Навигация
|
Главная » Мануалы 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)
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)
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
Уравнение кривой У = УосЛ-, Уо где Уо + /о = УосЛ 2Н где р = /+4/о' Вид кривой Ценная линия Парабола Окружность Длина дуги S Формула S = l
S = l -1 X S = l 2 (2й + 1)! /о <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
к /о Е = 1 + - Е gi = k,go 24cg Е 8foF 8/о
Со -- = о 8 fi ykjjj 3 li 24al 1 247-2 24 Pi=ft/o = kiyFk ,Jo; fl = Смещающееся
с 4) (±А/)- о. (±АА))- 2/о±А/
(±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
= -а(± Ы)Е
= -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 |