Башня отдельно стоящая, призматическая высотой 76 м. Ширина основания снизу – 6,9 м, ширина сверху – 1,2 м. Тип решетки – перекрестная с совмещенными узлами. Для достижения пространственной жесткости по высоте предусмотрены диафрагмы на следующих высотах: 13,5м, 24,5 м, 38,5 м, 49,5 м, 60,5 м. Климатический район I2, ветровой район IV, гололедный район II. Тип местности А.
Решетка башни перекресная с совмещенными в смежных гранях узлами.
Пояса выполняются из труб круглого сечения ○95х5, решетка и диафрагмы жесткости выполняются из уголков 80х5. Башня имеет жесткое сопряжение с фундаментом.
Рисунок 1 – Компоновка башни
Сбор нагрузок на башню
Постоянные нагрузки
Собственный вес элементов башни
Собственный вес элементов башни задается с помощью программы SCAD.
Рисунок 2 – Геометрия в SCADе
Временные нагрузки
Временные нагрузки, действующие на башню:
4. Гололедная нагрузка
5. Ветер на грань
6. Ветер на диагональ
7. Динамическая (пульсация ветра)
Гололедная нагрузка
Нормативное значение гололедной нагрузки определяем по формуле:
(4.2)
где b – толщина стенки гололеда, мм на элементах кругового сечения и уголках, принимаемая по табл. 11[1] (для II района принимаем 5 мм);
k – коэффициент, учитывающий изменение толщины стенки гололеда по высоте и принимаемый по табл. 13[1];
– коэффициент, учитывающий отношение площади поверхности элемента, подверженной обледенению, к полной площади поверхности элемента и принимаемый равным 0,6;
- плотность льда, принимаемая равной 0,9 г/см3;
g- ускорение свободного падения (9,81 м/с2).
В данном проекте гололедная нагрузка задается равномерно распределенной на переднюю часть элемента.
В таблице приводятся значения для элементов круглого и профильного сечения с максимальной высотой элемента.
табл. 1 –значения гололедной нагрузки
h
b
k
μ2
ρ
g
труба
уголок
3,75
0,005
0,8
0,6
9,81
0,0020
0,0017
7,5
0,005
0,9
0,6
9,81
0,0023
0,0019
10,5
0,005
1,01
0,6
9,81
0,0025
0,0021
13,5
0,005
1,07
0,6
9,81
0,0027
0,0023
16,5
0,005
1,13
0,6
9,81
0,0028
0,0024
19,5
0,005
1,19
0,6
9,81
0,0030
0,0025
0,005
1,24
0,6
9,81
0,0031
0,0026
24,5
0,005
1,29
0,6
9,81
0,0032
0,0027
0,005
1,34
0,6
9,81
0,0034
0,0028
29,5
0,005
1,39
0,6
9,81
0,0035
0,0029
0,005
1,42
0,6
9,81
0,0036
0,0030
34,5
0,005
1,44
0,6
9,81
0,0036
0,0031
36,5
0,005
1,46
0,6
9,81
0,0037
0,0031
38,5
0,005
1,48
0,6
9,81
0,0037
0,0031
40,5
0,005
1,5
0,6
9,81
0,0038
0,0032
42,5
0,005
1,52
0,6
9,81
0,0038
0,0032
44,5
0,005
1,54
0,6
9,81
0,0039
0,0033
46,5
0,005
1,56
0,6
9,81
0,0039
0,0033
0,005
1,58
0,6
9,81
0,0040
0,0033
49,5
0,005
1,6
0,6
9,81
0,0040
0,0034
0,005
1,61
0,6
9,81
0,0041
0,0034
52,5
0,005
1,62
0,6
9,81
0,0041
0,0034
0,005
1,64
0,6
9,81
0,0041
0,0035
55,5
0,005
1,65
0,6
9,81
0,0042
0,0035
56,75
0,005
1,67
0,6
9,81
0,0042
0,0035
0,005
1,68
0,6
9,81
0,0042
0,0036
59,25
0,005
1,69
0,6
9,81
0,0043
0,0036
60,5
0,005
1,71
0,6
9,81
0,0043
0,0036
61,75
0,005
1,72
0,6
9,81
0,0043
0,0036
0,005
1,73
0,6
9,81
0,0044
0,0037
0,005
1,74
0,6
9,81
0,0044
0,0037
0,005
1,75
0,6
9,81
0,0044
0,0037
0,005
1,76
0,6
9,81
0,0044
0,0037
0,005
1,77
0,6
9,81
0,0045
0,0038
0,005
1,78
0,6
9,81
0,0045
0,0038
0,005
1,79
0,6
9,81
0,0045
0,0038
69,75
0,005
1,8
0,6
9,81
0,0045
0,0038
70,5
0,005
1,8
0,6
9,81
0,0045
0,0038
71,25
0,005
1,81
0,6
9,81
0,0046
0,0038
0,005
1,81
0,6
9,81
0,0046
0,0038
72,75
0,005
1,82
0,6
9,81
0,0046
0,0039
73,5
0,005
1,82
0,6
9,81
0,0046
0,0039
74,25
0,005
1,83
0,6
9,81
0,0046
0,0039
0,005
1,83
0,6
9,81
0,0046
0,0039
75,5
0,005
1,84
0,6
9,81
0,0046
0,0039
0,005
1,84
0,6
9,81
0,0046
0,0039
Ветровая нагрузка
Задается:
- статическая составляющая «ветер на грань»;
- динамическая составляющая «ветер на грань»;
- ветер на диагональ
Расчетное значение статической составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяем по формуле (согласно п. 6.3, СНиП 2.01.07-85*):
(2.1)
где - нормативное значение ветрового давления для IV ветрового района, определяемое по таблице 11.1 СП 20.13330.2011;
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по тблице 11.2 СП 20.13330.2011;
c – аэродинамический коэффициент, принимаемый равный сt;
(2.2)
– коэффициент, определяемый интерполяцией, таблица Д8 в СП.
где – определяется так же, как для схемы 15;
(2.3)
где – аэродинамический коэффициент i-го элемента конструкций для профилей, для трубчатых элементов следует определять по графику СП;
– площадь проекции i-го элемента на плоскость конструкции;
– площадь, ограниченная контуром конструкции.
(2.4)
где =1;
– определяется по графику Д17 для труб и Д19 для профиля;
Необходимо также вычислить число Рейнольдса:
(2.5)
где d – диаметр сечения.
Для расчета ветровой нагрузки на элементы, делим башню на секции. Для каждой секции коэффициенты k и с будут постоянными.
Расчеты ветровой нагрузки приведены в табл. 2.
Табл. 2 –значения ветровой нагрузки на грань
ze
W0
Wm
W
k
k(ze)
C
Cx
Co
CL
Re*10^5
d
h
D/d
Ai
Ak
ф
н
Ao
AL
Aгр
3,75
0,5
0,054
1,01
0,75
0,149
0,075
0,95
0,9
1,87682
0,095
0,08
0,011
2,08
25,35
0,08205
0,99
0,713
1,218
12,68
10,5
0,5
0,056
1,76
0,118
0,059
0,95
0,9
2,16716
0,095
0,08
0,011
2,755
0,06406
0,99
1,283
1,472
21,5
16,5
0,5
0,086
2,21
1,16
0,154
0,078
0,97
0,9
2,3341
0,095
0,08
0,011
2,956
35,3
0,08374
0,99
1,141
1,815
17,65
0,5
0,086
1,89
1,27
0,141
0,071
0,97
0,9
2,44226
0,095
0,08
0,011
2,283
0,07611
0,99
1,045
1,238
0,5
0,117
2,19
1,34
0,182
0,091
0,97
0,9
2,50867
0,095
0,08
0,011
2,495
25,3
0,0986
0,99
0,951
1,544
12,65
0,5
0,109
1,89
1,4
0,162
0,081
0,97
0,9
2,56422
0,095
0,08
0,011
2,045
23,4
0,08739
0,99
0,951
1,094
11,7
36,5
0,5
0,124
1,81
1,46
0,176
0,089
0,97
0,9
2,61859
0,095
0,08
0,011
1,853
19,5
0,09505
0,99
0,855
0,998
9,75
40,5
0,5
0,161
1,96
1,5
0,223
0,115
0,97
0,9
2,65422
0,095
0,08
0,011
1,977
0,12354
0,95
0,761
1,216
44,5
0,5
0,149
1,70
1,54
0,202
0,103
0,97
0,9
2,68937
0,095
0,08
0,011
1,634
14,85
0,11005
0,97
0,761
0,874
7,425
0,5
0,167
1,57
1,58
0,221
0,113
0,98
0,9
2,72408
0,095
0,08
0,011
1,449
0,12075
0,95
0,665
0,784
0,5
0,216
1,66
1,61
0,28
0,149
0,98
0,9
2,74982
0,095
0,08
0,011
1,531
9,56
0,1601
0,88
0,571
0,96
4,78
0,5
0,198
1,43
1,64
0,251
0,131
0,98
0,9
2,77532
0,095
0,08
0,011
1,243
8,9
0,13961
0,92
0,571
0,672
4,45
56,75
0,5
0,217
1,36
1,67
0,271
0,143
0,98
0,9
2,80059
0,095
0,08
0,011
1,143
7,5
0,15244
0,9
0,523
0,621
3,75
59,25
0,5
0,233
1,28
1,69
0,287
0,153
0,98
0,9
2,81731
0,095
0,08
0,011
1,045
6,4
0,16322
0,88
0,475
0,57
3,2
61,75
0,5
0,285
1,46
1,71
0,347
0,192
0,98
0,9
2,83393
0,095
0,08
0,011
1,214
5,9
0,2058
0,81
0,475
0,739
2,95
0,5
0,27
1,20
1,73
0,325
0,178
0,98
0,9
2,85045
0,095
0,08
0,011
0,93
4,9
0,18978
0,83
0,428
0,502
2,45
0,5
0,294
1,13
1,75
0,349
0,193
0,98
0,9
2,86688
0,095
0,08
0,011
0,835
4,05
0,20617
0,81
0,381
0,454
2,025
0,5
0,308
1,12
1,76
0,364
0,205
0,98
0,9
2,87506
0,095
0,08
0,011
0,819
3,75
0,21839
0,78
0,381
0,438
1,875
69,75
0,5
0,335
1,05
1,77
0,395
0,226
0,99
0,9
2,88322
0,095
0,08
0,011
0,726
3,03
0,23964
0,75
0,333
0,394
1,515
71,25
0,5
0,362
0,97
1,78
0,423
0,248
0,99
0,9
2,89135
0,095
0,08
0,011
0,637
2,42
0,26322
0,71
0,285
0,352
1,21
72,75
0,5
0,379
0,98
1,8
0,439
0,261
0,99
0,9
2,90755
0,095
0,08
0,011
0,624
2,25
0,27742
0,68
0,285
0,339
1,125
74,25
0,5
0,398
0,98
1,81
0,458
0,274
0,99
0,9
2,91562
0,095
0,08
0,011
0,611
2,1
0,29114
0,67
0,285
0,326
1,05
75,5
0,5
0,431
0,91
1,82
0,493
0,308
0,99
0,9
2,92366
0,095
0,08
0,011
0,524
1,6
0,32744
0,6
0,238
0,286
0,8
0,5
0,652
0,93
1,82
0,747
0,488
0,99
0,9
2,92366
0,095
0,08
0,011
0,316
0,6
0,52633
0,53
0,095
0,221
0,3
табл. 3 ветер на ребро
ze
W0
Wm
W1
W2
k
k(ze)
C
Cx
Co
CL
Re*10^5
d
h
D/d
Ai
Ak
ф
н
Ao
AL
Aгр1
Агр2
3,75
0,48
0,067357
1,757212
0,912284
1,2
0,75
0,187103
0,078351
0,95
0,9
1,876815
0,095
0,08
0,010526
3,06075
35,84
0,0854
0,99
1,06875
1,992
17,92
8,96
10,5
0,48
0,078519
3,418109
1,748314
1,2
0,163582
0,068502
0,95
0,9
2,16716
0,095
0,08
0,010526
4,51765
60,76
0,074352
0,99
1,92565
2,592
30,38
15,19
16,5
0,48
0,116052
4,174614
2,145333
1,2
1,16
0,208426
0,087281
0,97
0,9
2,334102
0,095
0,08
0,010526
4,7119
49,96
0,094313
0,99
1,7119
24,98
12,49
0,48
0,118403
3,635933
1,877168
1,2
1,27
0,194231
0,081336
0,97
0,9
2,442265
0,095
0,08
0,010526
3,7134
42,44
0,087498
0,99
1,5694
2,144
21,22
10,61
0,48
0,155267
4,046268
2,100768
1,2
1,34
0,241398
0,102114
0,97
0,9
2,508669
0,095
0,08
0,010526
3,9509
35,8
0,11036
0,97
1,4269
2,524
17,9
8,95
0,48
0,150094
3,633014
1,891554
1,2
1,4
0,223353
0,093532
0,97
0,9
2,564218
0,095
0,08
0,010526
3,3341
33,15
0,100576
0,99
1,4269
1,9072
16,575
8,2875
36,5
0,48
0,168378
3,416732
1,792555
1,2
1,46
0,240266
0,101635
0,97
0,9
2,618589
0,095
0,08
0,010526
3,0124
27,56
0,109303
0,97
1,2844
1,728
13,78
6,89
40,5
0,48
0,213644
3,608439
1,911041
1,2
1,5
0,296727
0,128788
0,97
0,9
2,654218
0,095
0,08
0,010526
3,1595
22,7
0,139185
0,92
1,1419
2,0176
11,35
5,675
44,5
0,48
0,204048
3,203555
1,703801
1,2
1,54
0,276039
0,118573
0,97
0,9
2,689374
0,095
0,08
0,010526
2,6779
0,127519
0,94
1,1419
1,536
10,5
5,25
0,48
0,227042
2,925663
1,576352
1,2
1,58
0,29937
0,129935
0,98
0,9
2,724077
0,095
0,08
0,010526
2,3626
16,98
0,13914
0,92
0,9994
1,3632
8,49
4,245
0,48
0,285143
2,979747
1,632445
1,2
1,61
0,368974
0,166205
0,98
0,9
2,749817
0,095
0,08
0,010526
2,4169
13,5
0,17903
0,85
0,8569
1,56
6,75
3,375
0,48
0,267567
2,62189
1,444728
1,2
1,64
0,339897
0,150664
0,98
0,9
2,775319
0,095
0,08
0,010526
2,0281
12,57
0,161344
0,88
0,8569
1,1712
6,285
3,1425
56,75
0,48
0,315357
2,672968
1,494163
1,2
1,67
0,39341
0,180133
0,98
0,9
2,800588
0,095
0,08
0,010526
2,05085
10,68
0,192027
0,82
0,97565
1,0752
5,34
2,67
59,25
0,48
0,314149
2,293291
1,30372
1,2
1,69
0,387265
0,17635
0,98
0,9
2,817308
0,095
0,08
0,010526
1,7
0,188889
0,83
0,7144
0,9856
4,5
2,25
61,75
0,48
0,373453
2,556282
1,464867
1,2
1,71
0,454986
0,215429
0,98
0,9
2,833929
0,095
0,08
0,010526
1,9352
8,35
0,23176
0,76
0,7144
1,2208
4,175
2,0875
0,48
0,361517
2,120297
1,240907
1,2
1,73
0,435353
0,203817
0,98
0,9
2,850454
0,095
0,08
0,010526
1,51675
6,95
0,218237
0,78
0,64315
0,8736
3,475
1,7375
0,48
0,388875
1,948652
1,168763
1,2
1,75
0,462946
0,220451
0,98
0,9
2,866883
0,095
0,08
0,010526
1,3527
5,73
0,236073
0,75
0,5719
0,7808
2,865
1,4325
0,48
0,414183
1,950803
1,182493
1,2
1,76
0,490274
0,236163
0,98
0,9
2,875062
0,095
0,08
0,010526
1,3399
5,3
0,252811
0,73
0,5719
0,768
2,65
1,325
69,75
0,48
0,445558
1,786689
1,116124
1,2
1,77
0,524433
0,258596
0,99
0,9
2,883218
0,095
0,08
0,010526
1,18545
4,3
0,275686
0,69
0,50065
0,6848
2,15
1,075
71,25
0,48
0,478105
1,622687
1,050396
1,2
1,78
0,559579
0,282616
0,99
0,9
2,891352
0,095
0,08
0,010526
1,031
3,42
0,301462
0,65
0,4294
0,6016
1,71
0,855
72,75
0,48
0,501274
1,624128
1,062701
1,2
1,8
0,580178
0,298446
0,99
0,9
2,90755
0,095
0,08
0,010526
1,0182
3,2
0,318188
0,62
0,4294
0,5888
1,6
0,8
74,25
0,48
0,527021
1,61163
1,069325
1,2
1,81
0,606608
0,319941
0,99
0,9
2,915615
0,095
0,08
0,010526
1,0022
2,94
0,340884
0,58
0,4294
0,5728
1,47
0,735
75,5
0,48
0,560225
1,450423
1,005324
1,2
1,82
0,641283
0,351581
0,99
0,9
2,923658
0,095
0,08
0,010526
0,85095
2,27
0,374868
0,52
0,35815
0,4928
1,135
0,5675
0,48
0,66167
1,059996
0,860833
1,2
1,82
0,757407
0,525977
0,99
0,9
2,923658
0,095
0,08
0,010526
0,48816
0,86
0,567628
0,2
0,1444
0,34376
0,43
0,215
1-нагрузка на средний узел, 2 – на крайний.
Статический и динамический расчет
Геометрическая схема
Статический расчет выполнен в программном комплексе SCAD, основанном на методе конечных элементов.
– коэффициент, учитывающий отношение площади поверхности элемента, подверженной обледенению, к полной площади поверхности элемента и принимаемый равным 0,6;
- плотность льда, принимаемая равной 0,9 г/см3;
- нормативное значение ветрового давления для IV ветрового района, определяемое по таблице 11.1 СП 20.13330.2011;
– коэффициент, определяемый интерполяцией, таблица Д8 в СП.
– определяется так же, как для схемы 15;
– аэродинамический коэффициент i-го элемента конструкций для профилей, для трубчатых элементов следует определять по графику СП;
– площадь проекции i-го элемента на плоскость конструкции;
– площадь, ограниченная контуром конструкции.
=1;
– определяется по графику Д17 для труб и Д19 для профиля;