Złożone Konstrukcje Metalowe 02 kwiecień 2012r.
Wieże, Maszty, Kominy
Wieża  wspornik utwierdzony w fundamencie ( z punkty widzenia statyki)
Rodzaje wieży:
 Wieża kościelna
 wieża ratuszowa
 wieża radiostacji
 wieża widokowa
 wieża telewizyjna
 wieża spadochronowa
 slupy elektrowni wiatrowych
Maszty  pionowe konstrukcje w których, obciążenia poziome są przenoszone przez linie
odciÄ…gowe
Kominy  służy do odprowadzenia spalin i dymów rożnych wytwarzanych przez fabryki lub rożne
zakłady.
Konstrukcje wsporze linii energetycznych
[rys1]
Slupy trakcyjne  slupy na których powieszona jest trakcja np. tramwajowe lub pociągowe.
Podpory kolejek linowych i wyciągów narciarskich
PN-EN-1993-3-1 :2008
EC3: Projektowanie konstrukcji stalowych
część 3-1: Wieże, maszty, kominy  wieże i maszty
EC3: Projektowanie konstrukcji stalowych
część 3-2: Wieże, maszty, kominy  kominy
Cechy charakterystyczne budowli o charakterze wieżowym i masztowym:
 duży stosunek wysokości do wymiarów poprzecznych (bardzo duża smukłość) konstrukcje
wrażliwe na efekty II rzędu.
 Stosunkowo małe siły pionowe
 podstawowe obciążenia: wiatr i sadz

 konieczność uwzględnienia
 obciążenia dynamiczne
 zmęczenie materiału
Obciążenia szadz
(tez sadz
)  osad lodu powstający przy zamarzaniu małych, przechłodzonych
kropelek wody
Szadz
zawiera kryształki lodu pozlepiane (igiełek nie ma lub jest ich niewiele)
Szron składa się z igiełek lodu, które mogą być rozgałęzione ale nie tworzą zwartej bryły
Obciążenia szadzią można liczyć na podstawie:
PN-B-02013:1987
Obciążenia budowli
Obciążenia zmienne środowiskowe
Obciążenia oblodzeniem
Awaria systemu elektroenergetycznego w regionie szczecińskim w nocy 7/8 kwietnia 2008r,
poprzez obciążenia szadzią
Blackout  na wskutek zaniku dostawy energii elektrycznej całkowitemu paraliżowi ulega życie na
znacznym terenie zamieszkałym przez duża liczbę ludności
proces powstawania szadzi.
[rys2]
proces ten powoduje oprócz zwiększenia ciężaru, zginanie przekroju.
Kiedy przewody okryte są lodem, obciążenia od wiatru znaczne wzrastają.
Niewłaściwe podwieszenie światłowodów ( podwieszenie przewodu do pasa dolnego ściskającego)
siły (przewody) trzeba przytwierdzać w węzłach
Oddziaływanie wiatrem PN-EN 1991-1-4:2008
EC1
Oddziaływanie na konstrukcje
część 1-4: oddzialyw3ania ogólne. Oddziaływanie wiatru
nie ma wytycznych dotyczÄ…cych
 oddziaływania wiatru na wieże kratowe o nieregularnych pasach
 oddziaływania wiatru na maszty z odciągami i kominy z odciągami
Oddziaływanie wiatru na:
 maszty z odciÄ…gami
 kominy z odciÄ…gami
 wieże kratowe o nierównoległych pasach
podano w EN 1993-3-1 Załącznik A.
PN-EN-40-4-1:2004
Slupy oświetleniowe  część 3-1: Projektowanie i weryfikacja. Specyfikacja obciążeń
charakterystycznych
Obciążenia dynamiczne
Wiatr Drgania konstrukcji
obciążenie wiatrem w płaszczyz
nie
1. równoległej do kierunku wiatru
2. prostopadłej do kierunku wiatru
1. Obciążenie w płaszczyz
nie równoległej do kierunku wiatru drgania konstrukcji
 częstotliwość drgań własnych
 postacie drgań własnych
 charakterystyki tłumienia drgań (logarytmiczny deklement tłumienia)
wg PN-77/B-02011 Obciążenia wiatrem dl budowli podatnych na działanie wiatru
[rys3]
współczynnik dziaÅ‚ania porywów wiatru ²
wg PN-EN 1991-1-4:2008
współczynniki konstrukcyjny c c
0 d
c  współczynnik rozmiarów
s
c  współczynnik Dynamiczny
d
dla kominów o przekroju kołowym o wysokości <60 m i <6,5 d
c c =1 konstrukcja nie jest podatna na efekty dynamiczne
s d
dla pozostałych współczynnik c c określa się wg pkt.6.3
s d
2. Obciążenia w płaszczyz
nie prostopadłej do kierunku wiatru wzbudzenia wirowe (wiry
Karmana) poprzeczne drgania konstrukcji zmęczenie materiału
Wiry karmana powstają na obiektach pełno ściennych kołowych.
[rys4]
 przepływ strugi laminarny
 prędkość strugi krytyczna
żeby powstały wiry wiatr musi mieć pewna określona prędkość w miejscach określonych kątem
alfa
konstrukcja drga poprzecznie ponieważ, gdy wiry odrywają się od konstrukcji wprawiają ja w
drgania
[rys5]
Galopowanie interferencyjne  drgania samowzbudne gdy dwa niepołączone za sobą walce są
blisko ustawione
[rys6]
UrzÄ…dzenia zapobiegajÄ…ce drganiom
 typu mechanicznego (tłumiki, liny) (metoda to polega na zmianie częstotliwości drgań własnych
konstrukcji)
[rys 7] 2 i 6(?) - element ciężki zamocowany u szczytu konstrukcji
4  ciężarki zamocowane na linach
5  skrzynka z sprężynkami w celu tłumienia drgań
sam fakt wiszenia liny z budynku może wytracić budynek z drgań własnych
 typu aerodynamicznego (turbulizatory)
[rys8] w procesie wytwarzania nakłada się nierówne elementy które przeszkadzają w swobodnym
parciu wiatru
a) spirala zrobiona z płaskowników spawanych na sztorc
b) spirala zrobiona z Å‚opatek
(nanosi się już na etapie projektowania)
Obciążenia wyjątkowe
w masztach  poluzowanie lub zerwanie liny
Maszt radiowy w Konstantynowie  ponad 646 metrów wysokości był najwyższa konstrukcja na
świecie w latach 1974-1991, został zniszczony przy wymianie odciągów
Konstrukcje wież [rys9]
 kratowe
 pełno ścienne
1 1
śą ÷ źą"H
szerokość podstawy wieży ok
12 17
szerokość wierzchołka wieży 1,5m  2m
zalecenia
 wyratowanie typu X
 dodatkowe rozporki
 minimalna powierzchnia prętów
 przepony  tarcze poziome zabezpieczajÄ…ce przed
[rys10]
{rys11]
 trzon
 fundament główny
 liny odciÄ…gowe
 izolatory
 urzÄ…dzenia napinajÄ…ce liny
 fundamenty odciÄ…gowi
Konstrukcje masztów
[rys12b] urzÄ…dzenie napinajÄ…ce
[rys13] izolator
[rys 14] fundament odciÄ…gu
Konstrukcje masztów
pionowy pręt ciągły podparty sprężyście na odciągach
Podatność podpory zależny od
 przekroju, długości i kata nachylenia odciągu
 wstępnego naprężenia odciągów
 modułu sprężystości odciągu
[rys15]
[rys16] [rys17]
teoria II rzędu stateczności trzonu masztu