Определения амплитуд колебаний из-за пульсационной составляющей ветровой нагрузки

Аннотация. Одной из характеристик натурного ветра является турбулентность, которая наблюдается в виде непрерывного  изменения скорости ветра. При взаимодействии такого пульсирующего ветрового потока с гибким зданием возникает динамический отклик в виде амплитуды колебаний. Чем гибче сооружение или его отдельный элемент, тем больше значение амплитуды колебаний. В  статье приводится описание математической модели по определению амплитуд колебаний из-за пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

 

 1. Описание математической модели по определению амплитуд колебаний из-за пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

Поскольку ветер представляет собою нерегулярное, турбулентное движение воздуха и, в связи с этим, при решении задачи по определение амплитуд колебаний, вызванных ветром, скорость ветра рассматривается как случайный векторный процесс, который, как обычно, описывается своими пространственными и временными статистическими характеристиками: средней величиной, дисперсией, авто- и взаимными спектральными и корреляционными функциями. При таком подходе воздействие ветра w(t,x) на здания и сооружения также может рассматриваться как случайная функция времени t и пространственной координаты х = (х1, x2, х3). При этом w(t,x) подразделяется на среднюю (wm) и пульсационную (wg) составляющие, т.е. w(t,x) = wm (х)+ wg (t,x).

Средняя составляющая w(t,x) рассматривается как детерминированная (неслучайная) во времени нагрузка, действующая статически. Возникающие при этом в элементах сооружения усилия и перемещения определяются, используя обычные методы строительной механики. Следует отметить, что определение w(t,x) базируется на результатах статистического анализа максимумов (месячных или годовых) средней скорости ветра за достаточно большой (≥25 лет) промежуток времени.

Пульсационная составляющая ветровой нагрузки рассматривается как случайная функция времени t и координаты х с известными энергетическим спектром и корреляционной пространственной функцией. Следовательно, задача о вынужденных колебаниях сооружений при этом воздействии может быть решена только статистически. При этом расчетная (максимальная) динамическая реакция сооружения определяется как амплитудное значение перемещения up, определенное с достаточно большой степенью обеспеченности: , где  –   коэффициент обеспеченности пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

Стандарт реакции  сооружения определяется в результате решения соответствующей динамической краевой задачи. Как правило, этот расчет проводится численно и в линейной постановке.

В качестве исходных соотношений, используемых для решения задачи о вынужденных колебаниях сооружений при действии пульсационной составляющей ветровой нагрузки, принимаются:

 

Для получения полной версии статьи, пожалуйста, напишите нам на почту.