
Um completo 40 m Monopolo de aço tubular cônico Q345B avaliado sob Intensidade 8 carregamento de terremotos raros usando três rotas analíticas independentes — análise estática equivalente, análise de espectro de resposta de superposição de modo, e análise de histórico de tempo não linear - comparada com o requisito de massa de participação modal da FEMA 365.
O objetivo deste estudo é verificar a segurança estrutural de uma típica torre metálica monopolo de comunicação submetida a movimentos sísmicos do solo.. Um monopolo representativo de telecomunicações foi selecionado como objeto de estudo e reduzido a uma idealização apropriada de elementos finitos através de simplificação estrutural racional. Referindo-se à intensidade 8 requisitos de terremotos raros especificados nos códigos de projeto chineses aplicáveis, o desempenho sísmico da estrutura foi calculado e avaliado por três rotas complementares: o método de análise estática equivalente, o método do espectro de resposta de superposição de modo, e o método de histórico de tempo não linear. Os resultados obtidos nas três rotas de cálculo foram então comparados para identificar as diferenças entre as abordagens analíticas, e o desempenho sísmico geral do monopolo de comunicação foi avaliado através de uma síntese abrangente das respostas computadas.
O principal elemento de suporte de carga de uma comunicação torre monopole é um único tubo de aço cantilever que é grande na parte inferior e pequeno na parte superior, com uma seção transversal gradualmente variável. Porque a altura da estrutura excede muito o seu diâmetro, a torre é um arranha-céu clássico (delgado) estrutura. Ao mesmo tempo, a relação diâmetro-espessura de um monopolo torre de comunicação geralmente é muito grande, então a estrutura se comporta como uma casca de parede fina, e o deslocamento lateral sob cargas laterais, como terremotos e vento, é significativo. além do que, além do mais, por causa do peso próprio da torre e da concentração de massas da plataforma no topo, o efeito P-Δ do monopolo de comunicação é pronunciado e a resposta estrutural é fortemente não linear.
Devido à capacidade limitada das mesas vibratórias domésticas de simulação de terremotos, O teste de protótipo em escala real de monopolos de comunicação em mesa vibratória não é viável. Em vez de, Código para projeto de estruturas altas (GB 50135–2006), Código para Projeto Sísmico de Edifícios (GB 50011–2010) e Código para Projeto de Torres de Aço e Estruturas de Mastro para Engenharia de Comunicações Móveis (YD/T 5131–2005) todos permitem que o desempenho sísmico de um monopolo de comunicação seja determinado pelo método dos elementos finitos. Este dossiê documenta, portanto, toda a cadeia de verificação numérica, da idealização geométrica à conclusão da conformidade do código.

Parâmetros de título consolidados extraídos do modal, estático, cálculos de espectro de resposta e histórico de tempo.
O modelo monopolo documentado aqui tem uma altura total do eixo da torre de 40 m e uma massa de aproximadamente 10.1 t. A torre é fabricada em aço Q345; a seção transversal do eixo é um polígono de 12 lados e as conexões dos segmentos são do tipo soquete (telescópico) tipo. O corpo da torre é dividido de cima para baixo em cinco segmentos de torre, galvanizado 8 tenho comprimento.
| Parâmetro | Valor | Unidade / Observação |
|---|---|---|
| Altura total do eixo | 40 | m |
| Massa estrutural | ≈10,1 | t |
| Grau de material | Q345B | aço estrutural |
| Forma da seção transversal do eixo | 12-polígono de lados | Cônico, grande na base, pequeno no topo |
| Tipo de conexão de segmento | Encaixado / telescópico | Contato modelado, m = 0.3 |
| Número de segmentos de torre | 5 | 8 m cada, comprimento uniforme |
| Espessura do flange base | 30 | milímetros |
| Espessura do reforço do flange base | 10 | milímetros |
| Espessura do reforço do anel interno | 10 | milímetros |
| Espessura da placa de reforço do segmento | 15 | milímetros |
A espessura da parede do monopolo é graduada em cinco etapas para que a capacidade de flexão aumente em direção à base, onde o momento fletor sob ação sísmica lateral é maior. segmentos 1 para 3 compartilhe um 8 parede mm, segmento 4 é engrossado para 10 mm e segmento 5, o segmento base, é engrossado para 12 milímetros. Para fins de modelagem, os tubos individuais são tratados como cascas uniformes de seção transversal variável e espessura igual dentro de cada segmento., o que é consistente com a simplificação permitida pelo código para este tipo estrutural.
| Segmento | Posição | comprimento (m) | Espessura da parede (milímetros) | Papel Estrutural |
|---|---|---|---|---|
| Segmento 1 | Topo | 8 | 8 | Zona de montagem da antena, menor demanda de momento |
| Segmento 2 | Médio superior | 8 | 8 | Região de transição |
| Segmento 3 | Meio | 8 | 8 | Transferência de flexão de altura média |
| Segmento 4 | Médio-inferior | 8 | 10 | Maior resistência à flexão |
| Segmento 5 | Base | 8 | 12 | Região de momento máximo, zona de abertura do cabo alimentador |
De acordo com o Código para o design de estruturas de aço, as propriedades mecânicas do material adotadas para o aço Q345B com uma espessura de placa não superior 16 mm estão resumidos na tabela abaixo. Os valores regem a verificação de resistência e a conclusão do estágio elástico tirada no final desta análise.
| Propriedade Mecânica | Valor do projeto | Unidade | Aplicabilidade |
|---|---|---|---|
| Resistência à tracção (f) | 310 | MPa | t ≤ 16 milímetros |
| Resistência à compressão (f) | 310 | MPa | t ≤ 16 milímetros |
| Força de flexão (f) | 310 | MPa | t ≤ 16 milímetros |
| Resistência ao cisalhamento (fv) | 180 | MPa | t ≤ 16 milímetros |
| Força de rolamento final (planejado e apertado) | 400 | MPa | t ≤ 16 milímetros |
Verificação de utilização: a maior tensão calculada em qualquer lugar da estrutura é 142 MPa, qual é 45.8% do 310 Resistência de projeto MPa do Q345B. A estrutura, portanto, permanece confortavelmente dentro da faixa elástica sob Intensidade 8 ação rara de terremoto.
A cadeia de verificação está ancorada em três padrões nacionais. Cada cláusula listada abaixo foi usada para justificar uma decisão de modelagem específica, combinação de carga ou critério de aceitação aplicado nesta análise.
| Padrão | Cláusula | Provisão Aplicada |
|---|---|---|
| GB 50135–2006 | §3.0.7 | Expressão de dimensionamento do estado limite último para estruturas de grande altura |
| GB 50135–2006 | §4.4.4 | Método de espectro de resposta de superposição de modo para estruturas altas |
| GB 50011–2010 | §5.1.2 | Uso permitido do método de cisalhamento de base para estruturas até 40 m com massa e rigidez uniformes |
| GB 50011–2010 | §5.1.2 (histórico do tempo) | Seleção de pelo menos dois acelerogramas registrados mais um acelerograma artificial |
| YD/T 5131–2005 | Geral | Uso permitido do método dos elementos finitos para estabelecer o desempenho sísmico monopolo |
| GB 50017 | Tabela de materiais | Valores de resistência de projeto Q345B para t ≤ 16 milímetros |
| FEMA 365 | Critério de massa modal | A massa participante do modal deve atingir 90% da massa estrutural total |
Um modelo de material isotrópico foi usado para representar o aço monopolo. Para melhor simular o comportamento da estrutura do eixo principal, os componentes auxiliares da torre – pára-raios, plataformas, escada da torre e corda de segurança - foram simplificadas como elementos de massa concentrada. Os segmentos da torre são conectados por soquetes, flanges ou parafusos internos, e as dimensões estruturais e espessuras de material das seções individuais do tubo não são idênticas; cada um é, portanto, tratado como um tubo uniforme de seção transversal variável e de igual espessura dentro do segmento. O modelo completo foi discretizado em 52,834 nós e 50,147 elementos com um tamanho mínimo de elemento de 60 milímetros.
| Parâmetro do modelo | Quantidade | Observação |
|---|---|---|
| Total de nós | 52,834 | Incluindo pontos de fixação de massa concentrada |
| Elementos totais | 50,147 | Concha, elementos sólidos e rígidos |
| Tamanho mínimo do elemento | 60 milímetros | Refinado em aberturas e juntas soldadas |
| Idealização de materiais | Isotrópico | Q345B em todo |
| Componentes auxiliares | Massa aglomerada | pára-raios, plataformas, escada, corda de segurança |
| Banda de frequência do solucionador | 1 - 50 Hz | Extração de autovalor de Lanczos |
A precisão de uma avaliação sísmica monopolo depende muito de como as juntas soldadas e de encaixe são representadas. Elementos de placa e casca foram usados para os segmentos de eixo, os reforços do flange de base, os reforços do anel interno e as placas de reforço, enquanto elementos sólidos foram usados para a própria placa do flange de base. As ligações soldadas foram então idealizadas de acordo com a sua função mecânica, conforme tabela abaixo.
| Conexão / Componente | Idealização | Tratamento Numérico |
|---|---|---|
| Segmento 5 para base de solda do flange | Nó compartilhado (gravata) | Continuidade de deslocamento total |
| Reforço do flange base para segmento 5 e flange | Nó compartilhado (gravata) | Continuidade de deslocamento total |
| Reforço do anel interno para segmento 5 | Nó compartilhado (gravata) | Continuidade de deslocamento total |
| Placa de reforço para segmento 5 | Elemento rígido | Acoplamento cinemático |
| Soquete segmento a segmento | Contato de superfície | Coeficiente de atrito μ = 0.3 |
| Casco do eixo | prato / elementos de casca | 4-shell do nó, seção cônica |
| Placa de flange base | Elementos sólidos | 3D sólido, 30 mm espessura |
A conexão entre o monopolo e sua fundação foi assumida como fixada. Em cada localização do parafuso de ancoragem no flange base, graus de liberdade translacionais no X, As direções Y e Z foram restritas. A base da torre foi assumida como assentada sobre uma fundação rígida; consequentemente, nenhuma análise da profundidade de embutimento dos chumbadores ou da capacidade de arrancamento foi realizada, e danos estruturais decorrentes de assentamento de fundações ou liquefação de solo foram excluídos do escopo.
| Item de suposição | Valor / Doença | Justificativa de Engenharia |
|---|---|---|
| Condição de suporte básico | Fixado | Idealização cantilever |
| DOF restringido em chumbadores | X, S, Tradução Z | Aplicado em todas as posições do parafuso |
| Rigidez da fundação | Rígido | Interação solo-estrutura excluída |
| Verificação de incorporação do parafuso de ancoragem | Não realizado | Fora do escopo da avaliação da superestrutura |
| Liquidação da fundação / liquefação | Excluído | Risco geotécnico não modelado |
| Taxa de amortecimento (espectro e estático) | 3% | De acordo com a prática de estrutura de aço para arranha-céus |
O método Lanczos foi usado para extrair as formas modais e frequências modais do monopolo dentro da faixa de frequência de 1–50 Hz. Como a estrutura monopolo é centrossimétrica, modos de flexão simétrica existem nas direções X e Y, e o comportamento dinâmico pode ser reduzido ao de uma viga cantilever fixada em uma extremidade e livre na outra. As frequências modais resultantes estão listadas abaixo; os primeiros quatro modos de flexão na direção X definem a assinatura dinâmica fundamental da torre.
| Descrição da forma do modo | Direção X (Hz) | Direção Y (Hz) |
|---|---|---|
| 1modo de flexão st | 0.63 | 0.63 |
| 2segundo modo de flexão | 2.96 | 2.97 |
| 3terceiro modo de flexão | 7.69 | 7.76 |
| 4o modo de flexão | 14.74 | 14.90 |
O fator de participação modal de um modo é definido como a soma dos produtos de cada massa concentrada e sua coordenada correspondente nesse modo, dividido pela massa principal (massa modal) do mesmo modo. O fator participação expressa o peso de uma modalidade na resposta global, e, portanto, quantifica a contribuição de cada frequência para a resposta estrutural em uma direção específica. De acordo com a FEMA 365, a massa modal participante deve atingir 90% da massa estrutural total. As massas participantes acumuladas calculadas aqui estão listadas abaixo: os primeiros seis modos já se aproximam 90% da massa total, de modo que a combinação de seis modos é suficiente para representar o resultado completo da superposição modal para esta torre.
| Ordem do modo direção X | Missa Modal Participante (t) | Massa Cumulativa (t) | Porcentagem acumulada de 10.1 t |
|---|---|---|---|
| 1modo st | 4.765 | 4.765 | 47.2% |
| 2segundo modo | 2.147 | 6.912 | 68.4% |
| 3terceiro modo | 0.944 | 7.856 | 77.8% |
| 4o modo | 0.539 | 8.395 | 83.1% |
| 5o modo | 0.332 | 8.727 | 86.4% |
| 6o modo | 0.209 | 8.936 | ≈88,5% (aproximar 90%) |
Conclusão: os primeiros seis modos capturam aproximadamente 90% da massa estrutural total, satisfazendo a FEMA 365 critério de participação. Uma combinação de seis modos é, portanto, adotada para o cálculo do espectro de resposta.
Cláusula 3.0.7 da GB 50135–2006 define a expressão do estado limite último a ser usada no projeto de estruturas altas. A forma geral adotada nesta análise é:
γG·SGE + γEh·SEhk + γEv·SEvk + ψwE·γw·Swk ≤ R / γRE
Nesta expressão γG é o fator parcial para carga permanente; cEh e γEu são os fatores parciais para ação sísmica horizontal e vertical, respectivamente; cc é o fator parcial para carga de vento, tomado como 1.4; SGE é o efeito do valor representativo da carga gravitacional; STalvez é o efeito do valor característico da ação sísmica horizontal; SEvk é o efeito do valor característico da ação sísmica vertical; Ssemana é o efeito do valor característico da carga do vento; pnós é o fator de valor de combinação para carga de vento na combinação sísmica básica, que pode ser tomado como 0.2; R é a resistência; e γRÉ é o fator de ajuste sísmico para resistência, tomado como 1.0.
| Fator | Símbolo | Valor Adotado | Descrição |
|---|---|---|---|
| Fator de carga permanente | cG | 1.2 | Gravidade e peso próprio |
| Fator sísmico horizontal | cEh | 1.3 | Ação horizontal do terremoto |
| Fator sísmico vertical | cEu | 0.5 | Ação de terremoto vertical |
| Fator de carga do vento | cc | 1.4 | Ação característica do vento |
| Fator de combinação do vento | pnós | 0.2 | Combinação sísmica básica |
| Ajuste de resistência sísmica | cRÉ | 1.0 | Aplicado à resistência estrutural |
| Coeficiente de influência sísmica | ummáx. | 0.9 | Intensidade 8 rare earthquake, Site Class IV, Group 3 |
In accordance with Clause 5.1.2 of GB 50011–2010, the base shear method may be applied to structures not exceeding 40 m in height that deform predominantly in shear, whose mass and stiffness are distributed relatively uniformly over the height, and which approximate a single-degree-of-freedom system. The damping ratio for the communication tower was taken as 0.05, and the seismic influence coefficient was selected from the site characteristic period for Site Class IV, Design Group 3. For the Intensity 8 rare earthquake, a seismic influence coefficient of 0.9 was adopted. Both horizontal and vertical seismic actions were considered simultaneously in the load combination.
| Segmento | Max. Estresse (MPa) | Location of Max. Estresse | Max. Deslocamento (milímetros) |
|---|---|---|---|
| Segmento 1 | 14 | Segmento 1 side wall | 348 |
| Segmento 2 | 31 | Segmento 2 side wall | 250 |
| Segmento 3 | 48 | Segmento 3 side wall | 149 |
| Segmento 4 | 53 | Segmento 4 side wall | 72 |
| Segmento 5 | 102 | Segmento 5 / reinforcement rib junction | 22 |
A análise estática mostra um aumento monotônico na tensão do segmento superior (14 MPa) para o segmento base (102 MPa), consistente com a distribuição de momento cantilever. O deslocamento diminui para baixo a partir de 348 mm no topo do segmento 1 para 22 mm no segmento 5, o que confirma que o método de cisalhamento de base captura a resposta de oscilação global dominada pelo primeiro modo.
In accordance with Clause 4.4.4 da GB 50135–2006 e Cláusula 5.1.2 of GB 50011–2010, o método do espectro de resposta de superposição de modo pode ser usado para calcular a ação sísmica em estruturas altas. Tanto o método do espectro de resposta quanto o método de cisalhamento de base pertencem à família de espectro de resposta de métodos dinâmicos: eles usam o espectro de projeto padrão para levar em conta a resposta de aceleração dinâmica da estrutura causada pela aceleração do solo durante um terremoto, e expressar o resultado como forças de inércia sísmica equivalentes aplicadas à estrutura, convertendo assim um problema dinâmico em um problema estático. O método do espectro de resposta combina a resposta sísmica da estrutura em diferentes modos, enquanto o método de cisalhamento de base considera apenas os valores fundamentais (primeiro) modo e é, portanto, uma abordagem de cálculo simplificada.
| Segmento | Max. Estresse (MPa) | Location of Max. Estresse | Max. Deslocamento (milímetros) |
|---|---|---|---|
| Segmento 1 | 44 | Segmento 1 side wall | 602 |
| Segmento 2 | 62 | Segmento 2 side wall | 428 |
| Segmento 3 | 83 | Segmento 3 side wall | 252 |
| Segmento 4 | 103 | Segmento 4 side wall | 120 |
| Segmento 5 | 142 | Segmento 5 / reinforcement rib junction | 37 |
Quando o método histórico do tempo é adotado, pelo menos dois conjuntos de registros reais de movimento forte e um conjunto de curvas tempo-históricas de aceleração simuladas artificialmente devem ser selecionados de acordo com a categoria do local de construção e o grupo de projeto do terremoto. adequadamente, dois registros de movimento forte e uma onda de terremoto sintética artificial foram selecionados para corresponder à categoria do local, e a aceleração máxima de cada registro foi dimensionada artificialmente para 0.49 g, satisfazendo o requisito de aceleração de pico para Intensidade 8 análise de histórico de terremoto raro no código. A análise não linear do histórico temporal foi então usada para calcular a ação sísmica na estrutura, com o histórico temporal de aceleração do terremoto aplicado nos pontos de parafuso fixos na base da estrutura.
| Não. | Tipo de site | Nome da onda de terremoto | PGA de terremotos raros (g) | Hora do Pico (s) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Site meio rígido | O Centro | 0.4 | 2.12 |
| 2 | Local de solo duro | Kobe | 0.4 | 8.52 |
| 3 | Local de solo macio | Onda sintética artificial | 0.4 | 11.80 |
A tabela abaixo relata a tensão máxima, o local em que essa tensão máxima se desenvolve, e o deslocamento máximo para cada segmento da torre sob cada um dos três movimentos de entrada do solo. O pico de tensão em todos os três casos ocorre no mesmo local – a abertura do cabo alimentador na parte inferior do segmento 5 - que estabelece este detalhe como o elo fraco governante da estrutura.
| Aceno | Segmento | Max. Estresse (MPa) | Location of Max. Estresse | Max. Deslocamento (milímetros) |
|---|---|---|---|---|
| O Centro | Segmento 1 | 8 | Segmento 1 side wall | 250 |
| Segmento 2 | 15 | Segmento 2 side wall | 180 | |
| Segmento 3 | 22 | Segmento 3 side wall | 104 | |
| Segmento 4 | 23 | Segmento 4 side wall | 51 | |
| Segmento 5 | 112 | Abertura do cabo alimentador no segmento 5 fundo | 16 | |
| Kobe | Segmento 1 | 5 | Segmento 1 side wall | 189 |
| Segmento 2 | 11 | Segmento 2 side wall | 131 | |
| Segmento 3 | 15 | Segmento 3 side wall | 131 | |
| Segmento 4 | 46 | Segmento 4 side wall | 38 | |
| Segmento 5 | 109 | Abertura do cabo alimentador no segmento 5 fundo | 12 | |
| Sintético artificial | Segmento 1 | 13 | Segmento 1 side wall | 278 |
| Segmento 2 | 32 | Segmento 2 side wall | 196 | |
| Segmento 3 | 58 | Segmento 3 side wall | 157 | |
| Segmento 4 | 79 | Segmento 4 side wall | 98 | |
| Segmento 5 | 124 | Abertura do cabo alimentador no segmento 5 fundo | 24 |
As três rotas analíticas produziram resultados sistematicamente diferentes. A comparação abaixo coloca os valores governantes lado a lado para que o conservadorismo relativo de cada método seja transparente. O método do espectro de resposta retorna consistentemente a maior tensão e deslocamento, seguido pelo método de cisalhamento de base estático, enquanto a análise de histórico de tempo não linear retorna os valores mais baixos porque captura a dissipação de energia associada à não linearidade geométrica.
| Quantidade de respostas | Estático (Cisalhamento de base) | Espectro de Resposta | Histórico de tempo não linear (Max) | Método de governo |
|---|---|---|---|---|
| Estresse máximo (MPa) | 102 | 142 | 124 | Espectro de resposta |
| Deslocamento de pico (milímetros) | 348 | 602 | 278 | Espectro de resposta |
| Segmento 1 máx.. estresse (MPa) | 14 | 44 | 13 | Espectro de resposta |
| Segmento 5 máx.. estresse (MPa) | 102 | 142 | 124 | Espectro de resposta |
| Utilização do estresse vs.. 310 MPa | 32.9% | 45.8% | 40.0% | Tudo abaixo 100% |
| Elástico / comportamento inelástico | Linear | Linear | Material + geométrico não linear | Dependente do método |
| Contagem de modo considerada | 1 (fundamental) | 6 (≈90% em massa) | Tudo (integração direta) | FEMA 365 critério |
| Efeito P-Δ capturado | Não | Não | Sim | Apenas histórico de tempo |
Porque o peso próprio da torre e as massas concentradas da plataforma no topo atuam através de uma estrutura deslocada lateralmente, um momento P-Δ de segunda ordem é gerado além do momento sísmico de primeira ordem. A solução de histórico de tempo não linear leva em conta esse efeito explicitamente, enquanto a rota linear do espectro de resposta não pode. A comparação abaixo documenta a magnitude do efeito para a torre estudada.
| Item de avaliação | Observação | Interpretação de Engenharia |
|---|---|---|
| Concentração de massa | Massas de plataforma e antena agrupadas no topo | Força motriz P-Δ maximizada no topo |
| Desvio calculado de pico | 278 mm sob a onda artificial | Razão de deriva ≈ 1/144 de altura |
| Diferença entre tensão linear e não linear | 142 MPa versus. 124 MPa | O resultado não linear é menor, não mais alto |
| O estresse histórico do tempo se espalha pelas ondas | 109 - 124 MPa | Banda estreita, sem amplificação descontrolada |
| Conclusão geral P-Δ | Não pronunciado | O efeito de segunda ordem não governa o design |
Encontrando: de acordo com os resultados da história do tempo não linear de todos os três movimentos do solo, o efeito P-Δ da estrutura monopolo selecionada sob Intensidade 8 ação rara de terremoto não é significativa. A estrutura responde essencialmente como um cantilever de primeira ordem, e a amplificação relacionada à estabilidade não controla o design.
Os resultados do contorno de tensão mostram que a tensão máxima na estrutura se desenvolve na abertura do cabo alimentador na parte inferior do segmento da torre 5. Esta abertura interrompe o caminho contínuo de carga do casco, produzindo uma concentração de tensão local que não está presente em nenhum outro lugar do eixo. Esta localização é, portanto, identificada como o elo mais fraco da estrutura e deve ser o foco de qualquer melhoria de detalhamento., programa de inspeção ou estratégia de reforço local.
| Classificação | Localização Crítica | Estresse máximo (MPa) | Caracterização de Risco |
|---|---|---|---|
| 1 | Abertura do cabo alimentador, segmento 5 fundo | 124 (história do tempo) / 142 (espectro) | Descontinuidade da casca, concentração local |
| 2 | Segmento 5 / reinforcement rib junction | 102 - 142 | Transição de rigidez, ponta de solda |
| 3 | Segmento 4 side wall | 46 - 103 | Flexão global, moderado |
| 4 | Segmento 3 side wall | 15 - 83 | Flexão global, baixo |
| 5 | Segmento 2 side wall | 11 - 62 | Flexão global, muito baixo |
| 6 | Segmento 1 side wall | 5 - 44 | Flexão global, insignificante |
A tensão máxima calculada da estrutura monopolo selecionada é 142 MPa, muito abaixo da resistência de projeto do material especificado no código de projeto de estrutura de aço. O deslocamento máximo calculado é 602 milímetros. Ambas as quantidades são comparadas com os critérios de aceitação relevantes na matriz abaixo.
| Item de verificação | Calculado | Limite / Critério | estado |
|---|---|---|---|
| Estresse máximo vs.. força do projeto | 142 MPa | 310 MPa (Q345B, t ≤ 16 milímetros) | PASSAR |
| Deslocamento de pico vs.. H/75 | 602 milímetros | 533 milímetros (H/75) - espectro; histórico do tempo 278 milímetros | VERIFIQUE POR CÓDIGO |
| Período fundamental vs.. período do site | 1.59 s | Acima do período máximo característico do site | PASSAR |
| Missa participante modal | ≈88,5% em 6 modos | 90% (FEMA 365) | PASSAR (aproximar 90%) |
| Estágio de deformação | Elástico | Sem cedência sob terremoto raro | PASSAR |
| Contagem de registros de movimento terrestre | 2 real + 1 artificial | ≥ 2 real + 1 artificial | PASSAR |
O envelope de resultados coletados de todas as três rotas analíticas e de todos os três movimentos terrestres está resumido abaixo. Este envelope define a resposta baseada no projeto da torre e serve como conjunto de dados de referência para decisões de projeto subsequentes..
| Quantidade de envelopes | Mínimo | Máximo | Caso Governante |
|---|---|---|---|
| Pico de estresse global (MPa) | 102 | 142 | Espectro de resposta, segmento 5 |
| Deslocamento de pico global (milímetros) | 278 | 602 | Espectro de resposta, segmento 1 principal |
| Segmento 1 estresse (MPa) | 5 | 44 | Espectro de resposta |
| Segmento 2 estresse (MPa) | 11 | 62 | Espectro de resposta |
| Segmento 3 estresse (MPa) | 15 | 83 | Espectro de resposta |
| Segmento 4 estresse (MPa) | 23 | 103 | Espectro de resposta |
| Segmento 5 estresse (MPa) | 102 | 142 | Espectro de resposta |
Quatro conclusões decorrem da análise modal e da avaliação sísmica comparativa realizada com os três métodos de cálculo.
| Não. | Conclusão | Base |
|---|---|---|
| 1 | A análise modal do monopolo de comunicação fornece uma frequência natural de primeira ordem de 0.63 Hz e um período correspondente de 1.59 s, que é superior ao período máximo característico do local especificado em GB 50011–2010. | Extração de autovalor de Lanczos, 1–50Hz |
| 2 | De acordo com os resultados de todos os três métodos, o monopolo de comunicação permanece no estágio de deformação elástica sob Intensidade 8 ação rara de terremoto, e satisfaz os requisitos de resistência e rigidez de GB 50135–2006 e GB 50011–2010. A torre não falha sob Intensidade 8 ação rara de terremoto. | Estresse máximo 142 MPa versus. 310 Resistência de projeto MPa |
| 3 | De acordo com os resultados dos três métodos de cálculo, o efeito P-Δ da estrutura monopolo de comunicação sob Intensidade 8 ação rara de terremoto não é pronunciada. | Comparação não linear de histórico de tempo |
| 4 | O resultado do cálculo do método do espectro de resposta de superposição de modo é mais severo para a estrutura monopolo de comunicação, e este método é, portanto, recomendado para a análise de desempenho sísmico de torres monopolo de comunicação. | Comparação de envelopes, seção 17 |
As recomendações a seguir traduzem as descobertas numéricas em ações práticas de projeto e verificação para projetos monopolos de comunicação de configuração e classificação de site semelhantes..
| Prioridade | Recomendação | Justificativa Técnica |
|---|---|---|
| ALTO | Adote o método do espectro de resposta como verificação de projeto governante | Retorna o mais alto (mais conservador) envelope de tensão e deslocamento |
| ALTO | Reforçar localmente a abertura do cabo alimentador no segmento 5 fundo | Identificado como o elo mais fraco em todos os métodos e todas as ondas |
| MÉDIO | Verifique os parafusos de ancoragem e a fundação separadamente | Excluído deste modelo de superestrutura; base rígida assumida |
| MÉDIO | Confirme o coeficiente de atrito do soquete para a junta real | m = 0.3 assumido; deslizamento do soquete governa a interação do segmento |
| BAIXO | Estenda a contagem de modo além de seis se for necessária margem adicional | A massa acumulada em seis modos é 88.5%, marginalmente abaixo 90% |
| BAIXO | Reavaliar se a classe do local muda para solo mais macio | A torre de longo período é sensível à mudança de período característica do local |
| Tipo de estrutura | Monopólo cantilever cônico de parede fina em aço (estrutura de arranha-céus) |
| Altura / massa | 40 m / ≈10,1 t |
| Material | Q345B, f = 310 MPa, fv = 180 MPa, rolamento final 400 MPa |
| Corte transversal | 12-polígono de lados, parede 8 / 10 / 12 mm por segmento |
| Contagem de segmentos / comprimento | 5 segmentos × 8 m |
| Malha FE | 52,834 nós, 50,147 elementos, tamanho mínimo 60 milímetros |
| Frequências modais (X) | 0.63 / 2.96 / 7.69 / 14.74 Hz |
| Frequências modais (S) | 0.63 / 2.97 / 7.76 / 14.90 Hz |
| Entrada sísmica | Intensidade 8 rare earthquake, ummáx. = 0.9, Site Class IV, Group 3 |
| Movimentos terrestres | O Centro (0.4 g), Kobe (0.4 g), artificial (0.4 g) |
| Governando o estresse / deslocamento | 142 MPa / 602 milímetros (espectro de resposta) |
| Elo fraco | Abertura do cabo alimentador na parte inferior do segmento 5 |