Расчет высотных сооружений с низким конструкционным демпфированием и учетом воздействия пульсаций скорости ветра

• Автор: Каракозова, Анастасия Ивановна
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Краткие сведения о предмете диссертационного исследования

1.2 История развития конструкций башенных сооружений

1.3 История развития гидро- и аэродинамики

1.4 Совершенствование методики расчета башенных сооружений на протяжении последних десятилетий

2 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЫСОТНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ВЕТРОВУЮ НАГРУЗКУ

2.1 Особенности работы высотных сооружений при ветровом воздействии

2.2 Основные сведения о ветровой нагрузке

2.3 Расчет высоких гибких сооружений с использованием методик, принятых в действующих нормативных документах
2.4 Выводы по главе
3 РАЗДЕЛЕНИЕ ПУЛЬСАЦИОННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ НА КВАЗИСТАТИЧЕСКУЮ И РЕЗОНАНСНУЮ КОМПОНЕНТЫ
3.1 Анализ турбулентных характеристик ветрового потока
3.2 Необходимость разделения реакции сооружения на квазистатическую и резонансную составляющие
3.3 Обзор проведенных ранее исследований по вопросу разделения спектра реакции сооружения на квазистатическую и резонансную области.
3.4 Методика разделения нагрузки высотных сооружений при расчете на воздействие атмосферной турбулентности
3.5 Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕТРОВОГО ПОТОКА
4.1 Краткое описание экспериментального исследования

4.2 Обработка основных результатов измерений
4.3 Анализ результатов натурных испытаний
4.5 Выводы по главе
5 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО И ПРЕДЛАГАЕМОГО МЕТОДОВ РАСЧЕТА ВЫСОКИХ ГИБКИХ
СООРУЖЕНИЙ НА ВЕТРОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
5.1 Исходные данные для анализа
5.2 Примеры расчета сооружений
5.3 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Строительное дело зародилось вместе с появлением человека на земле и развивалось сообразно росту и развитию человечества, пройдя огромный путь от пещер до современных небоскребов из стекла и металла. Люди освоили все уголки планеты, пересекли океаны, покорили горные вершины, но еще больше нуждались в общении - с друзьями, родственниками, коллегами. Почта и телеграф постепенно уступали место радио, телефонам, а позже телевидению, мобильной связи и, наконец, всемирной сети интернет. Помимо прокладки кабелей и инженерных сетей, для осуществления связи требовались антенны, излучающие и принимающие сигналы. Условием качественного и устойчивого сигнала является отсутствие физических препятствий на его пути, поэтому возникла необходимость установки антенн на большой высоте над поверхностью земли. И если в городах этой цели могли служить крыши многоэтажных зданий, то в небольших населенных пунктах, а иногда и просто в лесах и степях, требовались специальные конструкции - башни и мачты.
Ввиду ограниченности и высокой стоимости природных ресурсов - исходных материалов сооружений - перед проектировщиками ставится нелегкая задача обеспечения надежной и бесперебойной эксплуатации сооружения при минимальных затратах на его создание и транспортирование. Если массивные, монументальные сооружения Античности имели запас прочности, в десятки раз превышающий реальную нагрузку, и в те времена не наблюдалось недостатка ни в материалах, ни в рабочей силе, то в современном мире ценятся легкие, «прозрачные» конструкции. Приоритет отдается совершенствованию методов расчета, экономии материалов и физического труда, интеллектуальным технологиям.
На такие, казалось бы, и без того легкие, решетчатые конструкции, как башни и мачты, в современных нормах проектирования заложены некоторые

= 02)

Выражение (32) «будет справедливым в пределах такого интервала спектральной плотности 5),(я), где все воздействия остаются полностью коррелированными» [70]. Однако такое допущение в реальных условиях практически не выполняется, поэтому в выражение вводят поправочный коэффициент х(п):
х,в(»)=<4М^(й), (33)

где только что введенный коэффициент %(п) - аэродинамическая передаточная функция рассматриваемого тела, которая «представляет собой поправку, позволяющую перейти от идеального случая тела, погруженного в турбулентный поток с полной пространственной корреляцией, к реальным телам» [70]. Таким образом, спектр коэффициента лобового сопротивления приводится в соответствие с реальными условиями обтекания. Аэродинамическая передаточная функция зависит от формы тела, его размеров, характеристик турбулентности и для некоторого заданного тела она является функцией частоты.
Задача о вынужденных колебаниях сооружения при действии турбулентного ветра имеет 2 этапа [44]. Первый этап заключается в преобразовании потока ветра (энергетического спектра скорости ветра) со скоростью У(гЛ) в нагрузку, действующую на сооружение, при помощи квадрата аэродинамической передаточной функции (33).
На втором этапе при помощи второй передаточной функции Н(п) осуществляется преобразование нагрузки в реакцию конструкции (усилия и перемещения). Для сооружения с одной степенью свободы простейшая форма спектра перемещений будет выглядеть следующим образом [95]:
ЛД«) = ^!Я(и)!Х(«) (34)