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

Изгибающий момент Му определяется с учетом динамического коэффициента, вычисляемого по формуле (2.7).

При УкрЮ м/сек расчетный изгибающий момент разрешается принимать равным Л1д.

Действующие на сооруление аэродинамические силы определяются по формуле

F (х, О = - f о« W sin wt = Fi (х) sin wt, (2.22)

где Fq - ---наибольшая амплитуда силы в кГ/м у сво-

бодного конца консольного цилиндра или в середине пролета трубчатой мачты на оттяжках;

а (х) =------коэффициент формы колебаний;

h lx=xi

X(xlh)-функция, определяющая первую форму свободных колебаний сооружения; X-текущая координата, отсчитываемая по вертикали от начала координат; Xi - расстояние от сечения с наибольшей амплитудой до начала координат; h- высота сооружения;

- время в сек; (О-круговая частота первой формы свободных колебаний сооружения.

Примечание. Для сооружений переменного сечеиия функция -"

вычисляется методом последовательных приближений.

Амплитуда таких, поперечных к потоку, колебаний и динамический изгибающий момент в рассматриваемом сечении упруго защемленного в фундаменте консольного цилиндрического сооружения или в пролете трубчатой мачты с оттяжками определяются по формулам:

г/д = 0,8г/о.; (2.23)

Л1д=0,8--Л1„, (2.24)

где Уст и М„- статический прогиб и изгибающий момент в рассматриваемом сечении сооружения под действием нагрузки Fi{x); 6 -логарифмический декремент затухания, принимаемый для стальных сооружений 6 = 0,1, для железобетонных сооружений 6 = 0,3;

0,8-коэффициент, учитывающий малую вероят ность возникновения плоскопараллельного потока ветра по всей высоте сооружения. При определении ветровой нагрузки на сооружение можно ограничиться материалами главы 2, если к ним добавить данные об аэродинамических коэффициентах в СНиП. В этом случае ускользнули бы особенности сооружения и оценка его аэродинамических качеств не могла быть сделана, что особенно важно для высоких сооружений. Более детальное рассмотрение конструкции на основе общих законов аэродинамики и экспериментальных данных о поведении простых по форме тел в потоке жидкости позволяет наметить мероприятия, ведущие к снижению ветровой нагрузки на сооружение.

Критерием удачного выбора формы и сечения элементов конструкций может служить величина отношения

где Sj- наветренная площадь элемента конструкции; Cw- аэродинамический коэффициент; S - площадь конструкции по наружным обводам.

Размеры площади 5 определяются в основном технологическими требованиями, они тесно связаны с вопросами оптимального назначения их величины для обеспечения прочности и устойчивости конструкции. Наименьшая величина этого отношения у сравниваемых вариантов сооружений будет свидетельствовать наилучшем в аэродинамическом смысле решении.

Интересные материалы о действии ветра на сооружения имеются в последних зарубежных публикациях и нормативах [27-32].

3. АЭРОДИНАМИКА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ Элементы аэродинамики

Начало аэродинамики как науки связано с именами Д. Бер-нулли и Л. Эйлера, работавших в Петербургской Академии наук. Большой вклад в эту науку внесен Н. Е. Жуковским н С. А. Чаплыгиным. Развитие аэродинамики было обусловлено по преимуществу запросами самолетостроения. В этом направлении достигнуты огромные успехи, чему свидетельство - современные самолеты. Вопросы аэродинамики строительных конструкций и зданий не получили должного освещения и развития, несмотря на огромные масштабы строительства и большое значение этого раздела науки в расчете прочности высоких сооружений и зданий, большепролетных конструкций и мостов.

Большое разнообразие конструкций не позволяет дать исчерпывающий ответ на поведение их в потоке. В этой связи полезны общие сведения из аэродинамики.

Воздух - вязкая сжимаемая среда. Полный учет этих особенностей среды даже при современном состоянии математического-анализа не может быть сделан ввиду непреодолимых-трудностей решения дифференциальных уравнений Навье - Стокса с надлежащими граничными условиями *. При решении многих задач можно отказаться от учета сжимаемости и рассматривать воздух как вязкую среду. Решение значительно упрощается, но все же остается достаточно сложным.

В ряде случаев пренебрегают и вязкостью среды, рассматривая воздух как идеальную несжимаемую жидкость, т. е. такую,, в которой все напряжения остаются нормальными, а касательные (тангенциальные) -отсутствуют. Привлекая к решенику-экспериментальные данные, получают с достаточной для практи»-ческих целей точностью близкую к действительности картину.

Для изучения поведения плохо обтекаемых тел, к которым; относятся строительные конструкции, лишь в редких случаях удается решить задачу, рассматривая воздух в виде несжимаемой идеальной жидкости. Поэтому преобладающее значение при-обретает экспериментальная аэрогидродинамика, базирующаяся на теории. Знания теоретической аэродинамики нужны также-для правильной постановки задачи и для опытов в аэродинами"-ческой трубе или водяном канале. Течение жидкости удобно на-блюдать, визуализируя воздушный поток шелковинками, наклеи"-ваемыми на модель, различными легкими порошками на поверхности воды, пузырьками газа, образующегося при электролизе-воды при опытах в водяном канале, и др.

Воздух - сжимаемая жидкость, что проявляется в изменени» его параметров (плотности, давления) с увеличением скорости: потока в сравнении с теми, которые были бы в предположении несжимаемости. Особенно быстро происходят эти изменения па>-ра метров, когда скорость движения жидкости приближается к скорости звука. Для интересующей строителя области задач можно с достаточным приближением принять, что при скорости потока до 100 м1сек параметры воздуха остаются неизменными. Наибольшие скорости ветра, наблюдаемые на земле, 70 м/сек; лишь в горах и в Антарктике они достигают 100 м/сек. Поэтому для упрощения исследования условно можно считать воздух несжимаемой жидкостью.

Как показывают многочисленные наблюдения, движение воздуха может быть упорядоченным, т. е. ламинарным (слоистым), когда не происходит взаимного перемешивания жидкости смежных слоев. Иначе это движение называют движением жидкости-без пульсации скоростей. Турбулентное движение, при котором; все время происходит перемешивание частиц вследствие изменений скорости, плотности, давления и температуры, наблюдает-

* Н. Е. К о ч и н. и. А. К и б е л ь, Н. В. Р о 3 е. «Теоретическая гидромеха-)1ика». Гостехиздат, М,-Л., 1948.

3-1138 за