Метод определения усилия натяжения в вантах
Вантовые конструкции на сегодняшний день получили широкое распространение в строительстве в силу своих преимуществ:
- экономическая эффективность;
- высокая надёжность;
- низкий расход материалов при строительстве;
- проектирование сложных инженерно-технических решений;
- организация гибкой планировки здания и пр.
За счет того, что вантовые конструкции собираются из отдельных элементов, предварительное натяжение каждого элемента выполняется индивидуально при монтаже. При этом необходимо обеспечить симметричное распределение усилий. Но как же понять на сколько велико усилие натяжения вантового элемента?
В данной статье изложен способ определение усилия натяжения вантового элемента через собственные колебания конструкции.
Предлагаемый способ определения усилия натяжения вантового элемента заключается в анализе частотных характеристик по взаимному спектру двух вибропреобразователей и последующем расчете продольного усилия по известным формулам.
На конструкции устанавливается низкочастотный виброметр — в нашем эксперименте использовался цифровой датчик ZET 7156, другой виброметр ZET 7156 устанавливается на основании фундамента.
Измерение частот собственных колебаний производится в программе «Взаимный узкополосный спектр»:
В качестве опорного канала устанавливается сигнал с низкочастотного вибропреобразователя, установленного на фундаменте, измерительный канал — датчик, установленный на конструкции.
Для более точного расчета рекомендуется в настройках программы устанавливать достаточно большое время усреднения.
Расчет и отображение собственных частот колебаний вантового элемента осуществляется в программе «Анализ резонансов», поэтому в окне настроек параметров необходимо активировать данную функцию, установив флаг напротив соответствующей опции.
Программа рассчитает и выведет в графическом и табличном виде все имеющиеся резонансные частоты вантового элемента, а также их вклад в энергию общего резонанса системы. При установке курсора на определенной частоте, на графике отобразится ряд, показывающий наличие гармоник выбранной частоты.
Согласно нормативной документации по проектированию висячих (вантовых) конструкций, необходимо зафиксировать не менее трех кратных частот собственных колебаний вантового элемента, и определить для каждой из первых трех кратных зафиксированных частот усилие натяжения вантового элемента по формуле:
Nn = ((m + M/Lp) × (2Lpfn)2)/n2,
где N — продольное усилие в вантовом элементе, Н;
m — погонная масса вантового элемента, кг/м;
М — масса антивандальной оболочки, кг;
fn — собственная частота колебаний вантового элемента, Гц;
n — порядковый номер формы колебаний вантового элемента;
Lp — расчетная длина вантового элемента, м, равная сумме длин собственно вантового элемента и расчетной длины анкерного устройства.
Об усилии натяжения вантового элемента судят по усредненному значению полученных значений.