[kopekopa]

Есть дымовая труба круглого сечения. Дует ветер. Согласно прил. Д СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия" на круглое сечение трубы действуют нагрузки, величина которых помимо всяческих "мелочей" (шероховатости поверхности трубы и т.п.) зависит от высоты рассматриваемого сечения и угла между направлением ветра и рассматриваемой точкой сечения. Прикладная программа СКАДА "Вест" при сборе ветровых нагрузок выдает значения распределенной по высоте нагрузки на трубу, отличные от рассчитанных мною "ручками". И я не пойму почему ...

К сообщению прикреплен эскиз из СП. Верно ли, что полная ветровая нагрузка в сечении трубы равна разности между суммой действующих ветровых нагрузок на трубу против направления ветра и суммой нагрузок, действующих против его направления, т.е. (см. формулу)?

ПС. Интересует только принцип. Верно ли я считаю, и правильно ли понял СП?
ПС2. Если у кого-то есть прикладные программки (даже самодельные) или какое-то решение по автоматизации процесса расчета дымовых труб цилиндрического сечения. Прошу, если есть желание, поделиться.
ПС. Если, кроме того, есть информация или книги по расчету мачт, труб, вышек на галопирование, резонанс и т.п. Тоже было бы отлично)

Благодарю.

[swell{d}]

почитайте сп повнимательнее на предмет cx - там уже за вас подумали

[kopekopa]

Сообщение от swell{d} почитайте сп повнимательнее на предмет cx - там уже за вас подумали

что такое сх?

[swell{d}]

аэродинамический коэф-т

[Symon.30]

Немного литературы по трубам, если еще не скачали с данного форума, есть еще книга П.М. Грицков, Д.И. Вишневский - "Ремонт промышленных дымовых труб", 1979г. Стройиздат., правда в бумажном виде, там тоже есть расчеты на устойчивость, в скором времени отсканирую

Сообщение от kopekopa Если у кого-то есть прикладные программки (даже самодельные) или какое-то решение по автоматизации процесса расчета дымовых труб цилиндрического сечения. Прошу, если есть желание, поделиться.

Есть! Давай задание посчитаем. Недорого.

[kopekopa]

Сообщение от swell{d} аэродинамический коэф-т

Насколько я понял, там аэродинамические коэффициенты следующие:
- один коэффициент Сх - коэффициент лобового сопротивления (постоянный). Его вектор направлен против ветра? На какую площадь его распространять при вычислении значения нагрузки: на площадь проекции ствола трубы или на площадь полудуги (ПИ*Д/2)?
- второй коэффициент С1 - коэффициент внутреннего давления. Его, судя по всему, не следует учитывать при сборе ветровых нагрузок на ствол, рассматриваемый как стержень? Т.к. он гасится сам собою (согласно рисунку из СП)
- третий коэффициент Се1 - коэффициент внешнего давления (меняется в зависимости от угла Бетта). Его я и приводил в примере, и его рассматривал.

Если можно, поподробнее остановиться на вопросах, выделенных синим цветом. Я так понимаю, что вопрос о правильности формулы никто так и не понял .. Видимо, я некорректно его задал.

[swell{d}]

да все всё поняли, это Вы разобраться не можете.
если принципиально, как именно ветер действует на круглое в плане сооружение, считают по се1.
а если рассматривать конструкцию, как стержень, то достаточно cx.

закажите, лучше, расчёт у bahil, если сами разобраться не можете

[roman111]

Приходилось считать такую нагрузку по СНиП Нагрузки и воздействия. Строил две схемы стержневую с ветровой нагрузкой через коэф. лобового сопротивления и из оболочек, где задавал нагрузку по периметру трубы. Результаты расчетов сошлись.
При вычислении нагрузки через коэф. лобового сопротивления принимал за ширину сооружения размер (ширину) его проекции на соответствующую плоскость (это описано в начале СНиПа там где описывают что такое коэф. лобового сопротивления).
Коэф. С1 не учитывал.

Да с коэффициентами - цветочки. Я посмотрю как ты запоёшь, когда дойдёшь до вихревого резонанса...

[kopekopa]

Создается впечатление, что все всё якобы знают, но никто ничего не говорит, ссылаясь на то, что это де так сложно, что лучше и не связываться

Ладно. Благодарю за книги и ответы.

Сообщение от kopekopa это де так сложно

Как раз наоборот - всё очень просто Offtop: если знаешь, конечно...

[frostyfrost]

Сообщение от kopekopa ПС. Если, кроме того, есть информация или книги по расчету мачт, труб, вышек на галопирование, резонанс и т.п. Тоже было бы отлично)

Ищите в DWNLD Бирбраера, там для трубы есть примеры, резонанс есть в последнем СНиП

[Smarts23]

kopekopa,
В СНиПе ветровая нагрузка для подобных сооружений представляется двумя способами. Либо как на вашей картинке в первом посте, либо через общее лобовое сопротивление с коэффициентом с_х, который относится к проекции, а не к половине окружности. Если проинтегрировать нагрузку по эпюре из первого поста (там, кстати, ошибка в СП: стрелочки в левой части должны быть направлены "на поверхность" ) и разделить результат на диаметр, то получите нагрузку представленную через лобовое сопротивление. Характерное значение с_х у меня получалось 0,6-0,7.
Эпюра сложного вида используется в тех случаях, когда точное распределение нагрузки играет роль (скорее всего трубы большого диаметра, резервуары, газгольдеры).

Кстати, шероховатость, насколько помню, ни фига не мелочь, тут стоит быть аккуратнее. Лучше сравнить со старым СНиП. Там данные несколько разнятся + в актуализированном СНиПе в этом разделе целый ворох ошибок.

Если наступает вихревой резонанс, то не забудьте проверить на выносливость стыковые сварные швы.

Сообщение от frostyfrost Ищите в DWNLD Бирбраера, там для трубы есть примеры

Бирбраер, Роледер "Экстремальные воздействия на сооружения" - путевая книга по теме
также стоит не забывать про "Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра"
Вообще книг по теме того же вихревого резонанса много. Есть инфа у Пановко и Губановой, если не ошибаюсь, в книге "Устойчивость и колебания упругих систем". Если будет мало, то вводите в гугле "vortex shedding" и вперед.

Может пригодится и книга: Лессиг и др. "Листовые металлические конструкции".
Различные заморочные места в листовых конструкциях освещены в машиностроительных ГОСТах на сосуды и аппараты.
СНиП "Сооружения промышленных предприятий" тоже лишним не будет.

[-=BIG=-]

Добрый день!
У меня тоже вопросик по ветровой нагрузке на дымовую трубу, а точнее о том, как правильно учесть влияние от завихрений ветрового потока, срывающихся с задней поверхности трубы и раскачивающих трубу в направлении перпендикулярном к ветровому потоку?
Для уменьшения влияния от этого эффекта на трубы ставятся интерцепторы - пластинки закрученые по спирали. Соответственно влияние от данной нагрузки может быть значительным, раз так заморачиваются, тем более аэродинамический коэф. с интерцепторами увеличивается в 2 раза.

[kopekopa]

в направлении перпендикулярном к ветровому потоку?

п. 2.24 ВСН 286-72 регламентирует критическую скорость ветра, вызывающую резонансные колебания трубы в направлении, перпендикулярном ветровому потоку. Предложенные ВСН распространяются на железобетонные дымовые трубы, но думаю, что по части расчета на резонанс, материал, из которого выполнена труба, не имеет значения.

[Smarts23]

-=BIG=-, kopekopa,
Мужики, а вы СНиП не пробовали смотреть актуализированный "Нагрузки и воздействия" или "Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра"? Там по-моему написано всё.
А то и ВСН какой-то нашелся и про интерцепторы вроде в курсе. А нагрузку всё не определите.

Сообщение от kopekopa по части расчета на резонанс, материал, из которого выполнена труба, не имеет значения.

Материал имеет прямое влияние на нагрузку. Хотя бы по части логарифмического декремента колебаний меняет раза в два.

[slava217]

Сообщение от kopekopa но думаю, что по части расчета на резонанс, материал, из которого выполнена труба, не имеет значения.

Круто! То есть резонансные явления не зависят от потерь в материале?

[-=BIG=-]

В СНИПе как обычно много чего написано, то как и любую библию трактовать его можно по разному!
Вот к примеру там говорится, что нагрузка от срывающихся завихрений перпендикулярна направлению ветра, но ни где не сказано как её прикладывать в оси трубы или в месте срывания завихрений?
Но больше меня сейчас волнует вопрос: если у меня труба в металлокаркасе башни, будут ли в такой ситуации появляться завихрения на трубе или каркас потоки ветра как то разобьет? И где есть ссылка на данный случай?

[slava217]

Сообщение от -=BIG=- если у меня труба в металлокаркасе башни, будут ли в такой ситуации появляться завихрения

К сожалению, будут колебаться и труба, и каркас, и вся система вцелом.
Как только внешнее воздействие войдет в резонанс с собственной частотой колебаний трубы, она и загудит.

[Yu Mo]

Тут, вот, есть старая статейка, обобщающая ещё более старый опыт проектирования стальных дымовых труб. Я её уже как-то выкладывал. Может поможет чем-то.

[kopekopa]

Круто! То есть резонансные явления не зависят от потерь в материале?

Материал имеет прямое влияние на нагрузку. Хотя бы по части логарифмического декремента колебаний меняет раза в два.

Я вам про физику резонансных процессов сооружения говорил. Откройте старый СНиП II-6-74, где в п. 6.21 найдете, что критическая скорость ветра определяется для сооружения так, как я показал ранее; с учетом периода колебаний, который уже, как функция, содержит в себе аргументы, являющиеся переменными величинами по части размеров, формы сооружения и проч. Резонансные усилия (п. 6.23), разумеется, зависят и от материала и от конструктивных особенностей сооружения

[slava217]

Сообщение от kopekopa Я вам про физику резонансных процессов сооружения говорил.

Так вот. Физика колебаний такова, что при при достаточно больших потерях в материале колебания просто невозможны. Помните виды переходных характеристик при единичном воздействии. Именно таким образом и проверяется эффективность установленных на сооружении гасителей колебаний...Оттягивается ствол тросом, а потом отпускается....

[Vavan Metallist]

Сообщение от slava217 К сожалению, будут колебаться и труба, и каркас, и вся система вцелом. Как только внешнее воздействие войдет в резонанс с собственной частотой колебаний трубы, она и загудит.

Колебаться, конечно будет все, на насчет возникновения резонанса - очень большие сомнения. Если труба в башне - во первых ветровой поток будет сильно "разбит" решеткой башни, а вихри для возникновения резонанса должны срываться регулярно. А во вторых ствол трубы к башне крепится достаточно часто, а явление резонанса начинает проявляться все таки с некоторой величины соотношения длины к диаметру. Чтобы в случае трубы в решетчатом стволе получить резонанс - это надо быть очень удачливым человеком.

[slava217]

Сообщение от Vavan Metallist Колебаться, конечно будет все, на насчет возникновения резонанса - очень большие сомнения

Там. повыше, есть веселый фильмец...

[Vavan Metallist]

Ну да, фильмец веселый
Там вся конструкция башни выглядит хлипенько, так, как будто не труба к ней, а она к трубе крепится.
Вероятно это как раз случай "везения"

[slava217]

Сообщение от Vavan Metallist Там вся конструкция башни выглядит хлипенько,

Мало ли как и что выглядит..
Делали обследование труб сочинской ТЭЦ - и там нашли последствия подобных явлений...
Практически все сооружения башенного типа из стали- потенциально опасны в этом отношении...
Вот если бы в трубы поясов бетон залить...

[Vavan Metallist]

Сообщение от slava217 Практически все сооружения башенного типа из стали- потенциально опасны в этом отношении...

Ну я не думаю, что все так страшно. Тем более касаемо просто башен решетчатых (тоесть без стволов всередине) явление резонанса для них практически нехарактерно. Разве для отельных элементов.

Вообще-то смысл трубы в решётке - сделать трубу не из стали а из керамики. Обычно применяется для отвода высокотемпературных газов. Стальная труба в каркасе - БСК.

[Vavan Metallist]

Сообщение от bahil Стальная труба в каркасе - БСК.

???
Сейчас на маленьких котельных повсеместно ставят трубы из нержавейки в каркасе из черной стали. Теперь буду знать, что им всем в БСК

Offtop: А еще если каркас несимметрично расположить, можно использовать жесткость трубы. Тогда керамическая труба будет странно смотреться)

Сообщение от Vavan Metallist Сейчас на маленьких котельных повсеместно ставят трубы из нержавейки в каркасе из черной стали. Теперь буду знать, что им всем в БСК

Можно и золотую поставить - смысл? То что назначение каркаса воспринять все нагрузки и разгрузить ствол, я думаю тебе должно быть понятно.

[yrubinshtejn]

Сообщение от kopekopa Создается впечатление, что все всё якобы знают

Ни кто здесь ни чего не знает уже года 2.

[-=BIG=-]

Считаю по СП 20.13330.2011 вытяжную трубу в башне на резонансное вихревое возбуждение и получаю максимальную нагрузку вверху трубы 2т/м, для сравнения от расчетного ветра нагрузка 0,15т/м.
Чтото очень сомневаюсь насколько реальны полученные результаты, но в формуле кроме собственной частоты ничего не поменять!
Fi(z)=0,75 х П х Vcr,i'2 х Cy,cr x Ф(z) x d/б =
= 0,75 х 3,14 х 21,9 x 21,9 х 0,3 х 1 х 3/0,05 = 20330 H =
= 2,07т
Vcr,i = fi x d/St = 1,46 x 3/0,2 = 21,9 м/с
fi = 1,46 Гц
d = 3 м
St = 0,2
Cr = 0,3
Ф = 1
б = 0,05

[ALEXPRO]

Считал недавно фундамент под устройство деманганации (тоже стальная труба ф3.2м). Так вот сначала тоже хотел вручную посчитать сбор нагрузки от ветра, потом плюнул и воспользовался приложением SCAD. Там все очень просто. Советую посчитать там. С этим сбором нагрузок и расчетом прошли экспертизу.

[Smarts23]

Сообщение от -=BIG=- от к примеру там говорится, что нагрузка от срывающихся завихрений перпендикулярна направлению ветра, но ни где не сказано как её прикладывать в оси трубы или в месте срывания завихрений?

Если приложить нагрузку в месте срыва завихрений, а не к оси трубы, то это ничего не даст в смысле расчета. Дополнительно к поперечной нагрузке появится крутящий момент. Но труба очень жесткая в плане кручения конструкция, а нагрузка от завихрений очень маленькая.
Собственно большая нагрузка на трубу вызвана не срывом отдельного вихря, а накоплением энергии в колеблющейся трубе. За один период колебаний она рассеивает какую-то долю энергии полученной от предыдущих вихрей (степень рассеивания можно охарактеризовать логарифмическим декрементом) и сразу же получает новую порцию. Труба совершает изгибные колебания и нагрузка инерционная.

Сообщение от -=BIG=- Считаю по СП 20.13330.2011 вытяжную трубу в башне на резонансное вихревое возбуждение и получаю максимальную нагрузку вверху трубы 2т/м, для сравнения от расчетного ветра нагрузка 0,15т/м. Чтото очень сомневаюсь насколько реальны полученные результаты, но в формуле кроме собственной частоты ничего не поменять!

Посмотрите "Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра". Множитель "пи разделить на дельта" равный 3,14/0,05=62,8, насколько я понимаю, характеризует возрастание нагрузки от срыва вихря (остальная часть выражения для нагрузки) при резонансе. Некорректно сравнивать нагрузку от ветра в момент времени и нагрузку от колебаний трубы, которая набирала энергию в течении какого-то периода времени.

Интересно, какую расчетную схему вы приняли для определения собственных форм и частот?

А ещё интересно не гасит ли часть колебаний удар трубы об упоры в местах крепления?

[-=BIG=-]

Конечно собственные формы колебаний получены от конструкции целиком труба+башня, а не от трубы отдельно.
И естественно башня будет гасить колебания и скорее всего недопустит резонанс, но как это доказать?

[Smarts23]

Сообщение от -=BIG=- Конечно собственные формы колебаний получены от конструкции целиком труба+башня, а не от трубы отдельно.

Вот это как раз один из самых интересных вопросов. Не уверен, что это правильный подход.
Какую частоту собственных колебаний тогда берёте - относящуюся к колебаниям башни. А вихри срываются с трубы.
Сам думал на эту тему. Все таки по идее в резонанс должна входит как бы "подконструкция"-труба. Но какова её расчетная схема? Неразрезная балка?

[slava217]

Сообщение от bahil Вообще-то смысл трубы в решётке - сделать трубу не из стали а из керамики

В Ростове делают из пластика...В Сочах такие стоят на ТЭС.

Сообщение от -=BIG=- получаю максимальную нагрузку вверху трубы 2т/м

Только не распределённая, а сосредоточенная - 2т, приложена в той же точке, что и сосредоточенная масса.

[-=BIG=-]

В формуле из СНиПа четко стоит размерность Н/м, т.ч. нагрузка именно распределенная!
Что касается гашения колебаний трубы конструкцыями башни, то наверное не прокатит, т.к. конструкции башни уже были учтены при получение цастоты СФК.

[-=BIG=-]

Что касается расчета на вихревое возбуждение вытяжных башен (башня + труба) то в СП 43.13330.2012 (СНиП 2.09.03-85) в перечне необходимых для учета вихревой нагрузки нет, хотя для труб в том же СП/СНиП эта нагрузка указана. Соответственно можно ссылаться на этот СП/СНиП и не считать вытяжные башни на вихревой резонанс!

Сообщение от -=BIG=- Соответственно можно ссылаться на этот СП/СНиП и не считать вытяжные башни на вихревой резонанс!

Offtop: Ты это ветру скажи. Очевидно никогда не видел, как вытяжные трубы высотой до 10 м колеблются при резонансе.

[forass]

Сообщение от -=BIG=- Что касается расчета на вихревое возбуждение вытяжных башен (башня + труба) то в СП 43.13330.2012 (СНиП 2.09.03-85) в перечне необходимых для учета вихревой нагрузки нет, хотя для труб в том же СП/СНиП эта нагрузка указана. Соответственно можно ссылаться на этот СП/СНиП и не считать вытяжные башни на вихревой резонанс!

Сами вытяжные башни (башня) в резонанс не попадают из-за многоэлементности, так как каждый элемент обладает собственной частотой, то и совпадение частот кажется делом невероятным.

Offtop:

Сообщение от forass так как каждый элемент обладает собственной частотой, то и совпадение частот кажется делом невероятным

О_о. А общая частота конструкции как же? Так-то каждый элемент состоит из полок, стенок и т.д. и у них тоже свои частоты. А они из молекул, причем из разных, где-то углерод, где-то сера, где-то еще какая штука...

[Клименко Ярослав]

Сообщение от Arikaikai А общая частота конструкции как же?

А причем здесь она?
Даже если элементы башни из трубы будут (а только к трубам относится явление резонансного вихревого возбуждения), то вероятность одновременного попеременного срыва вихрей у всех, скажем, поясов, стремится к нулю, пожалуй.

[slava217]

Сообщение от Клименко Ярослав А причем здесь она?

Поищите...Я тут уже выкладывал. как колеблется труба в тульской области...

[Клименко Ярослав]

Сообщение от slava217 Поищите...Я тут уже выкладывал. как колеблется труба в тульской области...

Дайте ссылку, жалко что ли?
Если труба колеблется (в этажерке, судя по всему) - это не означает что это резонансное вихревое возбуждение. Есть и другие случаи аэродинамической неустойчивости.

[Un_Known]

Сообщение от slava217 Поищите...Я тут уже выкладывал. как колеблется труба в тульской области...

То что вы выложили - скорее всего не резонансные колебания, а недостаточная жесткость конструкциии

Сообщение от Un_Known То что вы выложили - скорее всего не резонансные колебания

Как раз классический пример вихревого резонанса. Наибольшие колебания происходят поперёк потока.
Кстати, вихревое возбуждение возможно для любых сечений (от квадрата до круга).