СН 2.01.05-2019. Строительные нормыреспублики беларусьсн 01. 052019Издание официальное
 Скачать 2.42 Mb.
|
|
Рисунок В.1 — Функция спектральной плотности S L (f L ) СН 2.01.05-2019 73 В.2 Конструкционный коэффициент c s c d (1) Конструкционный коэффициент c s c d определен в 6.3.1. (2) Фоновая составляющая реакции В 2 учитывает отсутствие полной корреляции давления на по- верхность конструкции и может рассчитываться по формуле 2 0,63 1 1 0,9 ( ) s B b h L z = + + ⋅ , (В.3) где b, h — ширина и высота сооружения, см. рисунок 6.1. L(z s ) — масштаб длины турбулентности в соответствии с В.1(1) для базовой высоты z s , как определено на рисунке 6.1. С целью безопасности может применяться В 2 = 1. (3) Пиковый коэффициент k p определяют как отношение максимального значения пульсационной составляющей реакции сооружения к его стандартному отклонению. Он рассчитывается по формуле (В.4) и представлен на рисунке В.2. Рисунок В.2 — Пиковый коэффициент 0,6 2 ln( ) 2 ln( ) p k v T v T = ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ или k p = 3, определяющим является большее значение, (В.4) где v — частота восходящего потока согласно (4); T — период осреднения для средней скорости ветра, Т = 600 с. (4) Частоту восходящего потока v определяют по формуле 2 1, 2 2 x R v n B R = + ; v ≥ 0,08 Гц, (В.5) где n 1,x — собственная частота изгибных колебаний сооружения, которую можно определять согласно приложению F. Ограничение v ≥ 0,08 Гц соответствует пиковому коэффициенту 3,0. (5) Резонансная составляющая реакции R 2 определяет резонансные колебания с учетом формы колебаний вследствие турбулентности и определяется по формуле 2 2 1, ( , ) ( ) ( ) 2 L s x h h b b R S z n R R π = ⋅ ⋅ η ⋅ η δ , (В.6) где δ — логарифмический декремент затухания согласно приложению F (F.5); S L — безразмерная функция спектральной плотности, как указано в В.1(2); R h , R b — функции аэродинамической проводимости, определяемые по формулам (В.7) и (В.8). СН 2.01.05-2019 74 (6) Функции аэродинамической проводимости R h и R b для формы основных изгибных колебаний могут рассчитываться по формулам (В.7) и (В.8): 2 2 1 1 (1 ); 1 для 0 2 h h h h h h R e R − ⋅η = − ⋅ − = η = η η ; (В.7) 2 2 1 1 (1 ); 1 для 0 2 b b b b b b R e R − ⋅η = − ⋅ − = η = η η (В.8) С применением 1, 4,6 ( , ) ( ) h L s x S h f z n L z η = ⋅ и 1, 4,6 ( , ) ( ) b L s x S b f z n L z η = ⋅ Примечание — Для форм колебаний с дополнительными узлами колебаний требуются более точные ис- следования. В.3 Количество циклов загружений для динамической реакции (1) На рисунке В.3 показано количество N g , при котором величина воздействия ветра ∆S достига- ется или превышается в течение 50 лет. ∆S — доля значения S k , в процентах, при этом S k является определяющим ветровым воздействием, определенным с периодом повторяемости 50 лет. Рисунок В.3 — Количество циклов загружеий N g при воздействии ∆S/S k в течение 50 лет Зависимость между ∆S/S k и N g указана в формуле 2 0,7 (log( )) 17,4 log( ) 100 g g k S N N S ∆ = ⋅ − ⋅ + (В.9) В.4 Перемещения и ускорения для оценки эксплуатационной пригодности вертикальных конструкций (1) Максимальное перемещение вдоль направления ветра устанавливают по эквивалентному статическому ветровому усилию, определяемому в соответствии с требованиями 5.3. (2) Стандартное отклонение σ а,х характеристического ускорения конструкции по направлению ветра на высоте z определяется по формуле 2 , 1, 1, ( ) ( ) ( ) ( ) f v s m s a x x x x c b l z v z z R K z m ⋅ ρ ⋅ ⋅ ⋅ σ = ⋅ ⋅ ⋅ Φ , (В.10) где c f — коэффициент усилия, см. раздел 7; ρ — плотность воздуха, см. 4.5(1); b — ширина здания, как определено на рисунке 6.1; СН 2.01.05-2019 75 I v (z s ) — интенсивность турбулентности в направлении действия ветра на высоте z = z s по 4.4 и рисунку 6.1; v m (z s ) — средняя скорость ветра v m (z ) для z = z s , см. 4.3.1(1); z s — базовая высота, см. рисунок 6.1; R — квадратный корень из резонансной составляющей реакции, см. В.2(5); K х — безразмерный коэффициент, приведенный в формуле (В.11); m 1,x — эквивалентная масса на единицу длины в направлении действия ветра, см. приложе- ние F (F.4(1)); n 1,x — собственная частота изгибных колебаний параллельно направлению действия ветра; более подробная информация приведена в приложении F; Φ 1,x (z) — основная форма собственных колебаний параллельно направлению действия ветра; в качестве первого приближения могут использоваться формулы из приложения F. (3) Безразмерный коэффициент К х определяют следующим образом: 2 1, 0 2 2 1, 0 ( ) ( ) ( ) ( ) h m x x h m S x v z z dz K v z z dz ⋅ Φ = ⋅ Φ ∫ ∫ , (В.11) где h — высота сооружения в соответствии с рисунком 6.1. Примечание — При применении Φ 1, х (z) = (z/h) ζ (см. приложение F) и с о (z ) = 1 (плоская местность, см. 4.3.3) выражение (В.11) может быть аппроксимировано с применением формулы (В.12). Эта аппроксимация пред- ставлена на рисунке В.4. 0 2 0 (2 1) ( 1) ln 0,5 1 ( 1) ln( ) s x s z z K z z ζ + ⋅ ζ + ⋅ + − = ζ + ⋅ , (В.12) где z 0 — параметр шероховатости (см. таблицу 4.1); ζ — экспонента формы колебаний (см. приложение F). Рисунок В.4 — Аппроксимация безразмерного коэффициента К х в соответствии с формулой (В.12) (4) Характеристические пиковые значения ускорения определяют умножением стандартного от- клонения, указанного в (2), на пиковый коэффициент по В.2(3) (приложение В) с использованием соб- ственной частоты изгибных колебаний, т. е. 1,x v n = СН 2.01.05-2019 76 Приложение С Второй метод расчета для определения конструкционного коэффициента c s c d С.1 Турбулентность ветра (1) Турбулентность определяют по формуле В.1 (приложение В). С.2 Конструкционный коэффициент c s c d (1) Конструкционный коэффициент c s c d определен в 6.3.1. (2) Фоновая составляющая реакции В 2 учитывает отсутствие полной корреляции давления на по- верхность конструкции и может рассчитываться по формуле 2 2 2 2 1 3 1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) s s s s B b h b h L z L z L z L z = + ⋅ + + ⋅ , (С.1) где b, h — ширина и высота сооружения, см. рисунок 6.1; L(z s ) — масштаб длины турбулентности в соответствии с В.1(1) (приложение В) для базовой вы- соты z s , как определено на рисунке 6.1. С целью безопасности может применяться В 2 = 1. (3) Для определения значения пикового коэффициента k p может быть использовано В.2(3) (при- ложение В). (4) Резонансная составляющая реакции R 2 определяет резонансные колебания с учетом формы колебаний вследствие турбулентности и определяется по формуле 2 2 1, 1, ( , ) ( ) 2 L s x s x R S z n K n π = ⋅ ⋅ δ , (С.2) где δ — логарифмический декремент затухания в соответствии с F.5 (приложение F); S L — безразмерная функция спектральной плотности, как указано в В.1(2) (приложение В); n 1,x — собственная частота изгибных колебаний параллельно направлению действия ветра, зна- чение которой может быть определено по приложению F; K s — функция уменьшения размера, как указано в (5). (5) Функция уменьшения размера K s может быть аппроксимирована с применением формулы 2 2 2 1 ( ) 2 1 ( ) ( ) s y y z z y y z z K n G G G G = + ⋅ ϕ + ⋅ ϕ + ⋅ ⋅ ϕ ⋅ ⋅ ϕ π , (С.3) где ( ) y y m s c bn v z ϕ = , ( ) z z m s c hn v z ϕ = Постоянные G y и G z зависят от изменения формы собственных изгибных колебаний параллельно горизонтальной оси y и вертикальной оси z (в указанной последовательности). Обе постоянные зату- хания с у и с z равны 11,5. (6) Постоянная G, приведенная в (5), и постоянная К для расчета ускорений представлены в таблице С.1. Таблица С.1 — G и K как функции форм колебаний Форма колебаний Равномерная Линейная Параболическая Синусоидальная G 1/2 3/8 5/18 4/ π 2 К 1 3/2 5/3 4/ π СН 2.01.05-2019 77 Окончание таблицы С.1 Примечание 1 — Для зданий с равномерной горизонтальной и линейной вертикальной формами колеба- ний применяют: Φ(y,z) = z/h, G y = ½, G z = 3/8, K y = 1 и K z = 3/2. Примечание 2 — Для дымовых труб с равномерной горизонтальной и параболической вертикальной формами колебаний применяют: Φ(y,z) = z 2 /h 2 , G y = 1/2, G z = 5/18, K y = 1 и K z = 5/3. Примечание 3 — Для мостов с синусоидальной горизонтальной формой колебаний применяют: Φ(y,z) = sin(π ⋅ y/b), G y = 4/ π 2 , G z = 1/2, K y = 4/ π, K z = 1. С.3 Количество циклов нагружений для динамической реакции (1) Количество нагружений может быть принято в соответствии с приложением В (В.3). С.4 Перемещения и ускорения для оценки эксплуатационной пригодности вертикальных конструкций (1) Максимальное перемещение по направлению действия ветра устанавливают по эквивалент- ному статическому ветровому усилию в соответствии с требованиями 5.3. (2) Стандартное отклонение σ а,х характеристического ускорения конструкции по направлению действия ветра на высоте z определяется по формуле 2 , max ( , ) ( , ) ( ) ( ) y z a x f v s m s ref K K y z y z c I z v z R ⋅ ⋅ Φ σ = ρ ⋅ ⋅ ⋅ µ Φ , (С.4) где c f — коэффициент усилия, см. раздел 7; ρ — плотность воздуха, см. 4.5(1); l v (z s ) — интенсивность турбулентности в направлении действия ветра на высоте z = z s по 4.4 и рисунку 6.1; v m (z s ) — средняя скорость ветра для z = z s , см. 4.3.1(1); z s — базовая высота, см. рисунок 6.1; R — квадратный корень из резонансной составляющей реакции, см. С.2(4); K y, K z — постоянные, как указано в С.2(6); µ ref — базовая масса на единицу площади, см. приложение F (F.5(3)); Φ (y,z) — форма колебаний; Φ max — значение амплитудной точки формы колебания. (3) Характеристические пиковые значения ускорения определяют умножением стандартного от- клонения, указанного в (2), на пиковый коэффициент из приложения В (В.2(3)) с использованием соб- ственной частоты изгибных колебаний, т. е. 1,x v n = СН 2.01.05-2019 78 Приложение D Значения конструкционного коэффициента c s c d для разных типов зданий (1) Собственные частоты и формы колебаний конструкций, которые представлены в данном при- ложении, получены аналитически или с использованием формул из приложения F. c s c d для многоэтажных зданий со стальным каркасом Примечание — Для значений, превышающих 1,1, следует применять уточненный метод по 6.3 (допустимое минимальное значение c s c d = 0,85). Рисунок D.1 — Значения конструкционного коэффициента c s c d для многоэтажных зданий со стальным каркасом прямоугольных в плане и с вертикальными наружными ограждениями, а также с равномерно распределенными массами и жесткостями (частота в соответствии с формулой (F.2)) СН 2.01.05-2019 79 c s c d для многоэтажных зданий с железобетонным каркасом Примечание — Для значений, превышающих 1,1, следует применять уточненный метод по 6.3 (допустимое минимальное значение c s c d = 0,85). Рисунок D.2 — Значения конструкционного коэффициента c s c d для многоэтажных зданий с железобетонным каркасом прямоугольных в плане и с вертикальными наружными ограждениями, а также с равномерно распределенными массами и жесткостями (частота в соответствии с формулой (F.2)) СН 2.01.05-2019 80 c s c d для стальных дымовых труб без футеровки Примечание — Для значений, превышающих 1,1, следует применять уточненный метод по 6.3 (допустимое минимальное значение c s c d = 0,85). Рисунок D.3 — Значения конструкционного коэффициента c s c d для стальных дымовых труб без футеровки (частота в соответствии с формулой (F.3), при ε 1 = 1 000 и W s /W t = 1,0) СН 2.01.05-2019 81 c s c d для железобетонных дымовых труб без футеровки Примечание — Для значений, превышающих 1,1, следует применять уточненный метод по 6.3 (допустимое минимальное значение c s c d = 0,85). Рисунок D.4 — Значения конструкционного коэффициента c s c d для железобетонных дымовых труб без футеровки (частота в соответствии с формулой (F.3), |