Obliczanie statyczne i dynamiczne wież telewizyjnych

Obliczenia statyczne powinny ująć wszystkie przypadki obciążeń które mogą wystąpić przy wysokich budynkach. Na ich podstawie oblicza się momenty oraz siły podłużne w każdym przekroju wieży, a następnie wymiaruje.

Obciążenia działające na wieżę

Podstawowym obciążeniem jest parcie wiatru, które należy traktować jak obciążenie dynamiczne. Również wpływ odkształcenia i przechyłu trzonu wieży na momenty zginające oraz wpływ wstrząsów.(trzęsienie ziemi, szkody górnicze). Dodatkowo występują obciążenia z masztu antenowego co widać na rysunku , obciążenia od urządzeń, obciążenia użytkowe w głowicy(np. tłum ludzi. W uzasadnionych przypadkach uwzględnia się sprężystość podłoża.

Do wymiarowania przyjmuje się najniekorzystniejszy schemat z następujących obciążeń:

1. ciężar własny trzonu, głowicy i anteny ze wszystkimi urządzeniami stałymi

2. obciążenie użytkowe umieszczone jednostronnie

3. obciążenie użytkowe umieszczone dwustronnie

4. działanie wiatru (statyczne i dynamiczne)

5. wpływ odkształcenia sprężystego trzonu

6. wpływ przechyłu trzonu

7. wpływ wstrząsów sejsmicznych

przypadki obliczeniowe:

A+B+D+E+F lub A+B+G+E+F

Przy obliczaniu stateczności wieży fundamentu dochodzą:

8. ciężar własny fundamentu

I- ciężar ziemi zasypującej fundament

Maksymalne naprężenia na podłoże:

A+C+D LUB G+E+F+H+I

Dla sprawdzenia stateczności najniekorzystniejsze obciążenia:

A+D lub G+E+F+H

Obliczanie statyczne - do czasu wprowadzenia osobnych norm dla wież można stosować i wykonywać wg. systemu stosowanego przy kominach żelbetowych, przyjmując wartości charakterystyczne przekroju, wielkości ciężaru własnego oraz momenty zginające od działania obciążeń zewnętrznych.

Jako pewne modyfikacje w stosunku do obliczeń kominów odnotować trzeba:

1. dobór współczynnika opływu dla wieży, anteny i głowicy. Dla anteny przyjmuje się w zależności od konstrukcji wartości:

• c=1,6 (konstrukcja kratowa) do 0,5 ( konstrukcja rurowa)

2. dla głowicy w zależności od jej kształtu:

• c= 1,2 konstrukcja wieloboczna z ostrymi krawędziami i wystającymi częściami, zwierciadłami, itp. do 0,7 gładka głowica

3. dla trzonu żelbetowego przyjmuje się wartości:

• c) 0,70 do 0,50 , polskie normy mówią o c = 0,67

Obliczanie współczynnika dynamicznego wymaga obliczenia okresu drgań własnych wieży, który jest zwykle dłuższy niż dla kominów od 1,5 do 6 sek, oraz przyjęcie wielkości porywów wiatru. Wielkości te należy ustalić dla każdego obiektu oddzielnie , zasada jest że okresy te wahają się 1,5- 3 sek , przy większych wysokościach 2-3 sek.

Uwzględnienie zaburzeń stanu błonowego w trzonie wieży . przy dużych średnicach należy sprawdzić jakie zaburzenia wywołują nagłe zmiany grubości trzonu przy utwierdzeniu w fundamencie , przy ewentualnie stosowanych usztywnieniach wewnątrz oraz przy połączeniu z głowicą. W uproszczeniu sprawdzenie przeprowadza się jak dla powłok cylindrycznych.

Zasady wymiarowania trzonu

Wymiarowanie odbywa się wg. zasady metody klasycznej- naprężeń liniowych.

Jako najniższą stosowaną markę betonu można uznać R_w= 200- 250 kg/cm², przepisy niemieckie mówią o marce R_w=300-450 kg/m²

W przypadku wysokich marek betonu stosunek współczynnika sprężystości stali i betonu należy przyjmować poniżej n= 12( n=10 a nawet 6 dla Rw=450kg/m²),.

Naprężenia dopuszczalne można przyjmować jak dla kominów żelbetowych, gdzie najmniejszy współczynnik pewności tj. stosunek
.

Najmniejsze zbrojenie trzonu w kierunku pionowym i pierścieniowym proponowane przez normy niemieckie wynosi : dla stali okrągłej
, dla stali wysokowartościowej,
. Zbrojenie poprzeczne trzonu jest przy wieżach konieczne ,pomimo niewystępowania wpływu temperatur w takim zakresie jak dla kominów. Polskie normy mówią tu o
.

Współczynniki zwiększające przy sprawdzaniu wież metodą stanów granicznych wg. projektu norm niemieckich

Rodzaje obciążenia	współczynnik dla wież o wysokości
			H>150m
ciężar własny +obciążenie użytkowe jednostronne	0,9	0,9
ciężar własny +obciążenie użytkowe dwustronne	1,21	1,3
wiatr	1,75	2,0

Konstruowanie wież

1. Fundamenty wież telewizyjnych można wykonywać w postaci:

• płyty pełnej

• płyty żebrowej

• powłoki stożkowej (skomplikowane w wykonawstwie lecz oszczędniejsze ok. 20%),

przyjmuje się że fundamenty do 30m można wykonywać jako płytowe pełne lub żebrowe ,odpowiada to wieżom o wysokości od 150-180m . grubość płyt fundamentowych dochodzi do3,5m , a wysięg wsporników do10m.. jeżeli chodzi o fundamenty powłokowe to dobrym przykładem może być fundament wieży telewizyjnej w Stuttgarcie : składa się z dwóch stożków odwróconych względem siebie połączonych ze sobą dwiema przeponami , dolną i górną. Średnica fundamentu wynosi 27m, wysokość stożka8,45m. Zarówno stożki jak i przepony traktować należy jako konstrukcje cienkościenne( grubości 30-45cm).W fundamencie wykorzystano wolną przestrzeń na pomieszczenia chłodni, magazyny restauracji dolne części szybów wyciągowych.. Dla ciekawości warto także nadmienić , że zastosowano tam kable, w czterech grupach , razem 112 kabli o łącznej sile sprężającej 50 ton.(naciąg obustronny)

przykłady fundamentów wież:

1. fundament płytowy

2. płyta żebrowo-płytowy

3. fundament żebrowy wysoki

4. fundament powłokowy stożkowy pojedynczy

2.Trzon wieży może mieć kształt:

• cylindryczny

• stożkowy(najczęściej stosowany)

• hiperboloidy

• koła

• elipsy

Najłatwiejsze do wykonania są trzony cylindryczne, także formy stożkowe nie nastręczają większych trudności wykonawczych. Minimalna grubość ściany 18cm .W kierunku poprzecznym trzon usztywniają stropy pośrednie, w trzonie umieszczona jest klatka schodowa. Schody wykonane jako żelbetowe lub stalowe

Rw=250kg/m²- to bardzo wysokie wymagania jakie są stawiane dla betonu. Trzon zbroi się pionowo i pierścieniowo stalą zwykłą, gdyż często duża część zbrojenia dawana jest ze względów konstrukcyjnych. Otwory w trzonach są małe i często nie potrzebne jest ich wzmacnianie.

3.Głowica wieży

Głowicę wieży przystosowuje się do funkcji jakiej ma odpowiadać tj.

Pomieszczenia urządzeń technicznych,, nadawczych, odbiorczych i transmisyjnych, tarasów obserwacyjno- widokowych oraz pomieszczeń dla kawiarni czy restauracji. Stąd głowica może mieć kształt szeregu pierścieni otwartych lub bryły zamkniętej, zwykle wielokondygnacyjnej.

Wieże wznoszone są w formach poślizgowych lub przestawnych wiąże się to z dużymi trudnościami w wykonawstwie. Wsporniki wyprowadzone z trzonu na odległość do 7m należy później obetonować i sprawdzić trzon na siły działające promieniowo.

Szczególnie ważnym fragmentem jest połączenie trzonu z masztem antenowym. Ukształtowanie nasady masztów następuje zwykle przez pokrycie trzonu grubą czapą żelbetową grubości do 2m, do której wpuszcza się stalowe kształtowniki masztów kratowych lub wykonuje się normalne zakotwienie jak w fundamentach betonowych, pozostawiając w czapce otwór do wyjścia na jej wierzch. Ściany ze względów widokowych są najczęściej przeszklone lub pokryte specjalnymi płytami( np.. aluminiowymi)

Rys.2 Czapa głowicy z

masztem antenowym i

zakotwienie masztu

stalowego w wieży

Rys.3 Konstrukcja wspornika

Szukasz gotowej pracy ?

To pewna droga do poważnych kłopotów.

Plagiat jest przestępstwem !

Nie ryzykuj ! Nie warto !

Powierz swoje sprawy profesjonalistom.

---