Страница 14: ДСТУ-Н Б EN 1993-3-1:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 3-1. Башти, щогли і димові труби - Башти і щогли (59686)

Додаток Е

(ДОВІДКОВИЙ)

Розрив відтяжки

Е.1 Введення

(1) Розрив відтяжки є випадковою подією. Частинні коефіцієнти див. в Додатку А.

(2) Точний розрахунок динамічної дії на щогли з відтяжками, викликаної раптовим розривом відтяжки, вельми складний, оскільки деякі з різних чинників, що впливають на поведінку щогли відразу після розриву неясні, наприклад, характер розриву, гасіння коливань щогли і відтяжок, вібрація відтяжок і щогли, тощо. Відповідно, можна прийняти спрощену модель розрахунку, наведену в п. Е.2. Консервативний метод (із запасом) наведений в п. Е.3.

Annex E

[INFORMATIVE]

Guy rupture

E.1 Introduction

(1) Guy rupture is an accidental action. For partial factors see Annex A.

(2) The precise analysis of a guyed mast for the dynamic actions caused by a sudden rupture of a guy is very complicated, because several of the different factors influencing the behaviour of the mast immediately after failure are uncertain; for instance the character of the rupture, the damping of the guys and the mast, the vibration of the guys and the mast, etc. Accordingly, the simplified analytical model given in E.2 may be adopted. A conservative procedure is given in E.3.

Е.2 Спрощена розрахункова схема

(1) При використанні спрощеної моделі розрахунку щогли у зв’язку з розривом відтяжки допускається, що динамічні дії еквівалентні статичним силам, діючим на щоглу на рівні ярусу кріплення відтяжок, де, як передбачається, відбувся розрив.

(2) При розрахунку такої статичної еквівалентної сили , описаної нижче, допускається, що:

‑ розрив є простий розріз відтяжки;

‑ енергія пружної деформації відтяжки 1 (див. рис. Е.1) перед розривом не врахована;

‑ не враховано гасіння коливань;

‑ не враховано вітрове навантаження при розрахунку еквівалентної сили.

E.2 Simplified analytical model

(1) For the simplified analysis of a guyed mast due to the rupture of a guy, the dynamic forces should be assumed to be equivalent to a static force acting on the mast at the level of the set of guys where rupture has assumed to have occurred.

(2) For the calculation of this static equivalent force described below, it is assumed that:

– the rupture is a simple cut through the guy;

– the elastic energy stored in guy 1 (see Figure E.1) before the rupture occurs is neglected;

– damping is not taken into account;

– the wind loading when calculating the equivalent force is neglected.

Підйом

Elevation

Переріз верхнього ярусу

Section at top level

1 ‑ відтяжка 1;

2 ‑ відтяжка 2;

3 ‑ відтяжка 3;

4 – відхилення.

1 Guy 1

2 Guy 2

3 Guy 3

4 Deflection

Рисунок

Е.1 –

Розрив відтяжки

Figure

E.1 –

Guy rupture

(3) При вказаному відхиленні відтяжки 2 і 3 діють на щоглу з силою . Це показано на рис. Е.2 у вигляді кривої 1. Очевидно, що зменшується при збільшенні відхилення через ослаблення натяг відтяжок.

(4) Крім комплекту відтяжок даного ярусу, для щоглової системи може бути також показане відношення зовнішньої горизонтальної сили і відхилення центру. На рис. Е.2 це відношення показане за допомогою кривої 2. У місці перерізу кривих 1 і 2 дві сили однакові, тобто в наявності статична рівновага. Діюча сила на з'єднання, ‑ .

(5) У момент розриву енергія зосереджена у відтяжках 2 і 3. Коли щогла починає відхилятися, ця енергія частково трансформується в кінетичну.

(6) При максимальному відхиленні кінетична енергія рівна нулю, оскільки енергія, втрачена відтяжками 2 і 3, передана щоглі у вигляді енергії пружної деформації на стовбур і відтяжки. Гасіння коливань не враховане.

(7) Допускається, що енергія, втрачена відтяжками 2 і 3, рівна ділянці А2 під кривою 1 на рис. Е.2.

(8) Відхилення, в результаті якого дві ділянки А1 і А2 стають рівними, необхідно прийняти як динамічне відхилення u_dyn.

(9) Динамічна сила відповідає цьому динамічному відхиленню. Коефіцієнт динамічної дії Ф можна визначити таким чином:

(3) For a given deflection u guys 2 and 3 act on the mast shaft with a force . The relation is shown in Figure E.2 as curve 1. It will be seen that decreases with increasing deflection owing to slackening of the guys.

(4) For the mast system, except for the set of guys at the considered level, the relation between an external horizontal force and the deflection of the node can be shown as well. In Figure E.2 this relation is shown in curve 2. Where the two curves 1 and 2 intersect, the two forces are equal, i.e. there is static equilibrium. The force acting on the joint is .

(5) At the moment that rupture occurs, energy is stored in guys 2 and 3. When the mast starts deflecting, this energy will partially be transformed into kinetic energy.

(6) At the maximum deflection, the kinetic energy will be zero, because the energy lost in guys 2 and 3 has been transferred to the mast as elastic strain energy in the shaft and the guys. Damping has not been taken into consideration.

(7) The energy lost in guys 2 and 3 should be assumed to be equal to the area A2 below curve 1 in Figure E.2.

(8) The deflection resulting in the two areas A1 and A2 being equal, should be taken as the dynamic deflection u_dyn.

(9) The dynamic force corresponds to this dynamic deflection. The impact factor Φ may be determined using:

(E.1)

Ділянка А1 під кривою 2

Area A1 under curve 2

Ділянка А2 під кривою 1

Area A2 under curve 1

1 ‑ Крива 1: Відтяжки 2 і 3;

2 ‑ Крива 2: Щогла без
відтяжок 1, 2 і 3

1 Curve 1: Guy 2 and 3

2 Curve 2: Mast excluding
guy 1, 2 and 3

Рисунок

Е.2 –

Графік «сила-відхилення»

Figure

E.2 –

Force-deflection diagram

(10) Вищенаведений метод розрахунку щогли відразу після можливого розриву відтяжки застосовується до щогл, що розкріплені в трьох площинах. Щодо щогл, розкріплених в чотирьох (або більше) площинах, приймається аналогічний метод, заснований на тих же принципах.

(11) За погодженням проектувальників, замовника і компетентних органів вищезгадана динамічна сила, що виникає при розриві, не повинна комбінуватися з кліматичними навантаженнями.

(10) The above procedure for the analysis of a mast just after a possible guy rupture has occurred applies to a mast guyed in 3 directions. For masts guyed in 4 (or more) directions similar procedures based on the same principles should be adopted.

(11) If agreed between the designer, the client and the competent authority the above dynamic force arising from the rupture should not be combined with climatic loads.

Е.3 Консервативний метод (розрахунок із запасом)

(1) Динамічні сили в стовбурі щогли і відтяжках, викликані розривом троса, можуть бути розраховані із запасом, для цього використовується наступний статичний розрахунок.

(2) Горизонтальний компонент сили, що діє у відтяжці перед розривом, необхідно використовувати як додаткову силу, діючу на щоглу без пошкодженої відтяжки.

Примітка. За відсутності інших кліматичних навантажень вона відповідає початковому розтягу.

(3) Результуючу силу відтяжки необхідно збільшити, використовуючи коефіцієнт 1,3, якщо в щоглі два яруси розкріплювання, або у разі розгляду розриву верхньої відтяжки.

E.3 Conservative procedure

(1) The dynamic forces in the mast column and the guys caused by a cable rupture can be conservatively estimated using the following static calculations.

(2) The horizontal component of the guy force acting in the guy before the rupture should be used as an additional force acting on the mast without the broken guy.

NOTE: In the absence of other climatic loads this corresponds to the initial tension.

(3) The resulting guy forces should be increased by the factor 1.3 in the case of masts with 2 stay levels or if the rupture of a top guy is considered.

Е.4 Аналіз після розриву відтяжки

(1) В доповнення до методів, наведених в п. Е.2 і п. Е.3 вище, відразу після розриву відтяжки щогла повинна витримувати вітрові навантаження протягом короткого періоду часу, поки не буде встановлена тимчасова відтяжка.

(2) Якщо не наведені які-небудь інші вимоги, щогла без зруйнованої відтяжки повинна витримувати понижене вітрове навантаження, діюче як статичне навантаження, і без локального навантаження вітру. Понижене вітрове навантаження приймається рівним 50 % характеристичного середнього вітрового навантаження, діючого при найбільш несприятливому напрямі вітру.

E.4 Analysis after a guy rupture

(1) In addition to the procedures set out in E.2 or E.3 above, immediately after the rupture of a guy the mast should be able to withstand wind loads for a short period until temporary guying can be arranged.

(2) If no other requirements are given, the mast without the ruptured guy should be able to withstand a reduced wind load, acting as a static load, and without patch wind loading. The reduced wind loading should be taken as 50 % of the characteristic mean wind loading, acting in the most adverse wind direction.

Додаток F

(ДОВІДКОВИЙ)

Виготовлення

F.1 Загальні положення

(1) Виготовлення і монтаж башт і щогл проводиться відповідно до EN 1090-2.

Annex F

[INFORMATIVE]

Execution

F.1 General

(1) Towers and masts should be fabricated and erected according to EN 1090-2.

F.2 Болтові з'єднання

(1) Всі болтові з'єднання в баштах і щоглах повинні бути захищені від ослаблення гайок при експлуатації.

(2) У місцях, де необхідно враховувати дію втоми, болтові отвори в елементах повинні бути просвердленими.

(3) Можна використовувати підігнані, чи більш жорсткі допуски на болтові отвори, ніж наведені в EN 1993-1-1, в тих місцях, де зсуви небажані (див. п. 4.2.2).

F.2 Bolted connections

(1) All bolt assemblies on towers and masts should be provided with suitable measures to avoid any loosening of nuts in service.

(2) Bolt holes in members should be drilled, where fatigue effects cannot be ignored.

(3) Fitted or friction grip bolts, or closer tolerances on bolt holes than those given in EN 1993-1-1 may be used where displacements are critical (see 4.2.2).

F.3 Зварні з'єднання

(1) Якість зварних швів, що допускається при виборі належного класу втомного опору конструкційної деталі (див. п. 9.3), повинна бути вказана на робочих кресленнях конструкції.

F.3 Welded connections

(1) The quality of welds assumed in selecting the appropriate fatigue class of a structural detail, see 9.3, should be specified on the drawings for the fabrication of the structure.

F.4 Допуски

F.4.1 Загальні положення

(1) При виготовленні необхідно виконувати допуски, наведені в EN 1090, частина 2.

(2) Якщо допуски, наведені в EN 1090, не відповідають вимогам до функціонування конструкції, необхідно застосовувати більш жорсткі допуски.

F.4.2 Допуски на монтаж

F.4.2.1 Ґратчасті башти

(1) Необхідно вказати максимальне відхилення верха башти.

Примітка. В Національному Додатку може бути наведена додаткова інформація. Рекомендоване максимальне відхилення верха башти, не повинно перевищувати ¹/₅₀₀ висоти башти.

(2) Остаточне вирівнювання башти необхідно проводити в спокійних умовах з урахуванням температурного впливу.

F.4.2.2 Щогли з відтяжками

(1) При проектуванні необхідно визначити чутливість конструкції до змінної швидкості вітру при остаточному вирівнюванні і натяг відтяжок.

Примітка. Як правило, якщо такі операції проводяться при швидкості вітру, що перевищує 5 м/сек, необхідно виконати розрахунки з метою компенсації впливу вітру з урахуванням температурного впливу.

(2) Остаточне вирівнювання і натяг відтяжок починається, як правило, з нижнього ярусу розкріплювання.

Примітка. В Національному Додатку можуть бути наведені граничні допуски. Рекомендуються наступні значення:

а) Остаточне положення центральної віссі щогли повинне бути в межах вертикально розташованого конуса з вершиною на основі щогли, і радіусом, рівним ¹/₁₅₀₀ висоти над базою щогли. Це не відноситься до відтяжок антен або антенних граток.

b) Результуючий горизонтальний компонент початкового розтягу всіх відтяжок даного ярусу не повинен перевищувати 5 % середнього горизонтального компоненту початкового розтягу відтяжок для даного ярусу. Початковий розтяг окремої відтяжки даного ярусу ні за яких обставин не повинен відрізнятися від розрахункового значення більше ніж на 10 %, див. EN 1993-1-11.

c) Максимальне початкове відхилення стовбура щогли між двома ярусами відтяжок повинне бути , де ‑ відстань між даними ярусами.

d) Після монтажу допуск на вирівнювання трьох послідовних з'єднань відтяжок до щогли обмежений значенням , де і ‑ довжини двох послідовних прогонів стовбура щогли.

F.4.3 Обмеження натягу

(1) Після монтажу необхідно натягнути відтяжки відповідно до проектних розрахунків, з урахуванням фактичної температури в місці установки,
див. EN 1993-1-11.

(2) Щоб зменшити можливості виникнення вібрації відтяжок, необхідно проводити натяг при відсутності вітра, натяг кожної відтяжки повинне бути менше 10% від руйнуючого навантаження.

Примітка 1. Щодо щогл невеликої висоти це значення може бути збільшене.

Примітка 2. Низький ступінь натяг при відсутності вітра може привести до галопування відтяжок.

F.4 Tolerances

F.4.1 General

(1) The tolerances given in EN 1090, Part 2 should be satisfied in fabrication.

(2) Tighter tolerances should be used where tolerances from EN 1090-2 do not satisfy the requirements for the function of the structure.

F.4.2 Erection tolerances

F.4.2.1 Lattice towers

(1) The maximum displacement of the tower top should be specified.

NOTE: The National Annex may give further information. A maximum displacement of the tower top not more than ¹/₅₀₀ of the height of the tower is recommended.

(2) Final plumbing should be done in calm conditions taking due account of any temperature effects.

F.4.2.2 Guyed masts

(1) The sensitivity to the structure to varying wind speeds for final plumbing and guy tensioning should be determined in design.

NOTE: Generally if such operations are to be undertaken in wind speed in excess of 5m/s calculations will be required to compensate for the effects of wind, taking due account of any temperature effects.

(2) Final plumbing and tensioning of guys should normally proceed from the lowest guy level upward.

NOTE: The National Annex may give limits for the tolerances. The following values are recommended:

a) The final position of the centre line of the mast should all lie within a vertical cone with its apex at the mast base and with a radius of ¹/₁₅₀₀ of the height above the mast base. This does not apply to halyards or aerial array wires.

b) The resultant horizontal component of the initial guy tensions of all the guys at a given level should not exceed 5 % of the average horizontal component of the initial guy tension for that level. The initial tension in any individual guy at a given level should in no case vary more than 10 % from the design value, see EN 1993-1-11.

c) Maximum initial deflection of the mast column between two guy levels, where is the distance between the guy levels in question, should be .

d) After erection the tolerance on the alignment of 3 consecutive guy connections on the shaft is limited to , where and are the lengths of the two consecutive spans of the shaft.

F.4.3 Tensioning constraints

(1) After erection, the guys should be tensioned in accordance with the design calculations, taking due account of the actual temperature on the site, see EN 1993-1-11.

(2) In order to minimise the possibility of guy vibrations still air tensions should be selected such that for each guy the tension is less than 10% of its breaking load.

NOTE 1: For small masts this figure may be exceeded.

NOTE 2: Low still air tensions can give rise to galloping of guys.

F.5 Попередній розтяг відтяжок

(1) Для забезпечення пружного стану відтяжки необхідно ії заздалегідь розтягнути (до анкерування). Це можна зробити на виробництві постачальника або, якщо є відповідні можливості, на будівельному майданчику, див. EN 1993-1-11.

Примітка. Необхідність попереднього розтягу залежить від планованої програми подальших натягів, типу і розміру використовуваних канатів або тросів, а також їх сприйнятливісті до відхилень.

(2) Попередній розтяг проводиться шляхом циклічного додавання навантаження до відтяжки, складовій від 10 % до 50 % від руйнуючого навантаження. Кількість циклів повинна бути не менше 10. Дану процедуру не можна виконувати, пропускаючи навантажену відтяжку через шків.

F.5 Prestretching of guys

(1) In order to ensure that the rope is in a truly elastic condition guys should be prestretched preferably prior to terminating. This may be done at the supplier's works or, if suitable facilities exist, at the erection site, see

EN 1993-1-11.

NOTE: The need for prestretching is dependent on the planned programme for retensioning, the type and size of the rope used and the sensitivity to deflections.

(2) Prestretching should be carried out by loading the guy cyclically betweEN 10 % and

50% of its breaking load. The number of cycles should not be less than ten. This process should not be carried out by passing the loaded guy around a sheave wheel.