ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОДОНАПІРНОЇ БАШТИ

Анотація

Забезпечення населення якісною водою стає все більш актуальною задачею для України в теперішній час. Це пов'язано як із забрудненням існуючих джерел води з однієї сторони, так і з постійною військовою загрозою, з іншої сторони. Водонапірні башти в таких умовах виконують функції, пов'язані не тільки із транспортуванням питної води, а й з її тимчасовим зберіганням. Вітрове навантаження є основним видом навантажень, яке визначає динамічну стабільність подібних висотних споруд. Разом з тим спеціалізована нормативна та фахова література містить доволі обмежену інформацію стосовно динамічної поведінки водонапірних башт. Тому їх інженерне проєктування не враховує певні аспекти роботи конструкцій.

Основною метою проведених досліджень є аналіз динамічної поведінки водонапірної башти на прикладі сталевої споруди, розташованої в місті Миколаїв. В якості об'єкта розглядалась водонапірна башта аварійного водопостачання із сталевим резервуаром діаметром 18 м і повною ємністю 620 м³. Опорна частина башти являє собою центральний стовбур, підкріплений підкосами. Повна висота башти становить 48,7 м. В ході досліджень розглядались два основних конструктивних варіанти, запропоновані інженерами ‒ варіант з додатковими підкосами (основний варіант) та без додаткових підкосів.

Для проведення досліджень використовувався метод скінчених елементів на базі проєктно-обчислювального комплексу ANSYS 14.5 для Windows із додатковим модулем ANSYS CFD FLUENT.

Аналіз отриманих результатів комп'ютерної симуляції показав, що конструктивний варіант із розташуванням підкосів виявляється аеродинамічно нестійким ‒ гранична частота зриву вихорів Кармана (0,648 Гц), навіть при влаштуванні декоративних аеродинамічних елементів, нижче за розрахункову. Тому запропоновано стовбур башти виконати у вигляді гіперболічного параболоїда від'ємної гаусової кривизни, що виводить динамічний спектр споруди в безпечну зону. Таке конструктивне рішення має бути запатентовано.