упругих опорах), силовые воздействия при монтажных условиях также должны быть своевременно учтены.

При монтаже сооружения методом сборки на земле в горизонтальном положении с последующим подъемом в вертикальное, а также при монтаже методом подращивания возникают иные монтажные усилия, чем в период эксплуатации. Эти монтажные усилия также необходимо учитывать при разработке проекта сооружений.