43 Вопрос.

На ветровую нагрузку рассчитывают все аппараты колонного типа высотой Н  10 м при , а также высотой Н  10 м при (где   наименьший из наружных диаметров аппарата), устанавливаемые на открытой площадке. Расчету на сейсмическое воздействие подлежат аппараты колонного типа, установленные в районах с сейсмичностью 7 и более баллов по 12-ти бальной шкале, не зависимо от того, находятся они в помещении или на открытой площадке.

Расчетная схема аппарата принимается в виде консольного упругого защемленного стержня

Особенностью ветрового воздействия на корпус колонного аппарата является неравномерность скоростного напора с увеличением высоты. Минимальный скоростной напор имеет место на уровне земли, а максимальный  в верхнем сечении на высоте Н. Такая неравномерность ветровой нагрузки Q, показанная на рис. 9.15, а стрелками слева, увеличивает трудоемкость расчетов. Только для аппаратов высотой менее 10 м нагрузка может быть принята равномерно распределенной. Для более высоких колонных аппаратов необходимо учитывать ее неравномерность. Для этого колонный аппарат по высоте Н разбивают на z участков высотой . При этом количество участков принимается z  5 и во всех случаях высота участка 10 м (рис. 9.15, б). Силу тяжести каждого участка Gi принимают сосредоточенной в середине участка. На каждом i-ом участке по высоте аппарата ветровую нагрузку условно принимают за равномерную и заменяют равнодействующей  сосредоточенной силой Qi, действующей в горизонтальном направлении и приложенной в середине участка, как показано на рис. 9.15, в. Сейсмические силы прикладываются также горизонтально в серединах участков. Чем больше число участков разбиения, тем меньше численные значения высок и тем точнее расчеты. Но одновременно с увеличением числа участков возрастает трудоемкость расчетов. Поэтому прочностные расчеты высоких колонных аппаратов на ветровую нагрузку рекомендуется выполнять с помощью ЭВМ.

1. Определение периода собственных колебаний.

Период основного тона собственных колебаний аппарата постоянного сечения с приблизительно равномерно распределенной но высоте массой определяется по формуле

, сек

.

При отсутствии данных о фундаменте в первом приближении можно принимать .

Период основного тона собственных колебаний аппарата переменного сечения (по диаметру и толщине стенки аппарата) определяется по формуле

, сек

2. Определение изгибающих моментов от действия ветровой нагрузки.

Знание сосредоточенных сил по всем участкам позволяет вычислить изгибающий момент M_v от ветрового воздействия в каждом сечении аппарата. В расчетном произвольном сечении, расположенном на высоте х₀, изгибающий момент M_v определяется как сумма моментов от действия всех сосредоточенных сил , умноженных на соответствующие им плечи  расстояния , плюс сумма изгибающий момент от действия ветра на j-ю обслуживающую площадку, расположенную на высоте х₀, а именно;

,

Особую опасность для прочности колонного аппарата представляют динамические воздействия, возникающие от колебаний колонны под действием ветра. Чтобы учесть такие воздействия, ветровую нагрузку на каждом i-том участке подсчитывают как сумму двух составляющих  статической (средней) и динамической (пульсационной) :

,

Изгибающий момент от действия ветра на j-ю обслуживающую площадку, расположенную на высоте х₀, определяется по формуле

,