Страница 10: ДСТУ-Н Б EN 1993-3-1:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 3-1. Башти, щогли і димові труби - Башти і щогли (59686)

Коефіцієнт сили c_f

Force coefficient c_f

Коєфіціент сплошності

Solidity ratio

1 - площинний переріз;

2 - трубчастий переріз (докритичний);

3 - трубчастий переріз (закритичний).

1 Flat-sided

2 Circular (subcritical)

3 Circular (supercritical)

Примітка. Конструкції з див. в п. В.2.7.1(3).

NOTE: For structures with see B.2.7.1(3).

Рисунок

В.2.5 –

Коефіцієнт нормальної сили для окремих рам

Figure

B.2.5 –

Normal force coefficient for single frames

В.3 Реакція ґратчастих башт

В.3.1 Критерії статичних методів

(1) Як правило, при виконанні умов, наведених в п. В.3.1(3), застосовується еквівалентний статичний метод, див. п. В.3.2. Інакше необхідно застосовувати складніші методи, наприклад, метод спектрального аналізу, див. В.3.3. Необхідна консультація фахівця.

(2) Еквівалентний статичний метод включає допуски на динамічне посилення реакції, типове для більшості башт, які можуть бути запроектовані відповідно до даного стандарту. Перевірка використання статичної процедури згідно формулі В.12 розглядається тільки в якості настанови. Динамічна реакція зазвичай збільшується у верхніх панелях будь-якої башти, особливо при концентрованій установці великої кількості допоміжних пристроїв або при використанні вогнутого контуру (Ейфелізация). У таких випадках при використанні статичного методу необхідно звернути особливу увагу на башти, в яких ці впливи значно вищі, ніж в типових конструкціях.

(3) Еквівалентний статичний метод можна застосовувати, якщо:

B.3 Response of lattice towers

B.3.1 Criteria for static methods

(1) The equivalent static method, see B.3.2, should usually be used if the criteria in B.3.1(3) are met. If not, more complex methods such as the spectral analysis method, see B.3.3, should be used. Specialist advice is necessary.

(2) The equivalent static method includes an allowance for the dynamic amplification of response that is typical of the majority of towers likely to be constructed in accordance with this standard. The check for applicability of the static procedure according to equation B.12 should be considered for guidance only. Dynamic augmentation generally increases in successively higher panels of any tower, particularly when supporting large concentrations of ancillary items or when using a concave outline profile (Eiffelization). In such cases caution should be exercised in applying the static procedure to towers where these effects are considerably more than those typically encountered.

(3) The equivalent static procedures may be used if:

(B.12)

де:

‑ сума вітрових навантажень, діючих на панель (включаючи допоміжні пристрої), починаючи з вершини башти таким чином, що ‑ менше ¹/₃ загального результату підсумовування для всієї башти (у м²);

‑ щільність матеріалу конструкцій башти (у кг/м³);

‑ загальна маса панелей, складових c_f,T (у кг);

‑ висота башти (у м);

‑ загальна висота панелей, складових c_f,T, але не більш (у м);

‑ константа об'єм/опір, прийнята рівною 0,001 м;

‑ висота у напрямі вітру, рівна:

‑ основному діаметру для башт прямокутного перерізу (у м);

‑ ширина бази башти трикутного перерізу (у м).

В.3.2 Еквівалентний статичний метод

В.3.2.1 Загальні положення

(1) Відносно башт, споруджених з опорних стійок з тріангульованими в’язами жорсткості, з/без допоміжних пристроїв, опір яких розрахований в п. В.2.2, максимальні зусилля в елементі конструкції повинні бути визначені відповідно до В.3.2.2.1 – В.3.2.2.5. Відносно башт несиметричної конструкції з опорних стійок з тріангульованими в’язами жорсткості, з допоміжними пристроями або башт, опір яких розрахований згідно В.2.7, максимальні зусилля в елементі конструкції необхідно визначати у відповідності з В.3.2.2.6.

Примітка. Відносно симетричних башт трикутного і квадратного перерізу вітрові навантаження від вихрового збудження не є значними і тому при проектуванні можуть не враховуватися. Відносно несиметричних башт такі навантаження повинні бути враховані.

В.3.2.2 Вітрове навантаження

В.3.2.2.1 Загальні положення

(1) Вітрове навантаження у напрямі вітру на башту визначається згідно (5.3) EN 1991-1-4, але з використанням коефіцієнтів вітрового навантаження, наведених в п. В.2 цього Додатку.

(2) Навантаження середнього вітру при напрямі вітру на башту приймається, як

where:

is the sum of the panel wind forces (including ancillaries), commencing from the top of the tower, such that is just less than one-third of the overall summation for the whole tower (in m²);

is the density of the material of the tower structure (in kg/m³);

is the total mass of the panels making up c_f,T (in kg);

is the height of the tower (in m);

is the total height of the panels making up c_f,T but not greater than (in m);

is a volume/resistance constant taken as 0,001 m;

is the depth in the direction of the wind, equal to:

– base for rectangular towers (in m);

– base width for triangular towers (in m).

B.3.2 Equivalent static method

B.3.2.1 General

(1) For symmetrical towers constructed of leg members with triangulated bracings, with or without ancillaries for which the resistance has been calculated by B.2.2, maximum member forces should be derived in accordance with B.3.2.2.1 to B.3.2.2.5. For unsymmetric towers constructed of leg members with triangulated bracings and containing ancillaries, or for towers for which the resistance has been calculated by B.2.7 the maximum member forces should be determined in accordance with B.3.2.2.6.

NOTE: For symmetric triangular and square towers the wind loads in the cross-wind direction will not govern design and may thus be ignored. For unsymmetric towers these loads are taken into consideration.

B.3.2.2 Wind loading

B.3.2.2.1 General

(1) The wind force in the direction of the wind on the tower should be determined with (5.3) of EN 1991-1-4, but using the wind force coefficients given in B.2 of this Annex.

(2) The mean wind load in the direction of the wind on the tower should be taken as:

(В.14а)

(3) Еквівалентне навантаження від поривів вітру при напрямі вітру на башту визначається за формулою:

(3) The equivalent gust wind load in the direction of the wind on the tower should be determined from:

(В.14b)

де:

‑ інтенсивність турбулентності відповідно до EN 1991-1-4;

– конструктивний коєффіціент, див. розділ 6.3 EN 1991-1-4;

‑ висота над землею, на якій необхідно визначити вплив навантаження;

‑ загальна висота башти;

‑ орографічний чинник згідно

EN 1991-1-4.

В.3.2.2.2 Навантаження при розрахунку зусиль в елементі конструкції або фундаменті

(1) Максимальне зусилля в елементі конструкції або діючої сили на фундаменти, необхідно визначати на основі і збільшувати з урахуванням коефіцієнта:

where:

is the turbulence intensity according to EN 1991-1-4;

is the structural factor from section 6.3 of EN 1991-1-4;

is the height above the base at which the load effect is required;

is the overall tower height;

is the orography factor according to

EN 1991-1-4.

B.3.2.2.2 Loading for calculating member forces or foundation forces

(1) The maximum member force , or forces on foundations should be determined from and increased by a factor:

(див. також (В.14b)) (see also (B.14b)) (B.15)

де:

‑ зусилля в елементі конструкції або фундаменті, визначені на основі середнього вітрового навантаження .

В.3.2.2.3 Навантаження при розрахунку сили зсуву

(1) Навантаження, використовуване при розрахунку сил у в’язах жорсткості, повинно бути засноване на конфігурації башти.

Примітка. Сили зсуву у фундаменті визначені в п. В.3.2.2.2.

(2) Щодо башт з таким нахилом поясів, що при проекції вони перетинаються над вершиною башти (див. рис. В.3.1(а)), максимальна сила в’язів або зсуву над заданим рівнем визначається згідно п. В.3.2.2.2.

Примітка. Сили в в’язах жорсткості при зміні нахилу стійок можуть включати складові зусиль в поясах і сили зсуву.

(3) Щодо башт, в яких пояси нахилені таким чином, що при проекції вони перетинаються нижче за вершину башти (див. рис. В.3.1(b)), необхідно виконати два розрахунки навантажень, використовуючи:

а) середнє вітрове навантаження під перерізом і еквівалентне навантаження вітрового натиску над перерізом.

b) середнє вітрове навантаження над перерізом і еквівалентне навантаження вітрового натиску під перерізом.

(4) За наявності більше за один такий переріз для кожної панелі необхідно провести розрахунок двох випадків навантаження, див. рис. В.3.1(с).

Примітка. Відносно в’язів жорсткості над верхньою точкою перерізу можна використовувати метод, наведений в п. В.3.2.2.3(2).

where:

is the member force or foundation force determined from the mean wind load .

B.3.2.2.3 Loading for calculating shear forces

(1) The loading to be used to calculate bracing member forces should be based on the configuration of the tower.

NOTE: Shear forces on foundations are determined from B.3.2.2.2.

(2) For towers in which the leg slopes are such that, when projected, they intersect above the top of the tower (see Figure B.3.1(a)) the maximum bracing force, or shear above a given level should be determined from B.3.2.2.2.

NOTE: Forces in bracing members at leg slope changes may have components from the leg force and from the shear.

(3) For towers in which the legs in the panel being considered are inclined such that, when projected, they intersect below the height of the tower (see Figure B.3.1(b)), two 'patch' loading analyses should be undertaken with:

a) the mean wind loading, , considered below the intersection and an equivalent ‘gust’ wind load above the intersection.

b) the mean wind loading, , considered above the intersection and an equivalent ‘gust’ wind load below the intersection.

(4) For more than one such intersection, two patch loading cases should be analysed for each panel, see Figure B.3.1(c).

NOTE: For bracing members above the highest intersection point the procedure of B.3.2.2.3(2) may be used.

В.3.2.2.4 Навантаження на троси і відтяжки, що підтримують башту

(1) Максимальне вітрове навантаження на троси і відтяжки у напрямі вітру необхідно приймати рівним:

B.3.2.2.4 Loading on cables and guys supported by the tower

(1) The maximum wind loading on cables and guys in the direction of wind should be taken as:

(B.16)

де:

‑ вітровий тиск на розрахунковій висоті троса, z метрів над рівнем ґрунту майданчика, визначений відповідно до

EN 1991-1-4;

‑ коефіцієнт загального вітрового навантаження на відтяжку/трос у напрямі вітру, визначений у відповідності з п. В.2.

В.3.2.2.5 Навантаження при розрахунку відхилень і поворотів

(1) Відхилення і повороти, як правило, мають значення тільки для виконання вимог експлуатаційної придатності. Критерії експлуатаційної придатності повинні бути визначені замовником в технічних вимогах до проекту (див. п. 7.2.2).

where:

is the peak wind pressure at the effective height of the cable, z metres above site ground level determined in accordance with

EN 1991-1-4;

is the total wind force coefficient on the guy/cable in the direction of the wind, determined in accordance with B.2;

B.3.2.2.5 Loading for calculating deflections and rotations

(1) Deflections and rotations are normally only important to satisfy serviceability requirements. The serviceability criteria should be defined by the client in the project specification (see 7.2.2).

(а) Випадок 1

(a) Case 1

Всі зсуви, визначені на основі середнього навантаження і поправочного коефіцієнта вітрового натиску

All shears determined from mean loading and gust response factor

(b) Випадок 2

(b) Case 2

Локальне навантаження на панель "A"

Patch loading for panel "A"

(c) Випадок 3

(c) Case 3

Локальне навантаження на панель "A"

Patch loading for panel "A":

патч (patch) 1 –––––––

патч (patch) 2 – – – – –

Локальне навантаження на панель "В"

Patch loading for panel "B":

патч (patch) 1 –––––––

патч (patch) 2 – – – – –

1 - Панель "A";

2 - Проекція поясів панелі "A";

3 - середнє;

4 - Панель "A" як у випадку 1, див. панелі вище;

5 - Порив вітру;

6 - Панель "B";

7 - Панель "B" як у випадку 1, див. панелі вище;

8 - Проекція поясів панелі "B"

1 Panel "A"

2 Projection of legs from panel "A"

3 mean

4 Panel "A" as case 1, treat panels above

5 "gust"

6 Panel "B"

7 Panel "B" as case 1, treat panels above

8 Projection of legs from panel "B"

Рисунок

В.3.1 –

Зсувне локальне навантаження

Figure

B.3.1 –

Shear patch loading

В.3.2.2.6 Вітрове навантаження несиметричних башт або башт з складним допоміжним устаткуванням

(1) Щодо несиметричних башт або башт з несиметрично розташованим допоміжним устаткуванням великого розміру і/або з тросами, що викликають крутне зусилля і поперечне навантаження, в загальному навантаженні через вплив вітрового навантаження необхідно враховувати комбіновану дію вітру на окремі частини, як за вітром, так і проти вітру, де необхідно.

(2) Вплив змінного навантаження, викликаний вихровим збудженням, необхідно враховувати у сполученні з впливом навантаження «за вітром».

(3) У таких випадках для визначення впливу загального навантаження вплив середнього навантаження «за вітром» необхідно відокремити від змінного вітрового навантаження. Тому розрахунок конструкції башти повинен проводитися при середньому вітровому навантаженні у напрямі вітру (), як вказано в п. В.3.2.2.1(1).

Примітка. За наявності тросів необхідно застосовувати середнє навантаження на троси (див. п. В.3.2.2.4).

(4) Окремі ефекти навантаження необхідно у цьому випадку розраховувати таким чином:

а) вплив середнього вітрового навантаження , визначене на основі вітрового навантаження ;

b) змінне лінійне вітрове навантаження , визначається за формулою:

B.3.2.2.6 Wind loading for unsymmetrical towers or towers with complex attachments

(1) For unsymmetrical towers or towers that contain unsymmetrically placed large ancillaries and/or cables imposing significant torsional and crosswind loads, the total forces due to the effect of wind load should allow for the combined action of wind on individual parts, both along wind and crosswind, when appropriate.

(2) The fluctuating load effects caused by cross wind turbulence should be considered in conjunction with along wind load effects.

(3) To determine the total load effects in such cases the mean along wind load effect should be separated from the fluctuating wind load effect. Thus the tower should be analysed under the mean wind load in the direction of the wind () as determined from B.3.2.2.1(1).

NOTE: If cables are present the mean load on the cables should be used (see B.3.2.2.4).

(4) The individual load effects should then be calculated as:

a) the mean wind load effect, , determined from the mean wind load ;

b) the fluctuating in line wind effect, , determined from:

(B.17)

c) вихрове збудження в бічному напрямі викликає змінне вітрове навантаження (), яке за відсутності іншої інформації визначається за формулою

c) Turbulence in the crosswind direction causes fluctuating crosswind load effects () which, in the absence of other information should be taken as:

(B.18)

де:

‑ поправочний коефіцієнт сили вихрового збудження;

‑ коефіцієнт поперечної підйомної сили конструкції (і допоміжних пристроїв, за наявності) на висоті даної панелі.

Примітка 1. Значення може бути наведене в Національному Додатку. Рекомендоване значення .

Примітка 2. Вихрове збудження викликає змінні вітрові навантаження навіть в симетричних баштах; проте такі навантаження, як правило, не впливають на критично навантажені елементи (окрім втомного навантаження).

(5) Загальне навантаження в результаті впливу вітру в будь-якому елементі приймається рівним:

where:

is a factor to allow for crosswind intensity of turbulence;

is the crosswind lift coefficient of the structure (and any ancillaries if present) over the panel height concerned.

NOTE 1: The value of may be given in the National Annex. The value is recommended.

NOTE 2: Crosswind turbulence will cause fluctuating crosswind loads even in symmetric towers; however such loads will not normally affect the critically loaded elements except for fatigue.

(5) The total load effect in any member due to wind should then be taken as:

(B.20)

В.3.3 Метод спектрального аналізу

(1) Якщо реакція на повздовжні вітрові навантаження розраховується за допомогою спектрального аналізу, то метеорологічні умови повинні відповідати вказаним в

EN 1991-1-4, а коефіцієнти вітрового навантаження – вказаним в п. В.2. Крім того, приймаються параметри, визначені в Додатку В EN 1991-1-4, за відсутності точніших даних.

Примітка. В Національному Додатку може бути наведена додаткова інформація.

(2) Вихрове збудження викликає змінні вітрові навантаження, які необхідно враховувати спільно з лінійними вітровими навантаженнями. Необхідно визначити належні параметри, відповідні прийнятим щодо впливу «за вітром».

Примітка. В Національному Додатку може бути наведена додаткова інформація.

В.3.4 Коливання/вібрації, викликані вихровим збудженням

(1) Якщо башти є опорою для призматичних, циліндрових або поганообтичних об'єктів великого розміру, або передбачається, що вони можуть бути істотно заблоковані льодом, необхідно визначити їх сприйнятливість до коливань/вібрацій, викликаним вихровим збудженням відповідно до
EN 1991-1-4.

B.3.3 Spectral analysis method

(1) When response to along wind forces is calculated by a spectral analysis, the meteorological conditions to be assumed should be those defined in EN 1991-1-4, and the wind force coefficients taken as those given in B.2. In addition, the parameters defined in Annex B of EN 1991-1-4 should be adopted in the absence of more accurate information.

NOTE: The National Annex may give further information.

(2) Cross wind turbulence will cause fluctuating load effects which need to be considered in conjunction with in-line wind loads. Appropriate parameters, consistent with those adopted for downwind effects should be adopted.

NOTE: The National Annex may give further information.

B.3.4 Crosswind vortex vibrations

(1) If towers support large prismatic, cylindrical or bluff bodies or may be expected to become heavily blocked by icing, their susceptibility to vortex-excited vibrations and/or galloping should be determined, in accordance with
EN 1991-1-4.