«Расчетное определение ветровых нагрузок на здания и сооружения повышенного уровня ответственности по объекту …, рекомендации по назначению аэродинамических коэффициентов для их прочностных расчетов»
Выводы и рекомендации:
По результатам выполненной НИР «Расчетное определение ветровых нагрузок на здания и сооружения повышенного уровня ответственности по объекту ….. Строительство вертикальных шахтных стволов“, рекомендации по назначению аэродинамических коэффициентов для их прочностных расчетов» можно сформулировать следующие выводы и рекомендации:
1. Проведен анализ ветровых режимов строительства, рельефа местности и окружающей застройки около рассматриваемого объекта, особенности расчетов ветрового нагружения зданий, сооружений и комплексов в отечественных и зарубежных нормативных документах.2. На основе анализа и обобщения исходных данных разработаны и верифицированы расчетные трехмерные численные модели ветровой аэродинамики комплекса сооружений Южного рудника СКРУ-2 для разных этапов возведения.3. С использованием современных численных методов гидрогазодинамики, реализованных в программном комплексе ANSYS CFD (CFX), и разработанной методики определения пиковых значений и динамической составляющей давления на основе стационарных расчетов проведены многовариантные расчетные исследования аэродинамики комплекса сооружений Южного рудника СКРУ-2 для разных этапов возведения (временном и постоянном) при более, чем 24-х направлениях ветра4. В результате проведенных многовариантных расчетных исследований ветровой аэродинамики Временных сооружений ствола № 1 «в чистом поле» определены расчетные ветровые нагрузки на несущие конструкции рассматриваемых сооружений при 24-х направлениях ветра (через 15°) в трехмерной постановке.
Для Копра № 1 «в чистом поле» максимальное расчетное значение средней составляющей равнодействующей аэродинамической силы (FR) на несущие конструкции реализуется при угле атаки ветра 135° (ЮВ направление) и составляет 312,26 кН. Также опасным углом атаки ветра является 45° (СВ направление), для которого значение средней составляющей равнодействующей аэродинамической силы (FR) составляет 306,02 кН.
Для Надшахтного здания № 1 «в чистом поле» максимальное расчетное значение средней составляющей равнодействующей аэродинамической силы (FR) на несущие конструкции реализуется при угле атаки ветра 210° (ЮЮЗ направление) и составляет 357,9 кН. Также опасным углом атаки ветра является 0° (С направление), для которого значение средней составляющей равнодействующей аэродинамической силы (FR) составляет 344,1 кН.
С точки зрения реализации максимальной равнодействующей аэродинамической силы (FR) наиболее характерными и опасными углами атаки ветра для Временных сооружений ствола № 1 «в чистом поле « являются 0°, 45°, 135°, 210°.
В таблицах 5.3-5.44 представлены расчётные значения ветрового давления и аэродинамического коэффициента давления на соответствующей компоненты сооружения (поверхность сбора аэродинамической нагрузки) для 24-х направлений ветра.
Рекомендуется при проведении прочностных расчетов рассмотреть варианты ветрового нагружения, полученные для рассматриваемых сооружений при углах атаки ветра 0°, 45°, 135°, 210°, а также при четырех ортогональных направлениях ветра по направлению строительных осей. Полные картины распределения среднего, динамического давления и аэродинамического коэффициента давления Cp представлены в разделе 5.3.
5. В результате проведенных многовариантных расчетных исследований ветровой аэродинамики Постоянных сооружений ствола № 2 „в чистом поле“ определены расчетные ветровые нагрузки на несущие конструкции рассматриваемых сооружений при 28-х направлениях ветра в трехмерной постановке.
Для Копра № 2 „в чистом поле“ максимальное расчетное значение средней составляющей равнодействующей аэродинамической силы (FR) на несущие конструкции реализуется при угле атаки ветра 180° (Ю направление) и составляет 260,4 кН. Также опасным углом атаки ветра является 165° (ЮЮВ направление), для которого значение средней составляющей равнодействующей аэродинамической силы (FR) составляет 253,11 кН.
Для Надшахтного здания № 2 „в чистом поле“ максимальное расчетное значение средней составляющей равнодействующей аэродинамической силы (FR) на несущие конструкции реализуется при угле атаки ветра 120° (ЮВВ направление) и составляет 311,5 кН. Также опасным углом атаки ветра является 300° (СЗЗ направление), для которого значение средней составляющей равнодействующей аэродинамической силы (FR) составляет 308,71 кН.
С точки зрения реализации максимальной равнодействующей аэродинамической силы (FR) наиболее характерными и опасными углами атаки ветра для Постоянных сооружений ствола № 2 «в чистом поле « являются 120°, 165°, 180°, 300°.
Рекомендуется при проведении прочностных расчетов рассмотреть варианты ветрового нагружения, полученные для рассматриваемых сооружений при углах атаки ветра 120°, 165°, 180°, 300°, а также при четырех ортогональных направлениях ветра по направлению строительных осей. Полные картины распределения среднего, динамического давления и аэродинамического коэффициента давления Cp представлены в разделе 5.3.
6. Сопоставление результатов аэродинамических расчетов Модели № 3, учитывающей взаимное влияние сооружений ствола № 1 и № 2 и рельефа местности, с результатами аэродинамических расчетов Моделей № 1 и № 2 („в чистом поле“) показало, что в основном проявляется влияние рельефа местности на максимальное значение среднего ветрового давления, которое не превышает 12%.7. Сопоставление ветровых нагрузок на несущие конструкции временных сооружений ствола № 1 и постоянных сооружений ствола № 2, полученных в результате выполненных расчетов ЗАО НИЦ СтаДиО, и вычисленных по СП 20.13330.2011 (принятых Заказчиком ранее в прочностном расчёте), показало:
— значения аэродинамических коэффициентов, вычисленные в ЗАО НИЦ СтаДиО, почти во всех случаях по модулю меньше соответствующих значений, вычисленных по СП 20.13330.2011 и принятых ранее в прочностном расчёте;
— значения аэродинамических коэффициентов, вычисленных по СП 20.13330.2011, можно рекомендовать как основные для проведения прочностных расчетов („в запас“) для рассматриваемых направлений ветра.
