| Правила | Регистрация | Пользователи | Сообщения за день | | Поиск | | Справка по форуму | Файлообменник | |
|
Поиск в этой теме |
06.04.2015, 22:11 | #1 | |
Как в SCAD приложить к стальной башне резонансное вихревое возбуждение
Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР
Ленинград
Регистрация: 30.01.2008
Сообщений: 18,693
|
||
Просмотров: 17145
|
|
||||
конструктор Регистрация: 09.06.2010
Москва и МО
Сообщений: 1,519
|
Поиск,поиск....
http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=79302 http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=55617 http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=101653 http://kryaker.dwg.ru/?p=7908 но вообще башни на резонанс не считают.. |
|||
|
||||
Регистрация: 09.12.2008
Сообщений: 4,649
|
Цитата:
Алгоритм в сущности мало чем отличается от расчета пульсаций по СНиП когда частота меньше предельной. Кстати методика расчета на резонанс примерно такая же дана в "Руководстве по расчету на ветровую нагрузку ЦНИИСК" в dnl Коротко о физике процесса. Некоторые типы сечений при обтекании потоком с определенной скоростью демонстрируют срыв вихрей https://www.youtube.com/watch?v=IDeGDFZSYo8 (читайте в Металлических Конструкциях Том 3, ЦНИИПСК) и в википедии про Число Струхаля при совпадении частоты срыва вихрей с собственной частотой возникает резонанс (причем сооружение колеблется поперек ветра и довольно сильно иногда) Тут варианта 2. Если критическая скорость ветра довольно мала (порядка 5 м/с) - то резонанс можно считать неопасным ввиду слабой энергии потока (хотя вы можете тоже и посчитать этот случай) Если критическая скорость ветра примерно на уровне расчетной для обычного случая ветровой нагрузки - то такая скорость возникает крайне редко и на нее можно не считать Тут надо пояснить что опасность резонанса именно в периодичности приложения довольно значительных нагрузок и опасность представляет не напряжения в элементах как таковые а усталость (см. СНиП Стальные конструкции для пояснения именно этого случая). Усталостное разрушение труб и вытяжных башен, резонирующих при скоростях порядка 15-18 м/с (то есть довольно частых в осенне-весенние периоды) - не редкость. Целая серия вытяжных башен крякнула в свое время из-за неверного расчета (а главный инженер помер от сердечного приступа на второй или третьей конструкции). Так что при учете резонанса нет смысла проверять одними стандартными методами - усилия вполне могут быть меньше расчетных, потому что усталостное разрушение в основном и опасно при усилиях где то 50-75% от расчетных (на статическую прочность и устойчивость) То есть если у вас N<Nu это еще ничего не значит. Надо чтобы уровень напряжений был достаточно низкий вообще, а не просто меньше предела текучести. Теперь по пунктам 1) Да - формула дает нагрузку прикладываемую как статическая (квазистатическую эквивалентную иными словами) 2) F(Z) имеет тот же смысл что и в расчете пульсаций - безразмерная ордината формы колебаний для соотв. частоты. См. ручной пример в в "Руководстве по расчету на ветровую нагрузку ЦНИИСК" (там форма получается приближенно для статически приложенной силы, а частота считается тоже приближенно - см. Рабинович "Строительная механика стержневых систем" В скаде или где то еще нет нужды считать приближенно, но смысл величины тот же самый. Результат получается инвариантным к абсолютным значениям (то есть важна именно форма, и при умножении ординат на одно и то же число - результат не меняется) 3) Первые формы всегда важны, в общем случае - самая первая. Высокие частоты затухают быстро из-за больших скоростей колебаний. Для очень гибких конструкций может вторая играть роль. Смысл тот же что ограничение предельной частоты при расчете на пульсации 6) см. 1 8) считайте в электронных таблицах 9) резонанс идет от вытяжного ствола. Явление общего характера (для целой конструкции) а не местного поэтому прикладывать можно хоть куда - все равно будет примерно одно и то же. По существу вопроса вам надо сказать какая у вас критическая скорость чтобы сказать - опасно или нет. Для нейтрализации явления как такового применяют спиральные интерцепторы (как то гуглил геометрию где то - есть в томе 3 МК немного про них) Самый наверно оптимальный способ, потому что расчеты на усталость по снип или чему то еще - очень оценочны (требуется конструировать узлы специально с минимумом концентраторов и так далее). Лучше такого явления просто избегать. PS Не уверен что все что я описал есть в новых нормах которыми вы пользуетесь. Возможно даже что авторы норм тупо передрали методику без пояснений (что сейчас сплошь и рядом). Но в принципе все это как 2*2=4 и давно известно. Если внимательно почитаете учебную и специальную литературу (в том числе строительную на которую я ссылался выше) - увидите что все оно так и есть как я вам описал. Я вам просто в сжатом виде попытался объяснить суть явления (очень специфического).
__________________
мой блог по некоторым вопросам Последний раз редактировалось ETCartman, 07.04.2015 в 01:57. |
|||
|
||||
конструктор Регистрация: 09.06.2010
Москва и МО
Сообщений: 1,519
|
|
|||
|
||||
Регистрация: 09.12.2008
Сообщений: 4,649
|
Цитата:
но если кратко - то да, резонанс возможен в таких башнях (при описаных выше условиях). Примеров известных этого явления - довольно много было - тот же меч статуи РМЗ в Волгограде. Не обязательно круглое сечение - cрыв вихрей в плохообтекаемых телах нередок. В dnl был по моему савицкий с примерами резонанса (одна из книжек) В томе 3 МК дана таблица с вероятностями возникновения - дело в том что для поддержания колебаний нужен устойчивый ветер. Поэтому если критическая скорость выше 25 м/с то нет смысла его учитывать - на таком ветре везде почти (кроме какого нибудь побережья Чили) порывы нестабильны. самый простой способ избежать этой проблемы - просто добиться певой частоты вне критического диапазона. то есть сделать башню жестче
__________________
мой блог по некоторым вопросам Последний раз редактировалось ETCartman, 07.04.2015 в 06:14. |
|||
|
||||
конструктор Регистрация: 09.06.2010
Москва и МО
Сообщений: 1,519
|
Барштейн М.Ф. "Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра". - М.: Стройздат,1978
трубы в башне соединены диафрагмами,так что резонанса не д.б.... Цитата:
только тут вроде не резонанс причина..? |
|||
|
||||
Регистрация: 09.12.2008
Сообщений: 4,649
|
У Савицкого вроде бы есть примеры когда несколько труб даже усиливали резонанс. Я думаю что данная фраза в пособии относится к трубам с сильно разным числом струхаля, так что срывы вихрей соответствуют разным скоростям и не проявляются одновременно. То же например - конические трубы не испытывают резонанса.
Вообще если есть какое то нерешетчатое характерное сечение, постоянное по высоте (даже находящееся внутри чего то решетчатого), то данное явление возможно. В конечном итоге сейчас распространены разного рода cfd программы (типа Solidworks Flow, или даже бесплатные типа Elmer-FEM или OpenFoam) - вы самое простое можете решить быстро плоскую задачу и увидеть процесс своими глазами от чего разрушение на фото - сказать сложно. резонанс это усталость - то есть небольшая трещина в каком то поясном элементе. от простого ветра усталость не возникает потому что сильные порывы редки и нерегулярны (даже была статья молодого Перельмутера где то на эту тему)
__________________
мой блог по некоторым вопросам Последний раз редактировалось ETCartman, 07.04.2015 в 22:40. |
|||
|
||||
конструктор Регистрация: 09.06.2010
Москва и МО
Сообщений: 1,519
|
Цитата:
для треугольной башни будет затруднительно,имхо.. из-за решетки их видимо нет,она их гасит,верно.точнее,разрывает поток .. хотя если читать Руководство..", то похоже резонанс на всех трубах одновременно ,синхронно не может возникнуть,и их объединение в пакет гасит возможные колебания одной трубы. Или все же это аэродинамика и в пакете ни одна труба не начинает резонировать.. Offtop: домыслы.. тут СергейД мог бы однозначно прояснить,куда ветер дует упомянутые Вами аварии - по причине резонанса именно были ? Последний раз редактировалось grozd62, 07.04.2015 в 16:14. |
|||
|
||||
Регистрация: 09.12.2008
Сообщений: 4,649
|
Цитата:
Я лично был свидетелем аварии решетчатой вытяжной трубы (и проектирования усиления, 3 из 4 поясных труб успели полностью разрушиться, но полного обрушения не случилось из-за того что башня была на всякий случай схвачена оттяжками). Из этой серии 3 башни упали полностью через несколько лет после постройки (со слов главного конструктора) Фотки долго искать - это было давно очень, но в общем сами можете себе представить трубу 300 на где то 20 с поперечной круговой трещиной (3 из 4х) Высота башен в серии была 150 м. Диаметр вытяжной части (из какого то композита) - 8 м, химпроизводство. По условиям монтажа юбка была довольно низкой (80 м) а верхняя часть - гибкая, имела частоту меньше 1 Гц. Юбка монтировалась поворотом, а верхняя часть поднималась снизу по секциям (была такая фишка в этой новаторской серии). Я не признаю ссылок на авторитеты (ибо антинаучно) и сам себя авторитетом не позиционирую - но это то что было и видел сам, так что если вы уже что то подобное умудрились уже запроектировать - можете пойти на объект когда ветер будет нужной скорости и посмотреть в реале - есть проблема или нет. PS http://www.stako.ru/news/97/
__________________
мой блог по некоторым вопросам Последний раз редактировалось ETCartman, 07.04.2015 в 18:38. |
|||
|
||||
конструктор Регистрация: 09.06.2010
Москва и МО
Сообщений: 1,519
|
Цитата:
...и в башнях с дымовыми трубами никто (поправьте,если ошибаюсь) проверку сейчас на резонанс не делает..Offtop: это как бы к коллективному опыту.. правда башни попадаются не выше 50 м. Offtop: похоже и раньше не делали..при проектировании в статье даже круче чем в нормах : Цитата:
Последний раз редактировалось grozd62, 07.04.2015 в 18:48. |
|||
|
||||
Регистрация: 09.12.2008
Сообщений: 4,649
|
посчитайте (стр 31) http://dwg.ru/dnl/1578
по формуле Vкрит=f*D/0.2 в случае про который я рассказал f=1/T=0.5 Гц, V=8*0.5/0,2=20 м/с Правда фактически резонанс начинался при 18 м/с. Со слов нашего главконструктора - он ездил на объект по осени как то, и наблюдал сильные поперечные колебания. Причем решетчатая башня так деформировалась, что было похоже что она разминает ноги и куда то собирается уйти (при анимации первой формы в скаде она кстати также деформировалась). Башня была посчитана с чисто строительной точки зрения нормально (на максимальный ветер - с КСС даже порядка 1,2) Обычная пульсация вызывает колебания тоже, но с точки зрения усталостного разрушения они как правло не опасны (опять же СНиП Стальные конструкции - там есть эта оговорка) потому что сильный ветер редок и при сильном ветре доля пульсационной составляющей падает (если будете наблюдать ветку дерева во время ветра - можете видеть, что при сильном ветре оно просто гнется, а при порывах - колеблется). То есть сильный ветровой поток как правило однороден и пульсации при нем минимальны. Для точного математического описания - читайте про спектры (Колмогорова, Давенпорта), кстати возможен расчет на ветер с пульсациями непосредственно на основе спектра (а не проближенно как для консоли - по формулам в СНиП) Методика эта известна (потому как общефизична) Из порядка тысячи обследованных башен (не дымовых труб) трещины усталостного характера наблюдал только однажды - в раскосе (из кипящей мусорной стали). Трубы - в том числе вытяжные - совсем другое дело
__________________
мой блог по некоторым вопросам Последний раз редактировалось ETCartman, 07.04.2015 в 19:15. |
|||
|
||||
конструктор Регистрация: 09.06.2010
Москва и МО
Сообщений: 1,519
|
Цитата:
|
|||
|
||||
Регистрация: 09.12.2008
Сообщений: 4,649
|
было что то в Cавицком про несколько труб. и в пособии есть. и посчитать можно в крайнем случае. вы прочитайте сначала пост 3 внимательно, потом все источники по ссылкам пройдите с калькулятором - тогда можно будет предметно разговаривать. вопрос на самом деле довольно простой и укладывается в школьный курс физики.
Ответ зависит от трех величин - первой частоты, характерного диаметра (основной части которая берет ветер) и числа Струхаля (которое для сопряженных труб может потребовать сиэфди и СергеяД в том числе). Ответ варьируется от "не опасно совсем" до "очень вероятно", а в крайнем случае если критическая скорость в опасном диапазоне - посчитайте усилия и потом оцените усталость элементов и соединений. В крайнем случае если случай опасный - можно запроектировать спиральные интерцепторы - которые сбивают поток.
__________________
мой блог по некоторым вопросам Последний раз редактировалось ETCartman, 08.04.2015 в 20:58. |
|||
|
||||
Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР Блог Регистрация: 30.01.2008
Ленинград
Сообщений: 18,693
|
Нашёл некую книгу http://www.kgasu.ru/mkisdata/Kuznecov3_OCR.pdf
Справочник проектировщика Металлические конструкции под ред. Кузнецова В. В. (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Мельникова), том 3, 1999 Цитата:
Также число Струхаля для не круглых сечений в СП 0,11, а в Руководство по расчёту на ветровую нагрузку ЦНИИСК 0,15 или 0,16 (не разглядеть, скан плохой). Получается башни в большинстве случаев надо считать на вихревое резонансное возбуждение. При этом лучше даже не тратить время на критерии надо-не надо. При этом не следует забывать про некое "галопирование", которое в Руководстве было а в СП как-то исчезло.
__________________
"Безвыходных ситуаций не бывает" барон Мюнхаузен Последний раз редактировалось Tyhig, 15.08.2015 в 13:57. |
|||
|
||||
Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР Блог Регистрация: 30.01.2008
Ленинград
Сообщений: 18,693
|
Перечитал примерно 10-12 книг и пособий 1964-1984 года. Особенно тщательно курил указанное "Руководство".
Везде пишут одно: для стальных решётчатых башен (даже просто без дымовых труб) в СССР и РФ нет разработанной методики расчёта на вихревое резонансное возбуждение. Везде выводятся сложные формулы, однако они используются для определения обычной пульсации вдоль потока ветра. Тогда требовалось продувать башни в трубе... Видимо, существует приближённая методика для расчёта сплошных ж.б. труб на вихревое резонансное возбуждение. С ней я сталкивался в одной книге и в указанной выше ссылке. Видимо это единственная методика хоть как-то близкая к искомому. Вопросы такие: Общие 1) Уж коли не существует методики, то зачем её ввели в СНиП/СП ? 2) Уж коли ввели, то где методика описывающая алгоритм расчёта вихревого возбуждения поперёк потока? 3) Применимо ли вообще приложение Д.2 СП (вообще по СП годное для однопролётных сооружений, что мало вяжется с башнями...) для расчёта стальных башен ? Получается, что и нет ? Можно при большом желании принять знаменитое фи i z = 1 для всех форм, однако, видимо ни к чему хорошему это не приведёт. Тогда надо искать методику расчёта не из СНиП/СП ? Конкретно касательно стальных башен с дымовыми трубами 4) Допустим есть треугольная ферма стальной башни с навешенными внутри или снаружи трубами диаметра сравнимого с поперечными размерами фермы. Вихревой резонанс будет возникать от: 4а) срыва вихрей с дымовых труб 4б) срыва вихрей с несущих поясов фермы 4в) срыва вихрей с раскосов фермы И всё это будет происходить в разное время, пускай даже с разницей в миллисекунды. Вот это пипец. И тогда с какой стороны вообще подходить к упрощению ручного расчёта ? Исключать срывы с фермы ? Считать только дымовые трубы ? А ещё эти трубы бывают внутри фермы. Тогда получается что с одной трубы поток срывается сразу на вторую. 5) Прихожу к выводу такому. Ручной расчёт подобных сооружений невозможен (=крайне трудоёмок) в связи со сложностью упрощений. Требуется рассчитывать подобные сооружения только в тяжёлых программах МКЭ или в специальных программах моделирующих ветер. Так ли оно ? Если так, то прошу порекомендовать простейшую программу, желательно 2Д для быстрого и простого расчёта влияния этих срывов. Желательно русскую или русифицированную. Ещё желательней бесплатную или пиратскую. И вообще чего та моделировать то ? Не всю же башню по деталькам собирать в 3Д ? 6) Ещё один крайне интересный вопрос. Итогом расчёта вихревого резонанса будет распределение усилий по ферме. Усилия надо с чем то сравнивать при расчёте узлов на выносливость. И требуется откуда то взять количество циклов, которое узел должен выдержать. Где же эти волшебные нормы на количество циклов ?
__________________
"Безвыходных ситуаций не бывает" барон Мюнхаузен Последний раз редактировалось Tyhig, 30.09.2015 в 14:03. |
|||
|
||||
Регистрация: 21.11.2008
Сообщений: 6,003
|
Tyhig, курни еще http://dwg.ru/dnl/13177 и http://dwg.ru/dnl/13178
Offtop: зы: хоть и гейропа, но тем не менее) |
|||
|
|||||||||
Соискатель Регистрация: 12.03.2011
Урал
Сообщений: 1,497
|
необходимость учета возникнет в зависимости от величины критической скорости ветра, по формуле Vm/Vcr>1.25 (Vm - скорость ветра в сечении, где происходит срыв вихрей, Vcr - критическая скорость ветра). И если отношение высоты сооружения к минимальному размеру поперечного сечения на уровне 2/3 высоты больше 10.
Цитата:
Цитата:
ps Заметил в самом начале темы ссылки. Там и ответы на вопросы уже есть. ----- добавлено через ~23 ч. ----- Вот еще, с 6.46 мин, создает ветровые нагрузки, карты давления. Не знаю только, как с башнями, наверное вряд ли.
и рекламный ролик
Последний раз редактировалось Chardash, 01.10.2015 в 02:32. |
||||||||
|
||||||||||
Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР Блог Регистрация: 30.01.2008
Ленинград
Сообщений: 18,693
|
Ответил для себя на несколько вопросов (после года обдумывания и курения книг и руководства):
Цитата:
Очевидно, что она воздействует на вертикальные пояса и элементы консольных ферм башен и мачт. Методика определения - см. эту формулу СП. Методика формальна, учитывает что башня состоит только из одного ствола-трубы. Методики уточняющей силы на разные пояса (передние, задние) нет. Видимо, она воздействует на наклонные элементы, но тут как её определять непонятно. Сумма таких воздействий будет создавать поперечные силы на башню/мачту. Цитата:
Цитата:
В формуле Fi(z)=0.75*Пи*Vcri^2*Сy,cr*фи i(z) * d / логарифмический декремент колебаний нет различий для разных форм. Кроме микронных различий в фи i(z) порядка сотых долей. Но всё равно наверху будет фи i(z)=1. Соответственно, если считать 15 форм, то результат будет допустим 15 Н/м, а если одну форму, то 1 Н/м. Логично думать, что для всех форм Fi(z) будет одинаково. Цитата:
Цитата:
Ну, видимо, да без вариантов. Самый популярный вопрос "что такое альфа или фи i(z) относительная ордината формы свободных колебаний из СП". Ответ частично нашёл в книге Конструирование и расчет жилых и общественных зданий повышенной этажности Ю.А. Дыховичный стр. 127 Цитата:
Цитата:
Цитата:
После долгих нормативных изысканий удалось найти уточнение термина: Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения Цитата:
__________________
"Безвыходных ситуаций не бывает" барон Мюнхаузен Последний раз редактировалось Tyhig, 19.06.2017 в 18:15. |
|||||||||
|
||||
Регистрация: 19.08.2016
Сообщений: 2
|
Народ, добрый день!
А у меня вот такой вопрос: нужно ли учитывать резонансное вихревое возбуждение, если собственная частота уже по 1-ой форме колебаний выше предельной по табл. 11.5 СП 20? В самом СП про это не говорится, т.е. учитывать нужно. А вот в книге "Нагрузки и воздействия на здания и сооружения" под общ. ред. А. В. Перельмутера (нам в организацию её прислали с комплектом справочной литературы к лицензии SCAD) на стр. 239 есть такой абзац: "В нормах вводится также ограничение учитываемых частот собственных колебаний некой предельной частотой fl (Гц), которая зависит от логарифмического декремента колебаний и от ветрового района (по сути - от расчётной скорости ветра) и определяет тот предел, при котором реакцией сооружения на частотах выше fl (в том числе и резонансным пиком её динамической составляющей) можно пренебречь. Практически это означает, что выше предельной частоты содержится не более 2% площади спектра мощности ветровых пульсаций." Так как же его понимать, под резонансным пиком и понимается резонансное вихревое возбуждение? Резонанс вообще возникает на частотах выше предельной и если да, то как он влияет на работу конструкции? И получается, что для тонких шпилей круглого сечения, расположенных на большой высоте возникновение резонанса имеет большую вероятность. |
|||
|
|
Похожие темы | ||||
Тема | Автор | Раздел | Ответов | Последнее сообщение |
Расчёт на вихревое возбуждение (резонанс) стальной дымовой трубы. | Mr S | Металлические конструкции | 19 | 10.08.2020 16:56 |
Резонансное вихревое возбуждение | ВИЙ | Металлические конструкции | 34 | 16.01.2018 07:02 |