Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [ 23 ] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

с 2.0

02 0.4 Of 0.8 ip

Рис. вого

3.32. Коэффициент лобо-сопротивлеиия плоской фермы из стержней с острыми краями в зависимости от коэффициента заполнения (Геттинген)

НИИ взаимного влияния смежных стержней, расположенных в одной плоскости, перпендикулярной потоку, поэтому при малой величине коэффициента заполнения фермы нагрузка на нее приближается к сумме нагрузок на отдельные стержни. При коэффициенте заполнения ср = 0,85 и более или ф = 0,25 и менее суммарная нагрузка на ферму на 5-15% будет больше, прибли-л(аясь к нагрузке на изолированные стержни бесконечной длины (рис. 3.32). Эти данные относятся к бесконечно длинной ферме, выполненной из стержней с острыми краями (см. табл. 3.1). Для ориентировочных расчетов эти значения умножают на 0,75 или 0,67, если ферма выполнена из небольшого диаметра труб или круглой стали. Более точно ветровую нагрузку на ферму вычисляют по формуле (3.15), т. е. по действительным коэффициентам лобового сопротивления шероховатых круглых цилиндров, определенным с учетом чисел Рейнольдса. Разброс (заштрихованная область) на рис. 3.32 вызван разным типом ферм.

Опытные значения коэффициента лобового сопротивления плоских ферм из круглой стали с коэффициентами заполнения 0,18-0,25 и при обтекании до кризиса (число Рейнольдса 1,2-10) находятся в области 0,95- 1,05 [18].

Влияние удлинения фермы на лобовое сопротивление заметно сказывается при коэффициенте заполнения ф=0,900,95. При Ф = 0,25-f-0,70, что наиболее часто у стальных конструкций промышленных сооружений и мостов, сопротивление фермы с удлинением 5-10 составляет 0,9 сопротивления бесконечно длинной фермы одинаковой конструкции.

За последнее время наблюдается тенденция к применению решетчатых стальных конструкций с большими размерами панели. Коэффициент лобового сопротивления таких - нового типа- ферм будет выше, чем ферм прежнего типа, т. е. с частой решеткой, материалами исследований которых иногда пользуются в расчетах.

Количество стержней и вид соединений в узлах решетчатых конструкций малЪ влияет на величину коэффициентов сопротивления- ветровой нагрузки. Влияние деталей сопряжения стержней фермы учитывают конструктивным коэффициентом или, что лучше, наветренную площадь узловых соединений суммируют с площадью стержней.

При действии ветра на ферму под углом к ее плоскости нагрузка на нее сначала снижается медленно с ростом угла атаки а (рис. 3.33), что объясняется небольшим сокращением проекции

Баветренной площади стержней. Начиная с углов а = 70-80°, нагрузка на ферму уменьшается быстро, что вызывается увеличением затенения задних стержней передними по потоку. Минимальное значение нагрузки на плоскую ферму, расположенную под углом к потоку, составляет 0,35-0,45 нагрузки при действии потока нормально к плоскости фермы. Большие величины коэффициентов относятся к фермам из круглых стержней.

S.8 0.2

?а 7о То даог

20 hO 60

Рис. 3.33. Влияние угла атаки на коэффициенты лобового сопротивления фермы

/ - стержни с острыми краями: 2 - стержни круглые при Re= = 1,2 10-

Рис. 3.34. Влияние угла скольжения на сопротивления плоской фермы

/ - коэффициент /д. при а =0°: 2 - то же, при ct = 45; 5 - коэффициент сР /е..

При действии потока под углом скольжения р нагрузка на рюнструкцию в направлении ветра (лобовое сопротивление) сначала медленно снижается с ростом угла р до 30-40° (рис. 3.34). С дальнейшим увеличением угла р происходит более быстрое снижение коэффициентов сопротивления до 0,25 лобового сопротивления при р = 0°.

Коэффициент боковой силы, действующей в направлении оси Z на плоскую ферму, при углах атаки а = 0 и 45° сначала повышается; при угле скольжения р = 30-г45° достигает максимума, равного примерно 0,35 лобового сопротивления, затем понижается и при р = 90° становится равным 0,15-0,2 лобового сопротивления при углах а = 0° и р=0°. При а = 90° коэффициент 6 = 0,1 Сх. Коэффициенты Сх и Сг на рис. 3.33 и рис. 3.34 отнесены к постоянной наветренной площади фермы, за которую принята сумма проекций площадей стержней и узловых деталей на нормальную к потоку плоскость.

При углах атаки а-70° и скольжения ртО° лобовое сопротивление фермы уменьшается; оно может быть определено умножением на поправочные коэффициенты, взятые по рис. 3.33 и

3.34. Это, строго говоря, приближенно, так как геометрическое сложение сил сопротивления по двум направлениям не отражает действительной картины из-за разных условий обтекания.

В исследованиях ветровой нагрузки на пространственные конструкции наибольшее внимание было уделено двум одинаковым плоским фермам, расположенным в параллельных плоскостях, башням и мачтам преимущественно треугольного и квадратного сечений.

3.0 2.6 2.S

1< 2,2

2.0 1.S

t.2 1,0

В 1 2 3 i i 6 7

9 bju

Рис. 3.36. Сопротивление двух плоских ферм в зависимости от расстояния между ними (а =0° и Р=0°)

Рис. 3.35. Коэффициенты лобового сопротивления двух параллельных тел в зависимости от расстояния между ними (а=0° и Р=0°)

Из общих физических представлений следует, что ветровая нагрузка на заднее по потоку тело всегда меньше, чем на переднее. Нагрузка на расположенные в двух параллельных плоскостях пластинки зависит от расстояния между ними (рис. 3.35). Влияние передней по потоку пластинки на заднюю заметно проявляется при расстояниях между ними до 2-3 высот (диаметров), т. е. в области, наиболее интересной для строителя.

Визуализацией течения жидкости установлено, что завихренная область за телом распространяется в стороны от оси симметрии, направленной по потоку, на относительно небольшую величину, в то время как по потоку - на большое расстояние. Поэтому наибольшая нагрузка на две фермы будет при направлении ветра под небольшим углом скольжения, когда стержни задней по потоку фермы выйдут из тени передней.

Наиболее интересно поведение ферм при относительно небольших расстояниях между ними - до 2-3 d, где d -высота фермы, и при коэффициентах заполнения фермы 0,15-0,6, распространенных в строительных конструкциях. Нагрузка на две параллельные фермы будет тем больше, чем дальше они расположены друг от друга и чем меньше их коэффициент заполне-