Генерация ветровых нагрузок на куполе с круглым основанием в соответствии с EN 1991-1-4 в RFEM

Техническая статья

Ветровые нагрузки конструкции, показанной на рисунке 01, можно разделить следующим образом:

  • Ветровая нагрузка на стены
  • Ветровая нагрузка на купол

Рисунок 01 - Склад с куполом на круглом основании

Ветровая нагрузка на стену

Для поверхностей стен ветровые нагрузки определяются в соответствии с [1] , гл. 7.9, в котором говорится, что коэффициенты внешнего давления для круглых цилиндров зависят от числа Рейнольдса, шероховатости и гибкости поверхности. В случае склада, показанного на рисунке 01, число Рейнольдса при скоростном давлении 0,70 кН / м² дает 3,35 × 107. На основании [1] , рисунок 7.27, коэффициенты внешнего давления для числа Рейнольдса 1,00 × 10 7 используются в приближении. Они необходимы в RFEM для определения коэффициента нагрузки как функции угла поворота α.

Рисунок 02 - Определение числа Рейнольдса и результирующих коэффициентов внешнего давления

Чтобы определить нагрузку, изменяющуюся по периметру, вы можете использовать тип «Свободная переменная нагрузка», который можно найти в меню «Вставка» → «Загрузка». В соответствующем диалоговом окне вы можете сначала выбрать поверхности стен и определить направление проекции. Ветер воздействует на локальную ось z поверхности, поэтому необходимо соответствующим образом регулировать направление нагрузки. Вы должны выбрать положение нагрузки так, чтобы все стены были окружены плоской проекцией. В качестве значения нагрузки скорость давления определяется в соответствии с [1] , гл. 4.5 или в соответствии с национальным заявочным документом.

Поскольку нагрузка по периметру не является постоянной, вы можете установить флажок «По периметру: Варьирующийся». Таким образом, можно определить коэффициент нагрузки под любым углом по периметру, который учитывает значение нагрузки из предыдущего диалогового окна. Для коэффициента k α вы можете принять коэффициент внешнего давления (c pe ) непосредственно для соответствующего угла. Самый простой способ - подготовить документ в Excel, а затем импортировать параметры с помощью импорта в Excel. Прежде чем подтвердить ввод, необходимо определить ось вращения и начальный угол.

Рисунок 03 - Диалоговое окно для свободных переменных нагрузок

Для визуальной проверки приложенных нагрузок рекомендуется установить флажок «Распределение нагрузки» в навигаторе результатов (см. Рис. 04). Для этого управления достаточно рассчитать итерацию для соответствующего случая нагрузки. Это экономит время в случае более крупных конструкций с мелкой сеткой FE. Точность распределения нагрузки зависит от сетки FE. Чем мельче сетка FE, тем точнее значения нагрузки.

Рисунок 04 - Распределение нагрузки по периметру

Ветровая нагрузка на купол

[1] , гл. 7.2.8 определяет коэффициенты внешнего давления для куполов с прямоугольными и круглыми основаниями. В случае куполов с круглым основанием коэффициенты внешнего давления следует считать постоянными вдоль любой плоскости, перпендикулярной направлению ветра. Как видно из [1] , рис. 7.12, коэффициенты внешнего давления могут применяться к трем областям (A, B и C). Области между ними могут подвергаться линейной интерполяции.

Коэффициент внешнего давления имеет значение -0,65 для зоны A, -0,80 для зоны B и -0,25 для зоны C (см. Рисунок 05). Согласно [1] , выражение 5.1, результат давления ветра для скоростного давления 0,70 кН / м² составляет -0,46 кН / м² для зоны A, -0,56 кН / м² для зоны B и -0,18 кН / м² для зоны C ,

Рисунок 05 - Коэффициенты внешнего давления для куполов с круглым основанием

Эта нагрузка может быть легко определена в RFEM с помощью свободных прямоугольных нагрузок, которые можно сгенерировать в меню «Вставка» → «Нагрузки». В дополнение к определению плоскости проекции и направления нагрузки можно рассмотреть линейную функцию для распределения нагрузки, которая охватывает интерполяцию между отдельными областями, как упомянуто в предыдущем абзаце. Теперь две свободные прямоугольные нагрузки созданы. Один предназначен для зоны А-В, второй - для зоны В-С (см. Рисунок 06).

Рисунок 06 - Диалоговое окно для свободной прямоугольной нагрузки

Функция распределения нагрузки может помочь вам контролировать прикладываемую ветровую нагрузку. Для лучшего документирования эффекта нагрузки вы можете при желании создать раздел (см. Рис. 07).

Рисунок 07 - Распределение нагрузки на куполе

Рисунок 08 - Распределение нагрузки на купол и стены

Дальнейшая информация

Купола очень чувствительны к воздействию ветровой нагрузки, особенно когда они выполняются на мембране или оболочке, а также когда диаметр купола очень велик (например, в случае стадионов) [2] . В этом случае недостаточно учитывать только ветровую нагрузку, но необходимо проанализировать и дополнительные распределения напряжений. Поскольку [1] не описывает все неблагоприятные эффекты ветра, коэффициенты давления ветра должны быть проверены с помощью испытаний в аэродинамической трубе на модели. Следовательно, вы также можете учитывать влияние положения купола (например, для окружающих зданий).

Ссылка

[1] Еврокод 1: Действия на сооружениях. Часть 1-4. Общие действия. Действия ветра ; EN 1991‑1‑4: 2010‑12
[2] DIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau): Auslegung zu DIN 1055‑4 . (2011). Берлин.
[3] Тейлор Т. (1992). Давление ветра на полусферический купол. Журнал ветроэнергетики и промышленной аэродинамики, 40 (2), 199‑213.

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или найдите различные предлагаемые решения и полезные советы на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD