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太阳能监控立杆抗风能力计算

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-07-16

计算公式下载地址:

6米立杆抗风能力计算.pdf

6米太阳能立杆强度计算


A、已知条件:


1、风速: U 36.9 m/s 约12级台风

3、太阳能立杆材质: Q235

4、屈服强度: [σ] 235 MPa Pa=N/m2

5、弹性模量: E 210 GPa


6、H = 6000 mm d = 89 mm D = 140 mm T = 2 mm

B、风压:

P = U2/1.6 851.01 N/m2

C、迎风面积:

S (d+D)*H/2 0.92 m 2

塔杆

S 60 × 1500 × 1 0.09 m 2

挑臂

S 300 × 1000 × 1 0.30 m 2

监控

S 1200 × 540 × 0 0.00 m 2 ×sin 35 ° =  0.00 m 2

太阳能板

S 300   ×   1200   ×   0 0.00 m 2

风叶

Hx (2d+D)*H/3(d+D) 3.48 m


风压对整根立杆的扭矩,随着高度不同,而不同,所以我们采用近似计算:相当于风压全部作用在立杆重心处的扭矩。


2、风压对太阳能监控各部份的扭矩:

M P×S ×Hx 2723.2 N•m

塔杆 塔杆

M P×S ×H 612.7 N•m

挑臂 挑臂

M P×S ×H 2042.4 N•m

监控 监控

M P×S ×H 0.0 N•m

太阳能板 太阳能板

M P×S ×H 0.0 N•m

风叶 风叶

M总=M太阳能立杆+M监控+M挑臂  = 5378.4 N•m

3、太阳能立杆根部的截面抵抗矩:

W= π*(DOD4-DID4)/32D 5.70E-05 m3

4、太阳能立杆根部实际理论扭矩允许值:

[M]= W*[σ] 13397.3 N•m

5、因此:

[M] > Mtotal 2.5

太阳能立杆强度是 安全的。



E、挠度核算:


1、圆锥杆,相当于直杆近似计算:

De= (d+D)/2 115.0 mm

2、截面惯性矩:

I= π*(DeOD 4-deID4)/64 1.66E+06 mm4

3、重心处荷载:

Q= Mtotal/Hx 1546.28  N

4、风压对路灯产生的挠度:

fmax= QHx3/3EI 62.4 mm

5、太阳能立杆实际理论的挠度允许值:

[fmax]= H/40 200.0 mm

6、因此:

[fmax] > fmax 3.2

太阳能立杆挠度是 安全的。



结论:

 


考虑风速的不均匀系数,空气动力系数,以及风向与太阳能立杆、监控的夹角等,实际危险截面处的应力及灯顶的挠度均比以上计算的结果低,故此太阳能立杆设计是安全可靠的。

 

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基础强度校验


F、已知条件:

1、当地基础地基的承载能力: F 120 KN/m2

2、混泥土基础尺寸:  B(长) 1 m L(宽) 1 m H(高) = 1 m

3、C20混泥土密度: 2.4 = t/m3

4、太阳能立杆底板尺寸: L(长) 320 mm W(宽) 320 mm H(高) = 16 mm

G、基础地基上的压强:

1、基础地基上的总重量:

G总  = G太阳能立杆    + G混泥土基础 (KN)

0.78  +   23.52   (KN)


24.30  (KN)



3、基础地基上的压强:

P = G总/S基础地基面积

24.3   KN /  1  m2


24.30  KN/m2


4、因此:

P <  F 4.9

基础底部的承载能力是 安全的。

H、基础边缘产生的最大压强:

5、基础底部C20混泥土浇层的抵抗矩:

W混泥土  = B×H 2/6

m3

0.17

6、基础边缘产生的最大压强:

PMAX= P+M总/W混泥土

24.30 KN/m2 5.38 KN•m /    0.17   m3

24.30 KN/m2 32.27 KN/m2

5 6.57 KN/m2



根据GBJ7-89各建筑设计基础规范第5.1.1条规定,基础的平均压强P≤F,且Pmax≤1.2F的要求进行核算:


7、因此:

 


Pmax

 



< 1.2*F

 



2.5


 


基础侧边缘的承载能力是

 


安全的。


 

基础螺杆强度校验

 


I、已知条件:

地脚螺杆共同作用产生的拉力( F )≥ 太阳能立杆根部受到的最大风弯矩 ( M总 )


1、基础螺杆分布直径: 320 mm 螺杆数量为: 4 螺杆尺寸为:  M 20



2、基础螺杆受力点设为为1点,各受力点的力臂为,L1、L2、L3。。。


J、力臂总长 L总  :


1、 经计算力臂总长为 L  : L1+L2*2+L3*2*。。。= 773 mm

2、那么地脚螺杆上的拉力为: Fmax M总/ L总

6.96 KN

3、螺杆材质为: Q  235 屈服强度为:[σ] 235 MP

安全系数: K =  1.5

基础螺杆横截面积: S 235.97 mm2

4、基础螺杆理论的许用应为: N = [σ]×S/K

=  235 MP  × 235.97 mm2 /  1.5

37.0 KN

5、因此:

Fmax     < N 6.4

基础螺杆是 安全的。


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