Выводы и рекомендации:
Хотя и нет жестких требований к наличию первой или второй формы колебаний нет (если район строительства не сейсмический), следует такого стечения событий избегать.
Есть мнение, что при наличии первого крутильного тона, некорректно задавать ветровую нагрузку на сооружение, руководствуясь простыми нормами (СП, Еврокоды и пр.), поскольку методики, применяемые там были разработаны с учетом поступательных мод, не крутильных.
В Еврокоде 1 об этом сказано:
Eurocode 1: Actions on structures — General actions — Part 1-4: Wind actions "This part does not give guidance on the following aspects: – torsional vibrations, e.g. tall buildings with a central core "
Для достаточно высоких зданий, выше 50-60 метров, при наличии первой или второй крутильной моды, зачастую возникают проблемы с обеспечением динамической комфортности (ускорения должны быть меньше 0,08 м/с2, согласно СП20).
Чаще всего, первый крутильный тон возникает по совокупности двух причин. Первая – неравномерное распределение жесткостей в плане – несовпадение центра изгиба и центра жесткости. Вторая – недостаточная крутильная жесткость, т.е. жесткость на кручение попросту меньше, чем жесткости изгибные, колебания происходят по тем направлениям, по которым требуется наименьшее количество энергии для совершения колебаний.
Наличие первого крутильного тона свидетельствует о нерациональной расстановке вертикальных жесткостей.
Способы избавления от первой-второй крутильной форм:
- приведение центра жесткости к центру масс;
- увеличение жесткости на скручивание (увеличение жесткости пилонов, колонн по периметру здания; образование жестких замкнутых диафрагм в районе ядра жесткости).
В случаях невысоких зданий наличием первой крутильной формы можно принебречь или же учесть эффект «закручивания» для конструкции, к нему склонной, т.е. с первой крутильной модой, путем задания неравномерной ветровой нагрузки по Еврокоду 1:
Некоторые замечания:
Модальный анализ следует производить при учете податливости основания с жесткостью, равной жёсткости при динамическом воздействии (Eупр.=8*Eдеф. Или по СП26).
Жесткости железобетонных элементов следует принимать с к-том 0,85 (ф.8.146 СП63).
Определять динамическую комфортность следует при тех же жесткостях, что и модальный анализ.
Перемещения определять в схеме с Е=0,2…0,6 Енач.
