Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции Никитин Павел Николаевич

Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции
<
Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Никитин Павел Николаевич. Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции : дис. ... канд. техн. наук : 05.23.01 Москва, 2006 173 с. РГБ ОД, 61:07-5/70

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор существующих экспериментально-теоретических исследований квазистатической и резонансной составляющих реакции строительных конструкций на порывы ветра 11

1.1. Экспериментальные исследования 11

1.2. Теоретические исследования 14

1.3. Выврды... 34

ГЛАВА 2. Разработка методов расчета строительных конструкций на воздействие порывов ветра с разделением их реакции на квазистатическую и резонансную составляющие ..37

2.1. Метод, основанный на спектральном анализе турбулентных ветровых воздействий, аэродинамических нагрузок и реакции сооружений с использованием соответствующей системы передаточных функций 37

2.2. Метод прямого расчета строительных конструкций на стационарное случайное воздействие 50

2.3. Выводы 71

ГЛАВА 3. Экспериментальные и натурные исследованияквазистатических и резонансных перемещений сооружений под действием порывов ветра 74

3.1. Оптические методы натурных исследований 78

3.1.1. Разработка и изготовление специальной оптической измерительной системы 79

3.1.2. Методика проведения измерений 82

ЗЛ.З. Методика обработки результатов намерений 84

3.1.4. Натурные испытания, сравнение результатов натурных испытаний с результатами теоретических расчетов по предлагаемым методикам 100

3.2.ВЫВОДЫ 106

ГЛАВА 4. Расчет сооружений на усталостную прочность и долговечность с учетом разделения их реакции на порывы ветра на квазистатическую и резонансную составляющие 108

ГЛАВА 5. Расчет сооружений надеформативность с учетом разделения их реакции на порывы ветра на квазистатическую и резонансную составляющие 119

ГЛАВА 6. Использование данных раздельного определения реакции сооружений на порывы ветра в квазистатической и резонансной областях частотного спектра при разработке и проектировании динамических гасителей колебаний 125

Общие выводы 131

Заключение 136

Библиографический список

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Применяемая в России методика расчета сооружений на порывы ветра, реализованная в нормативных документах, позволяет определять только суммарную реакцию сооружений на порывы ветра, что приемлемо при расчетах по первому предельному состоянию. Расчет сооружений по второму предельному состоянию, расчет на усталостную прочность и долговечность, оценка физиологической комфортности нахождения людей в высотных зданиях, а также правильные оценки целесообразности установки на сооружения динамических гасителей колебаний и оценки эффективности их работы невозможны без раздельного расчета реакции сооружений на порывы ветра в квазистатической и резонансной частотных областях спектров порывов ветра. Кроме того, существующая методика расчета сооружений на действие порывов ветра формирует общее представление о реакции сооружения на порывы веіра, объединяя два разнородных явления: квазистатические вынужденные колебания в достаточно широком частотном диапазоне и резонансные колебания, происходящие в узкой зоне собственных частот сооружения. Последнее обстоятельство приводит, в частности, к неправильной оценке реакции сооружений на порывы ветра при натурных исследованиях.

Существует ряд зарубежных методик расчета высотных сооружений на действие ветра с учетом разделения реакции сооружения на порывы на квазистатическую и резоиансиую часть. Все методики достаточно громоздки. При расчетах по этим методикам используется множество эмпирических формул и графиков с грубой координатной сеткой, что позволяет сделать вывод о неудобстве использования данных методик в прикладной практике. Методика, разработанная в ЦНИИПСК им. Мельникова и основанная на пошаговом интегрировании спектра порывов вегра с получением спектра реакции сооружения, математически сложна и не может быть использована в прикладных инженерных расчетах.

Для оценки применимости разработаиных расчетных методик необходимо проведение натурных измерений. При этом необходимо отметить, что аппаратуры, способной записывать реакцию сооружения на порывы ветра в широком диапазоне частот от 10Гц до 0.001, «России не существует.

Таким образом, отсутствие прикладной методики раздельного динамического расчета сооружений в низкочастотном и высокочастотном диапазонах спектра порывов ветра, а также отсутствие необходимой для натурных измерений аппаратуры сдерживает развитие важных направлений отечественной теории сооружений, направленных на совершенствование методов проектирования конструкций сооружений, для которых ветровая нагрузка является определяющей.

ЦБЛЫО РАБОТЫ является решение комплексной экспериментально -теоретической задачи по разработке методики расчета высотных сооружений на воздействие порывов ветра, позволяющей определить их реакцию на порывы раздельно в квазистатическом и резонансном диапазонах спектра порывов, а также проведение натурных исследований колебаний реальных сооружений для экспериментальной проверки разработанной методики.

Для достижения этой цели решены следующие задачи:

  1. Разработан прикладной метод, основанный па преобразовании спектральной энергии турбулентных пульсаций скорости ветра в спектры аэродинамических сил и реакции сооружений с помощью системы передаточных функций, позволяющий определять резонансную составляющую реакции сооружений на порывы ветра с помощью аналитического выражения, а квазистатическую — с помощью номограммы.

  2. Разработан метод прямого определешія вклада квазистатической и резонансной составляющих реакции сооружений на порывы ветра, который реализован в виде программы «Определение вкладов» и программного комплекса «Селена» раздел «Стационарное случайное воздействие».

  1. Разработана и изготовлена измерительная аппаратура, позволяющая измерять и записывать колебания сооружений в квазистатической и резонансной областях спектра порывов ветра на частотах от 25 до 0,001Гц.

  2. Проведены измерения колебаний на башне сотовой связи высотой 70м в г. Пушкино Московской области, получены спектры ее перемещений в квазистатической и резонансной областях спектра порывов ветра.

  3. Проведено сравнение результатов натурных измерений с результатами теоретических расчетов по разработанным методикам* которые оказались в близком соответствии с друг с другом.

11АУЧНЛЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:

  1. Разработаны прикладные аналитические методы раздельного определения вклада в общую реакцию сооружений на порыаы ветра квазистатической и резонансной составляющих реакции.

  2. Разработана сравнительно простая измерительная аппаратура, способная измерять и записывать с большой точностью колебательные перемещения элементов сооружений в области частот от 25 до 0,001Гц.

  3. Осуществлены измерения колебаний натурного сооружения, произведена их обработка, полученные данные сравнены с результатами теоретических расчетов.

1) Результаты работы позволяют уточнить методы расчета сооружений иа деформативность, усталостную прочность и долговечность, а также могут быть использованы при выборе рациональных решений на стадии проектирования динамических гасителей колебании.

  1. Результаты работы позволяют организовать проведение геодезических работ на существующих высотных сооружениях с получением объективных данных об их вертикальности.

  2. Результаты работы позволяют оценить степень физиологической комфортности длительного пребывания людей в высотном здании с учетом

выделения вкладов ускорений перемещений в спектре реакции сооружения на поры км негра.

  1. Разработанные аппаратура и методики позволяют проводить более глубокие исследования взаимодействия сооружений с петровым ПОТОКОМ И уточнить суммарную реакцию сооружений на действие порывов ветра.

  2. Разработанные аппаратура и методики позволяют решать широкий круг прикладньтх задач, а именно: определение фактических динамических характеристик сооружений, мониторинг состояния конструкции высотных сооружений.

Результаты диссертации использованы в ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова»:

при проектировании дымовых труб для ТЭЦ-27 и ТЭЦ-21 в г. Москва,

при оснащении гасителями колебаний радиотелевизионной башни высотой 200м в г. Самара и дымовой трубы высотой 120м Первомайской ТЭЦ.

при проверке эффективности работы гасителя колебаний установленного на башне сотовой связи высотой 70м в г. Пушкино Московской области. ОБЪЕМ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, заключения, библиографического списка и 10 приложений. Объем диссертации — 148 страниц основного текста, в том числе 44 рисунка, 26 таблиц и библиографический список, включающий 101 наименование. ПА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ: прикладной метод, основанный на спектральном анализе турбулентных ветровых воздействий, аэродинамических нагрузок и реакции сооружений с использованием соответствующей системы передаточных функций;

метод непосредственного расчета строительных конструкций на стационарное случайное воздействие;

измерительная аппаратура, способная измерять с большой точностью

колебания сооружений в широкой области частот от 25 до 0,001 Гц.

методика обработки данных натурных измерений;

результаты сравнения данных расчета и натурных измерений. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Результаты работы докладывались на 22-ой международной конференции IASS WORKING GROUP №4 MASTS AND TOWERS (г. Москва, сентябрь 2005). По результатам работы опубликовано 3 научных статьи.

Теоретические исследования

В табл.1 входят параметры сооружений, по которым проведен расчет квазистатическои и резонансной составляющих реакции сооружений на порывы ветра по формулам (1.2) - (1.6)

К этим параметрам относятся: высота и средняя по высоте ширина сооружения; период и частота собственных колебаний; ветровой район и нормативная скорость ветра на вершине сооружения. Отношение критического демпфирования у принято для всех сооружений одинаковым:

Как следует из табл. 1 и рис.4 с увеличением периода собственных колебаний сооружений (уменьшением частоты колебаний) вклад резонансной составляющей реакции сооружений на порывы ветра возрастает, а вклад квазистатической составляющей уменьшается.

Для большинства сооружений основным является расчет по первому предельному состоянию - по несущей способности. Такие сооружения могут рассчитываться на суммарную ветровую нагрузку от порывов ветра (квазистатическая плюс резонансная) без учета распределения реакции сооружений на порывы ветра по частотам.

Для сооружений, на которых располагаются остронаправленные антенны, в частности радиотелескопов [20,31,44,45-49], рассчитываемых также и по второму предельному состоянию (по деформативности) необходимо знать распределения реакции сооружений на порывы ветра по частотам [20,31]. Это дает возможность еще на стадии проектирования предусмотреть правильные меры для уменьшения ошибки наведения антенн от ветра, поскольку низкочастотные и высокочастотные составляющие ошибки наведения устраняются различными способами [20,44].

При этом следует отметить большую сложность отработки ошибки наведения антенн, в частности радиотелескопов, на высоких (резонансных) частотах в связи с большой инерционностью вращающихся конструкций и приводов радиотелескопов. В работе [20] рассчитываются отклонения антенн радиотелескопов (рис.5) под воздействием порывов ветра, энергетический спектр которых изображен на рис.6 (спектр Девенлорта [53,54,80] ). Реакция сооружения определялась в 20 частотных интервалах на которые был разбит спектр воздействия.

На рис.7 в качестве примера приведены рассчитанные амплитудно-частотные спектры отклонений антенн от порывов ветра для радиотелескопов РТ-8, РТ-50 и РТ-200 с диаметрами полотен антенн 8, 50 и 200м соответственно. Хорошо видно, что наряду с узким резонансным пиком на собственной частоте имеет место обширный квазистатический максимум с периодами колебаний от десятков секунд до нескольких минут. При этом с увеличением диаметра антенны (увеличением периода ее собственных колебаний) вклад резонансного пика увеличивается, что согласуется с теоретическими выводами, сделанными ранее.

Следует отметить принципиальную разницу резонансных и квазистатических отклонений антенн радиотелескопов под действием порывов ветра. Достаточно медленные квазистатические перемещения могут быть компенсированы без существенных изменений следящей системы радиотелескопа. Резонансные колебания происходят на достаточно высоких частотах и их компенсация требует принципиальных изменений следящей системы радиотелескопа, что необходимо учитывать на стадии проектирования сооружений. Это обосновывает важность раздельного определения квазистатических и резонансных перемещений от порывов ветра этих конструкций, особенно в случаях, когда резонансные колебания антенн занимают относительно большую часть суммарных колебаний, что имеет место при увеличении диаметра антенн радиотелескопов.

Метод интегрирования по узким интервалам частот спектра порывов ветра Давенпорта используется также в работе [25] для вычисления спектральных функций динамического момента от воздействия порывов ветра для трех сооружений башенного типа высотой 100, 300 и 500м с частотами собственных колебаний по первой форме 1,0.2 и ОЛГц соответственно.

На рис. 8,9 и 10 представлены результаты расчета для трех указанных случаев. Графики, представленные на этих рисунках показывают, что с увеличением высоты сооружения, уменьшением частоты и увеличением периодов собственных колебаний увеличивается резонансная часть спектральной энергии момента по сравнению с квазистатической. Как следует из табл. 2, взятой из указанной работы, для сооружения с Н=100м она составляет 15%; для сооружения с Н=300м - 48%, а для сооружения с Н=500м -85% от суммарной спектральной энергии момента от порывов ветра. Соответственно квазистатическая часть уменьшается от 85% до 15%. Это находится в согласии с ранее приводимыми в данной работе оценками.

Метод прямого расчета строительных конструкций на стационарное случайное воздействие

Для представления процесса вычислений по данному методу рассмотрим систему, состоящую из упругого стержня с сосредоточенной на конце массой т. При действии на массу внешних сил (ветрового воздействия) имеем следующее выражение баланса сил в механической системе: m x"+cx +hc = F(t); (2.16) где т- масса элемента, на которую воздействует внешняя нагрузка; с - коэффициент сопротивления (характеризует диссипативные параметры системы); к - коэффициент приведенной жесткости элемента; F(t) - изменяющаяся во времени внешняя нагрузка (ветровое воздействие). Для численной обработки выражения (2.16) необходимо чтобы в правой части уравнения находилась гармоническая функция, коим ветровое воздействие в общем случае не является. Для решения уравнения ветровое воздействие представляется как сумма гармонических колебаний с различными значениями частот и амплитуд, т.е. разлагается в частотный спектр. Необходимо отметить, что в общем случае воздействие ветра преобразуется в реакцию сооружения (перемещения, усилия, моменты, напряжения) посредством двух передаточных функций: аэродинамической и механической.

Для частотной характеристики внешнего воздействия используется спектральная функция Давенпорта [80]. В качестве границы квазистатической и к: резонансной части спектра принята частота спектрального минимума области между квазистатическим и резонансным пиками.

В данной работе предлагается частотный спектр внешнего воздействия разбивать на интервалы, в пределах которых определяется среднее значение спектральной плотности и среднее значение частоты интервала. Далее проводится обработка данных каждого интервала результатом, которой является частотный спектр перемещений сооружения.

Для случая многомассовых систем, а таковыми являются большая часть строительных конструкций решается система уравнений вида (2.16) для каждой массы (элемента) сооружения.

Для прикладного решения алгоритма методики разработана программа «Определение вкладов», в которой реализован метод прямого динамического расчета. Программа применима для сооружений, у которых вклад колебаний по первой форме в общие колебания под порывами ветра существенно выше вкладов высших гармоник. К таким сооружениям относятся большинство традиционных сооружений связи и дымовых труб. Для более сложных систем, колебания которых происходят с существенными вкладами высших гармоник, использован раздел «Стационарное случайное воздействие» программно-аналитического комплекса «Селена».

При реализации программы «Определение вкладов» использовались следующие зависимости: Аналитическое выражение для задания данной функции[53,83], отражающее физическую природу взаимодействия ветрового потока с элементами сооружений, в силу своей сложности, не может быть реализовано в практике расчетов. Поэтому в программе реализованы три эмпирических выражения для аэродинамической передаточной функции:

«Определение вкладов». Частотный спектр ветрового воздействия и соответственно частотный спектр реакции сооружения разбивается на равные частотные интервалы, причем количество интервалов должно быть не менее 1000. Последнее обстоятельство обусловлено результатами наблюдений автора, согласно которым при меньшем числе интервалов вклад квазистатического диапазона частот в общую реакцию сооружения на порывы ветра растет с увеличением количества частотных интервалов и его величина стабилизируется при количестве интервалов примерно 1000. В качестве верхней границы па анализируемого диапазона частот в программе предложено значение nh= 1.5 по. Данное значение верхней границы позволяет целиком охватить зону резонансных частот спектра, вклад частот выше данного граничного значения в общую реакцию сооружения незначителен. В качестве нижней границы анализируемого диапазона частот в программе предложено значение nL=Vo/104. Данное значение граничной частоты назначено исходя из анализа спектра Давенпорта [80] и позволяет охватить зону квазистатических частот реакции сооружений на порывы ветра.

Границы анализируемого диапазона частот и количество интервалов на которые диапазон будет разбит, а также среднюю скорость ветра на базовом уровне можно задавать самостоятельно или принять те значение которые предлагает программа.

Разработка и изготовление специальной оптической измерительной системы

К оригинальным особенностям данного комплекса следует отнести следующее:

1. Мишень снабжена девятью источниками излучения, пространственное положение каждого пятна определяется независимо друг от друга. Таким образом, номинальную оптическую точность определения пространственного положения мишени удается повысить в девять раз, достигнув величины требуемой точности предъявляемых к натурным измерениям необходимым в данной работе.

2. В состав комплекса не входит специализированное оборудование. В качестве оптического прибора используется серийная непрофессиональная видеокамера.

3. Результатом натурной съемки является цифровой файл в общеупотребительном формате mpeg4 доступный для визуального контроля качества съемки, монтажной обработки.

4. Для анализа и обработки исходных данных съемки была создана специальная программа «VideoDetector» позволяющая путем анализа изображения выявить, путем «отсева» других источников излучения, координаты источников излучения мишени. Результаты работы в виде массива данных импортируются в создаваемый файл программы Excel компании «Microsoft», доступный для любой аналитической обработки.

5. При обработке Ехсеї-массивов координат центров девяти источников излучения мишени используется метод оперативного масштабирования, позволяющий определять величины относительных координат мишени в натуральных единицах - мм.

Методика проведения измерений.

Для определения квазистатической и резонансной составляющей колебаний сооружения под порывами ветра необходимо проведение натурных измерений существующих объектов и дальнейшая обработка их результатов. Как и все натурные измерения, измерения приведенные в данной работе состоят из следующих этапов: 1. Подготовительный этап. 2. Этап проведения измерений.

Подготовительный этап:

1. Выбор объекта исследования. Объект измерения должен находится в пределах пятичасовой транспортной доступности.

2. Выезд на объект и установка и закрепление на верхушке сооружения вьшосной консоли мишени. При этом следует стремиться к закреплению мишени таким образом, чтобы мишень и футляр с камерой находились на одной вертикальной оси. Это позволяет избежать искажений в записях и как следствие очевидных искажений в результатах, которые связаны с не перпендикулярностью поверхности мишени и визирной оси камеры.

3. Оперативное слежение за прогнозными значениями скорости ветра. При этом запрашиваемый прогноз должен быть не менее чем на 2 суток.

Этап проведения измерений:

1. В случае получения данных о достаточно сильном ветре, осуществляется оповещение участников измерения и собственника антенной опоры, для того чтобы на время измерения была снижена мощность излучения радиорелейных антенн (в целях безопасности участников измерений).

2. Выезд группы на место измерений.

3. Развертка измерительного комплекса на месте: установка мишени на выносной консоли и одновременная установка видеокамеры в футляре с наведением визирной оси видеокамеры на центр мишени, фиксация видеокамеры в футляре посредством песка.

4. Развертка измерительного комплекса на месте: установка мишени на выносной консоли и одновременная установка видеокамеры в футляре с наведением визирной оси видеокамеры на центр мишени, фиксация видеокамеры в футляре посредством песка.

5. Развертка ветроизмерительного комплекса: установка анемометра рабочей поверхностью поперек ветра, подсоединение анемометра к портативному компьютеру.

6. Старт первой сессии записи перемещений мишени и измерения скорости ветра, при этом запись перемещений ведется непрерывно в течении 32-35 мин. Одновременно ведется запись скорости ветра сессиями по 10 мин,

7. Проводятся еще две-три сессии записей с интервалом 1.5-2часа. Интервал необходим, чтобы получить более полный статистический материал. Результатом съемки является запись перемещений мишени,, с шагом 0,04 сек (25кадров в секунду).

Методика обработки результатов измерений. Обработка результатов измерений состоит из следующих этапов:

1. Обработка записи с получением файла (или файлов) формата mpeg4, при этом на кадры записи наносится time-code - информация о времени записи с точностью до секунды. Суммарный объем полученных файлов до 10Гб, единичными файлами объемами не более 4Гб.

2. Конвертация записи формата mpeg4 в формат avi, при этом объем файлов увеличивается в несколько раз. При конвертации записи файла mpeg4 длиной Юминут получается 6 файлов длиной 1 мин 40сек и объемом 2 Гб каждый,

3. Обработка записи avi посредством специальной программы «VideoDetector». Данная программа анализирует кадры видеоизображения и аналитически «отсеивая» посторонние яркие пятна выделяет девять пятен, являються изображением девяти источников излучения мишени. Далее она определяет коордшатьі центров этих групп точек в единицах поля экрана -пикселях (пкс) для каждого кадра. Найденные значения координат, а также хронометраж записи (час:мин:сек:№кадра) пересылаются в создаваемый файл офис программы Excel компании «Microsoft» где записываются в виде строки. Результаты обработки следующего кадра записываются в следующую строку массива файла Excel и так далее. Программа бьша разработана по заказу ЦНИИПСК им. Мельникова на основании технического задания сформулированного автором.

4. Обработка массива данных файлов Excel по методике разработанной автором диссертационной работы с получением: значений масштабного коэффициента, перемещений сооружения в натуральных единицах (мм), временных разверток и спектров перемещений вдоль и поперек ветра, спектров, траектории перемещений верхушки сооружения.

Натурные испытания, сравнение результатов натурных испытаний с результатами теоретических расчетов по предлагаемым методикам

При этом группы записей: B,C,D; E,F,G; H,I,J проводились непрерывно образуя соответственно записи примерно по ЗОминут BCD; EFG; HIG.

Обработка записей производилась согласно методике описанной ранее, при этом, так как осредненный расчетный период колебаний по первой форме примерно равен 1,4сек (или 0,7Гц), следовательно, можно увеличить шаг квантования с минимального значения 0,04сек до оптимального значения -0.2сек, что позволило сократить время обработки записей без потери данных.

Средней скорость ветра во время испытаний примерно равнялась? м/с пик микрометеррологической области скорости ветра (соответственно пик квазистатических колебаний сооружений), как это указывалось ранее лежит в районе 0,01- 0,006Гц(100 150сек), а нижняя граница -0,001Гц(1000сек). Соответственно, пик квазистатических колебаний, а также их нижняя граница должны примерно соответствовать указанным величинам. В качестве расчетной длины записи автором выбрана величина ЗОмин (Т0=1800сек; п=0,0006), она соответствует максимальному анализируемому периоду. Эта величина очевидна больше периода, соответствующего нижней границе исследуемых квазистатических колебаний, следовательно, во время исследований удалось записать весь диапазон квазистатических колебаний

На первом этапе производилась обработка 10 десятиминутных записей по методике описанной ранее с получением следующих результатов: 1, Масштабньщ коэффициентКОД в среднем составил 1,1мм, следовательно средняя номинальная ; т измерений; составила Ш9ЙііммУ?=(Щ 2. Средний угол отклонения направление ветра а от оси Y составил а=10. : 103 3. Построены 10 временных разверток перемещений вершины сооружения вдоль направления ветра и 10 временных разверток - поперек. 4. Получены 10 траекторий движения вершины сооружения 5. Построены 10 спектров перемещений вершины сооружения вдоль направления ветра и 10 спектров - поперек. 6. Произведен подсчет вклада квазистатической и резонансной составляющих колебаний сооружения. На первом этапе производилась обработка 3 тридцатиминутных записей по методике описанной ранее с получением следующих результатов: 1. Построены 3 тридцатиминутных временных разверток перемещений вершины сооружения вдоль направления ветра и 3 временных разверток -поперек см. приложения П.7, П.8. 2. Получены 3 траектории движения вершины сооружения см. приложения П.9. ".-:;.;:; 3. Построены 3 спектраг перемещений вершины сооружения вдоль направления ветра и 3 спектра - поперек см. приложение П. 10.

На основании полученных результатов измерений можно сделать следующие выводы:

1. На основе временных разверток можно представить движение вершины сооружения, а, следовательно, и всего сооружения по первой форме колебаний, как наложение достаточно медленных движений непериодического характера и высокочастотных колебаний происходящих на частоте собственных колебаний.

2. На спектрах перемещений можно выделить два пика: пологий в зоне квазистатических частот и более выраженный в зоне собственных частот сооружения. Пик в резонансной зоне сдвоенный, что свидетельствует о наличии двух близко распложенных собственных частот. Собственным частотам соответствуют периоды 1,47 и 1,42сек. Данный факт подтверждается теоретическим расчетомі и объясняется особенностями геометрии сооружения,

3. Нижняя граница квазистатических колебаний находится в районе частот 0.00056Гц (1800сек), пик - в районе частот О.ООЗГц (ЗООсек). Что примерно соответствует значениям найденным из графика (рис.9).

4. В квазистатической области частот наблюдались локальные пики, при этом в каждой реализации частоты, на которых наблюдались локальные квазистатические пики, менялись, что свидетельствует о крайней неупорядоченности перемещений сооружения в квазистатической области. В то время как резонансный пик всегда находился в одном узком диапазоне частот и имел всегда одну и ту же характерную сдвоенную форму.

5. Максимальные динамические перемещения вершины сооружения в период наблюдения составили порядка 36мм.

6. В спектральном составе перемещений вдоль ветра примерно 63% составляют квазистатические перемещения и 37% резонансные, поперек ветра эти значения практически равны 51% и 49% соответственно.

7. Перемещения сооружения вдоль ветра примерно в два раза больше поперечных.

Для сравнения полученных данных эксперимента и результатов, получаемых по методикам, приведенным в главе 2, были проведены расчеты по предложенным автором методикам для башни сотовой связи высотой 70м в г. Пушкино Московской области. При расчетах по прямому методу расчета скорость ветра на базовом уровне принята 7м/с, по прикладному методу -19,4м/с. Принятие скорости ветра соответствующей условиям эксперимента при расчетах по прикладному методу не представляется возможным из-за ограничений графика 2.1.

Похожие диссертации на Разработка и внедрение методов расчета высотных металлических конструкций на воздействие порывов ветра с выделением квазистатической и резонансной составляющих их реакции