Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра

ВИХРЕВОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ СООРУЖЕНИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

7.1. При обтекании сооружений цилиндрической формы плоскопараллельным потоком ветра в области за сооружением образуется вихревая дорожка с шахматным расположением вихрей. Когда при определенных скоростях ветра частота срыва вихрей совпадает с собственной частотой сооружения, возникают резонансные колебания.

Поэтому кроме динамического расчета такого сооружения на действие турбулентного ветра необходим также расчет на резонанс.

7.2. Проверка на резонанс сооружений круговой цилиндрической формы должна производиться в тех случаях, когда критическая скорость ветра находится в пределах м/с.

При усилия в сооружении при резонансе всегда меньше усилий при расчете в направлении действия ветра; скорость 25 м/с принята в качестве верхней границы критической скорости для всех географических районов СССР.

7.3. Критическую скорость ветра, вызывающую резонансные колебания сооружения в направлении, перпендикулярном ветровому потоку, допускается определять по формуле

,                                                          (29)

где - период собственных колебаний сооружения по -ой форме, с; - число Струхаля поперечного сечения (для круга 0,2, для сечения с угловыми точками 0,15); - диаметр сооружения, м, для сооружений с малой коничностью (с уклоном не более 0,01) - диаметр его сечения на уровне 2/3 высоты.

7.4. При проверке на резонанс амплитуду интенсивности динамической силы , Н/м, на уровне при колебаниях сооружения по -ой форме допускается определять по формуле

,                                                       (30)

где - относительная ордината -ой формы собственных колебаний; - амплитуда интенсивности на уровне свободного конца сооружения консольного типа или в середине пролета трубчатой мачты на вантах; - скоростной напор, Па, соответствующий критической скорости ; - коэффициент поперечной силы, принимаемый равным 0,25 - для сооружений круговой цилиндрической формы и 0,5 - для цилиндрических сооружений с поперечными сечениями, имеющими угловые точки.

Для сооружения консольного типа допускается учитывать только первую форму собственных колебаний.

7.5. Резонансные усилия и перемещения сооружения в сечении с координатой z допускается определять по формуле

,                                                       (31)

где - прогиб, изгибающий момент или поперечная сила от статически приложенной нагрузки ; для мачт на вантах в качестве расчетного значения принимается наибольшее из значений, вычисленных для критических скоростей , при этом число учитываемых форм колебаний принимается не более четырех; - логарифмический декремент колебаний, принимаемый равным: а) 0,30 - для железобетонных и каменных сооружений; б) 0,15 - для стальных аппаратов на железобетонных постаментах; в) 0,10 - для мачт и стальных футерованных дымовых труб; г) 0,05 - для стальных сооружений и конструкций.

7.6. Расчетную статическую составляющую ветровой нагрузки по направлению действия ветра , Па, соответствующую критическому скоростному напору , допускается принимать постоянной по высоте сооружения и равной

,                                                        (32)

где - коэффициент лобового сопротивления, принимаемый по п.13, табл.1, прил.1.

Динамическая составляющая ветровой нагрузки , соответствующая , определяется в соответствии с указаниями, приведенными в пп.6.2-6.5, при этом коэффициент динамичности для сооружений, указанных в подпунктах "б" и "в" п.7.5, принимается по графику 2 рис.6.

7.7. При расчете на резонанс другие кратковременные нагрузки не учитываются.

7.8. Расчетные усилия и перемещения сооружения при резонансе допускается определять по формуле

,                              (33)

где - перемещение, изгибающий момент или поперечная сила, определяемая по формуле (31); , - то же, от нагрузок и , определяемых по п.7.6.

7.9. Для сечений конической железобетонной дымовой трубы, расположенных ниже ее высоты, расчетными будут усилия, возникающие в направлении действия ветра. Для верхней части трубы расчетными могут стать усилия при вихревом возбуждении, соответствующие второй форме собственных колебаний.