Warum wird im Design von Türmen die Eigenfrequenz berechnet?

Die Schwingungseigenschaften (Schwingungsperiode, Schwingungsmuster und Dämpfung) sind für die dynamische Berechnung von Türmtanks unerlässliche Voraussetzungen. Bei der Berechnung von Turmbehältern unter seismischen oder windbedingten Belastungen muss zunächst ihre Eigenfrequenz sowie die Schwingungsformen ermittelt werden.

Einfluss der Eigenfrequenz auf die berechneten Lasten. 1. Einfluss auf die Berechnung der Windlast: Der Eigenfrequenzzyklus verlängert sich, der Amplitudenfaktor nimmt zu, und die horizontale Windkraft im Berechnungsbereich steigt. Daher kann eine Erhöhung der Wandstärke bei der Berechnung dazu führen, dass die horizontale Windkraft verringert wird. 2. Einfluss auf die Berechnung der Erdbebenlasten: Die Auswirkungen sind recht komplex. Im Allgemeinen führt eine Veränderung der Eigenfrequenz dazu, dass sich der Wert des Erdbebenwirkungskoeffizienten ändert – was wiederum direkt den Umfang der horizontalen Erdbebenkräfte beeinflusst. Die Beziehung zwischen dem Erdbebenbeeinflussungskoeffizienten und der Eigenfrequenzperiode lässt sich in drei Phasen einteilen, nämlich die Anstiegsphase, die Plateau-Phase und die Abfallphase. Die Eigenfrequenz nimmt zu, was in den drei Phasen unterschiedliche Auswirkungen auf den Erdbebenbeeinflussungskoeffizienten hat. (1) In der Aufwärtsphase nimmt der Erdbebenbeeinflussungskoeffizient mit zunehmender Eigenfrequenz zu. (2) In der Abwärtsphase ist das genau umgekehrt. Daraus lässt sich schließen, dass eine Erhöhung der Wanddicke die horizontale Erdbebenkraft manchmal verringern und manchmal erhöhen kann. Daher gibt es bei der Berechnung der Stärke und Stabilität von turmartigen Behältern, wenn die Wandstärke angepasst werden muss, um die Anforderungen an Stärke oder Stabilität zu erfüllen, nicht nur den Weg über eine Erhöhung der Wandstärke. Bei der Berechnung unter verschiedenen Lasten muss unterschiedlich vorgegangen werden. Gleichzeitig hat eine Erhöhung der Wandstärke der verschiedenen Turmabschnitte bei geteilten Türmen nicht immer den gleichen Effekt. Daher muss bei der Berechnung jedes spezifische Problem einzeln analysiert werden, damit das Design vernünftig wird. Aus dem „Lehrbuch zur Ausbildung von Ingenieuren für den Entwurf von Druckbehältern“, herausgegeben von Li Shiyu, Seite P422