Ключевые слова: мачта с многоярусными оттяжками, пульсационная составляющая ветровой нагрузки, динамический расчет, программный комплекс ЛИРА-САПР 2013, линеаризация расчетной схемы.
Для мачт с многоярусными оттяжками пульсационную составляющую ветровой нагрузки в соответствии с [5] необходимо определять динамическим расчетом с учетом s первых форм собственных колебаний, так как вторая частота собственных колебаний меньше предельной. Количество s первых форм собственных колебаний определяется из условия fs
Определение пульсационной составляющей ветровой нагрузки выполняется для мачты четырехгранного сечения, имеющей 5 ярусов оттяжек. Ствол мачты сформирован из секций высотой 6,75 м, размеры поперечного сечения 2,5х2,5 м. Секции являются пространственными фермами. Для предварительного расчета сечение пояса принято из круглых труб размером 245х20 мм, элементы решетки — 121х10 мм. Общий вид мачты представлен на рис. 1, общий вид одной монтажной секции ствола мачты — на рис. 2.
Рис. 1. Общий вид мачты
Рис. 2. Общий вид монтажной секции ствола мачты
В программном комплексе ЛИРА-САПР 2013 расчет на динамическое пульсационное воздействие возможен только в линейной постановке задачи. Мачта с многоярусными оттяжками является геометрически нелинейным сооружением, так как в ней присутствуют гибкие нити — оттяжки. В связи с этим производится линеаризация расчетной схемы мачты, в которой оттяжки заменяются упругими опорами, расположенными в местах крепления оттяжек к стволу мачты [1]. Жесткость упругих опор для каждого яруса оттяжек в горизонтальном направлении вдоль и поперек направления оттяжек вычисляется нелинейным статическим расчетом. Линеаризованная расчетная схема представлена на рис. 3.
Рис. 3. Линеаризованная расчетная схема мачты
Для линеаризованной расчетной схемы предварительно выполняется модальный анализ с целью определения числа s первых форм собственных колебаний, учитываемых при динамическом расчете, и сбор нагрузок. В расчете учитывается 14 первых форм собственных колебаний. Динамический расчет выполняется при действии собственного веса несущих конструкций мачты, веса оборудования, предварительного натяжения оттяжек и статической составляющей ветровой нагрузки. Величина статической составляющей ветровой нагрузки является переменной по высоте мачты и в соответствии с [3] определяется с учетом следующих допущений. Во-первых, нагрузка принимается равномерно распределенной по длине элементов. Во-вторых, для элементов ствола мачты значение нагрузки принимается одинаковым в пределах пролета, а эквивалентная высота принимается равной высоте середины пролета. В-третьих, для оттяжек значение нагрузки принимается одинаковым по всей длине оттяжке в пределах яруса, а эквивалентная высота принимается равной 2/3 высоты оттяжки. Схема задания средней составляющей ветровой нагрузки на расчетную схему представлена на рис. 4.
Пульсационная составляющая определяется только для ветровой нагрузки, действующей на ствол мачты. Для оттяжек в расчете учитывается только средняя составляющая, потому что для гашения вибрации в оттяжках предусматривается установка виброгасителей [4].
Рис. 4. Схема задания средней составляющей ветровой нагрузки на ствол мачты
Далее выполняется задание параметров динамического расчета: из статических загружений формируются динамические и задаются характеристики для расчета на динамические воздействия. На основании статических загружений: собственного веса несущих конструкций, веса оборудования и предварительного натяжения оттяжек, формируются матрицы масс. Параметры расчета на ветровое воздействие с учетом пульсации включают указание числа форм собственных колебаний, учитываемых при расчете, характеристики сооружения и наименование строительных норм.
Литература:
- Перельмутер, А. В. Основы расчета вантово-стержневых систем / А. В. Перельмутер. — М.: Стройиздат, 1969. — 192 с.
- Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра / Центр. науч.-исслед. ин-т строит. конструкций им. В. А. Кучеренко. — М.: Стройиздат. 1978. — 217 с.
- СН 376–67 Указания по проектированию металлических конструкций антенных сооружений объектов связи. — М.: Стройиздат, 1968. — 26 с.
- СП 16.13330.2016. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23–81*. — М.: [б.и.], 2017. — 145 с.
- СП 20.13330.2017. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07–85*. — М.: [б.и.], 2017. — 105 с.
