Расчет водонапорной башни на действие импульса

Расчет на сейсмическое воздействие изложен в параграфе 5.2. В настоящем параграфе приведен пример расчета системы с одной степенью свободы на действие удара типа взрывной волны, в котором использована программа из приложения 1.5. Цель примера — показать возможность расчета относительно большого сооружения как системы с одной степенью свободы.

Пример 1.11¹. На примере водонапорной башни покажем расчет на действие импульса. Геометрические размеры башни и ее расчетная схема показаны на рис. 1.24. Масса бака с водой 150 т, масса ствола башни 5,6 т.

Рис. 1.24. Водонапорная железобетонная башня.

Решение

Сосредоточенная масса расположена на уровне середины бака с водой. Для ее вычисления нужно просуммировать массу бака с водой и приведенную массу стенки башни. Для консольной схемы примем следующую форму колебаний:

Выражение для приведенной массы имеет вид.

¹ Пример взят из книги [10].

Момент инерции сечения:

Модуль упругости: Е = 3,09 • 10⁷кН/м².

Прогиб башни от единичной силы, приложенной на уровне низа бака:

Так как масса системы принята расположенной посередине бака, то перемещение в этой точке приближенно можно найти из соотношения.

Отсюда 8_П = 4,314- 10″ ⁵м/кН. Частота свободных колебаний:

Период колебаний:

Допустим, что грунты соответствуют II категории. Коэффициент динамичности р, = 2,5.

Расчетную сейсмическую силу, действующую па башню, подсчитаем для сейсмичности в 8 баллов при К_х = 1 и К = 1,5:

(см. параграф 5.2).

В качестве воздействия примем импульс убывающей треугольной формы по типу взрывной волны с максимальным значением ускорения у₀ = 2,6 м/с² и временем действия импульса т = 0,25 с.

Учтем затухание колебаний, исходя из коэффициента поглощения / = 0,25 [24] найдем Расчет произведем по программе, описанной в параграфе 5.3. На рис. 1.25 приведен график изменения силы инерции во времени. Вычисления оборваны через 1,25 с, так как после прекращения действия импульса имеют место только свободные колебания.

Максимальное значение силы инерции, равное 447,6 кН возникло через 0,2 с после начала воздействия. Максимальный изгибающий момент имеет место в основании башни:

Момент сопротивления трубчатого сечения Максимальное напряжение равно.

Рис. 1.25. Изменение силы инерции при действии импульса.