根据EN 1991-1-4在RFEM中用圆形底座在圆顶上产生风荷载

技术文章

图01所示结构的风荷载可分为以下几种:

  • 墙上的风荷载
  • 圆顶上的风荷载

图01 - 圆形底座上的圆顶仓库

墙上的风荷载

对于墙面,风荷载根据[1] ,第1章确定。 7.9,表示圆柱体的外部压力系数取决于雷诺数,表面的粗糙度和细长度。对于图01所示的仓库,速度压力为0.70 kN /m²时的雷诺数为3.35×107。基于[1] ,图7.27,雷诺数为1.00×10的外部压力系数通过近似使用图7 。这些在RFEM中是必需的,以便将负载因子定义为旋转角α的函数。

图02 - 雷诺数和产生的外部压力系数的确定

要定义沿周长变化的负载,可以使用“自由变量负载”类型,该类型可在菜单“插入”→“加载”下找到。在相应的对话框中,您可以先选择墙面并定义投影方向。风作用于表面的局部z轴,因此需要相应地调整负载方向。您应该选择载荷位置,以便所有墙都被平面投影包围。作为负载值,速度压力根据[1] ,第6章定义。 4.5,或根据国家申请文件。

由于沿周长的载荷不是恒定的,因此您可以选中“沿周长:改变”复选框。因此,可以沿周长定义任何角度的载荷因子,从而将前一个对话框中的载荷值分解。对于系数 ,可以直接采用相应角度的外部压力系数(c pe )。最简单的方法是在Excel中准备文档,然后使用Excel导入导入参数。在确认输入之前,必须定义旋转轴和初始角度。

图03 - 自由变量加载的对话框

为了直观地检查应用的载荷,建议在结果导航器中选中“载荷分布”复选框(参见图04)。对于此控件,计算相应载荷工况的迭代就足够了。在具有精细FE网格的较大结构的情况下,这节省了时间。负载分布的准确性取决于FE网格。 FE网格越精细,负载值越准确。

图04 - 沿周长的负载分布

圆顶上的风荷载

[1] ,Chap。 7.2.8规定了具有矩形和圆形底座的圆顶的外部压力系数。在具有圆形底座的圆顶的情况下,外部压力系数应被视为沿垂直于风向的任何平面恒定。正如您在[1] ,图7.12中所见,外部压力系数可适用于三个区域(A,B和C)。其间的区域可以进行线性插值。

外部压力系数A区为-0.65,区B为-0.80,区C为-0.25(见图05)。根据[1] ,表达式5.1,速度压力为0.70 kN /m²的风压结果为A区为-0.46 kN /m²,B区为-0.56 kN /m²,C区为-0.18 kN /m² 。

图05-圆形底座圆顶的外压系数

通过使用自由矩形载荷可以在RFEM中轻松定义此载荷,可以在菜单“插入”→“载荷”中生成。除了定义投影平面和载荷方向之外,还可以考虑载荷分布的线性函数,它涵盖了前一段中提到的各个区域之间的插值。现在,创建了两个自由矩形载荷。一个指定用于区域A到B,第二个用于区域B到C(参见图06)。

图06 - 自由矩形载荷的对话框

负载分配功能可以帮助您控制施加的风荷载。为了更好地记录负载效应,您可以选择创建一个部分(参见图07)。

图07 - 圆顶上的负载分布

图08 - 圆顶和墙壁上的负载分布

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圆顶对风荷载作用非常敏感,特别是在膜或壳结构上进行时,以及当圆顶直径非常大时(例如,在体育场的情况下) [2] 。在这种情况下,仅考虑风荷载是不够的,但也必须分析额外的应力分布。由于[1]没有描述所有不利的风效应,因此应通过模型上的风洞试验来验证风压系数。因此,您还可以考虑圆顶位置的影响(例如,对于周围的建筑物)。

参考

[1] 欧洲规范1:对结构采取的行动 - 第1-4部分:一般行动 - 风力行动 ; EN 1991-1-4:2010-12
[2] DIN-Normenausschuss Bauwesen(NABau):Auslegung zu DIN 1055-4 。 (2011年)。柏林。
[3] Taylor,T。(1992)。半球形圆顶上的风压。 Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,40 (2),199-213。

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