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2017-06-13

按照EN 1991-1-4中的荷载和圆形钢管翻转的安全性

本文将介绍如何通过风荷载来确定力系数,以及如何计算弯扭屈曲稳定性系数。

抗倾覆安全系数 结构构件有倾覆的危险。
抗倾覆安全系数 = 1: 稳定性弯矩和倾覆弯矩相等。 模型是不稳定的,不能排除它正在倾覆。
抗倾覆的安全系数1: 模型没有倾覆的危险。

示例

我们以一个直径为 2.5 m、高度为 6 m 的圆柱体为例进行说明。 它位于风荷载分区 2,地形类别 3。

基本速度的基本值:
vb0 = 25.0 m/s

方向系数:
cdir = 1

季节系数:
c季节= 1

大气压力 1.013 hPa 和 T = 10° C 时的空气密度:
ρ = 1.25 kg/m³

空气的运动粘度:
ν = 15 ∙ 10 -6 m 2/s  

基本速度:
vb = cdir ∙ cseason ∙ vb0 = 25,0 m/s

基本速度压力:
qb = 1/2 ∙ ρ ∙ vb 2 = 0.391 kN/m²

峰值速度压力:
qp = 1,5 ∙ qb = 0.586 kN/m²

峰值速度:

等效面粗糙度:
k = 0.2 mm (镀锌钢)

等效面粗糙度和宽度的比值:
k/b = 8 ∙ 10 -5

雷诺数:

没有自由端流动的圆柱体的力系数:

有效长细比:
λ = l/b = 2,4

末端作用系数:
ψλ = 0.65

结构系数:
cs cd = 1

参照面积:
Aref = l ∙ b = 15 m²

力系数:
cf = cf0 ∙ ψλ = 0.498

风力:
Fw = cs cd ∙ cf ∙ qp ∙ Aref = 4.377 kN

风荷载作用下的面荷载:
Fw = Fw/Aref = 0.29 kN/m²

侧倾稳定系数

圆柱体高度:
h = 6 m

支座之间的距离:
a = 1.35 m

自重:
FG = 18.495 kN

倾覆弯矩:
MK = Fw ∙ h/2 = 13,13 kNm

稳定弯矩:
MS = FG ∙ a/2 = 12,48 kNm

抗倾覆的安全系数:
η = MS/MK = 0.95

如果使用 RFEM 进行计算,则可以从结果的位置处识别出它们位于圆柱体的翻转边缘后面的延伸范围内。 因此,如果不对支座采取额外的抗拉措施,模型将变得不稳定。


作者

Baumgärtel 先生为 Dlubal 软件的客户提供技术支持。

链接
参考
  1. 欧洲规范 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen, Windlasten; DIN EN 1991-1-4:2010-12
  2. Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten; DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12
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