Potrzebuję trochę specjalistycznych informacji z dziedziny, z którą nigdy nie miałem do czynienia. Załóżmy że mamy taki obiekt jak np. betonowa latarnia uliczna. Pod wpływem wiatru lub innych czynników można się spodziewać drgań takiego słupa. Zapewne w zależności od siły wiatru będą one różne. Dla drgań można obliczyć maksymalną prędkość jaką osiąga dany punkt konstrukcji. Załóżmy, że interesuje mnie taki punkt znajdujący się 4m nad ziemią. Jakiego rzędu można się spodziewać prędkości dla tej przykładowej betonowej latarni a jakich dla analogicznego obiektu wykonanego ze stali. Oczywiście nie oczekuję precyzyjnej odpowiedzi. Wystarczy mi tylko bardzo szacunkowa wartość.
Użytkownik "Paweł" snipped-for-privacy@neostrada.pl napisał w wiadomości news:fh6n5k$5i2$ snipped-for-privacy@atlantis.news.tpi.pl...
Poczytaj o drganiach poprzecznych. Ale by policzyć prędkości, to wychodzą bardzo paskudne równania różniczkowe, które dodatkowo są uzależnione od parametrów przekroju. Bez posiadania danych, to nie jest możliwe nawet oszacowanie tego. Poza tym dla każdego słupa może być inaczej. Wystarczy drobna zmiana parametrów (brak klosza, jakaś reklama wisząca na słupie).
Rozważasz zagadnienie teoretycznie, czy jest Ci to do jakiegoś praktycznego problemu potrzebne.
Jest to rozważanie jak najbardziej praktyczne. Na słupie ma być zamontowane urządzenie, na którego działanie mogą płynąć drgania słupa. Być może jest to efekt zupełnie pomijalny. Muszę to jednak sprawdzić.
Beton jest chyba pod tym wzgledem lepszy, ma wieksza mase. Zaprojektuj tzn przeprojektuj go troche, nawet na grubaska i bedziesz spal spokojnie. Ja pamietam, ze w Krakowie zaprojektowano slupy oswietleniowe dla jednego ze stadionow, slupy z rur stalowych i byly problemy, te slupy na wietrze giely sie jak sosny w czasie orkanu czy halnego. Cos tam kombinowali jakies wiatrolapy pozniej dorabiali ale i tak to niewiele dalo. Pzdr.
Użytkownik "Paweł" snipped-for-privacy@neostrada.pl napisał w wiadomości news:fh6pk5$4e8$ snipped-for-privacy@nemesis.news.tpi.pl...
Taką wartość trzeba by było wyznaczać empirycznie. Sam wiatr drgań nie wywoła, a jedynie turbulentny jego przepływ. Po założeniu jakiegoś urządzenia na słupie zmieni się charakterystyka tych drgań.
Robert Tomasik snipped-for-privacy@gazeta.pl napisal:
Wywola. Klania sie sciezka wirowa von Karmana. Dla przypomnienia: sprawa Tacoma Bridge. Tam nie bylo nic poza stabilnie wiejacym wiatrem, nawet bez porywow ;)
To moze byc juz tak zlozone, ze nie obejdzie sie bez tunelu aerodynamicznego i skalowania uzyskanych wynikow analiza wymiarowa.
O ile rozumiem problem to chyba mozna podejsc od drugiej strony. Slupy stoja i od wiatru sie nie przewracaja ani nie lamia. No to oszacowac ugiecie maksymalne i przyjac polowe. W sumie to nie przypominam sobie zebym kiedys widzial wyraznie kiwajaca sie latarnie. Czyli to gora pare cm bedzie na 4m.
A zelbetowe chyba mniej sie wygna niz stalowe. Tzn czytaj - do pekniecia betonu.
Moim celem nie jest zaprojektowanie czy wybudowanie słupa ale określenie czy ewentualne drgania słupa nie będą pływały na pracę urządzenia na nim zamocowanego. Jeśli maksymalna prędkość z jaką może się odchylać słup nie przekroczy 1 m/sek. to jego drgania mogę pominąć. Przyglądając się na różnego typu konstrukcje oszacowałem częstotliwość drgań na około 1Hz. To przy niewielkiej amplitudzie chyba da chyba prędkość dużo mniejszą od 1 m/sek. Jednak wolę w tej sprawie zasięgnąć opinii specjalistów, których zapewne wiele na tej grupie.
Chyba trudno sie bedzie wypowiedziec nawet specjalistom i w miare odpowiedzialnie udzielic Ci odpowiedzi. Moim zdaniem najlepszym sposobem jest doswiadczenie. Czytalem, ze jest juz produkowana dosc dobra aparatura elektroniczna stosowana w modelach samolocikow, zatem miniaturowa, do okreslania, mierzenia, m.in. zyroskopow, inklinometrow, do pomiaru przyspieszen i roznych odchylek. Moze pomyslisz o zastosowaniu jakichs czujnikow i bezposredniego pomiaru? Mysle, ze ta wiadomosc przynajmniej Ci nie zaszkodzi:) Pzrd.
Jak ja sobie przypominam ten problem, to wychylenia tych masztów osiągały maksymalne amplitudy przy średnich jak na lokalne warunki prędkościach wiatru. Jak prędkość była większa, niż ta "średnia" to drgania ustawły. Podobnie przy "małych prędkościach". Ponoć uzyskano dobre wyniki po pomalowaniu konstrukcji jakąś marszczącą sie farbą co spowodowało odrywanie się strugi , wir v.Karmana (!) , z inną częstotiwścią, dostatecznie odległą od pierwszych harmonicznych. Prozaiczne rozwiązanie. Nawet pisano coś na ten temat w gazetach. Może Koledzy Krakowianie wiedzą coś więcej o tym . Pozdrowienia. W.Kr.
Z tego co pamietam i z tych gazet zapewne zostalo, to owineli te slupy dospawana blaszana spirala czy jak to nazwac, wygladalo to jak swider do wiercenia w gruncie. Ze niby to spowoduje rozproszenie strug wiatru i wygaszenie wibracji. A mysmy sie zastanawiali czy nie lepiej byloby zuzyc te tony blachy na dospawanie pionowych stezen, ktore tez zmienilyby rezonans a przede wszystkim te slupy by znakomicie usztywnily. A jeszcze dodam, ze napewno konstrukcje te chlopcy "zerzneli" z tego dzikiego zachodu ale nie wzieli pod uwage, ze ta stal z rudy z Krzywego Rogu to nie szwedzka... Podobnie bylo z mostem na Wisle laczacym centrum Krakowa z Podgorzem. Zbudowano most o nowoczesnej, jednorurowej konstrukcji. Po roku uzytkowania (na szczescie sie nie zawalil) naliczono w nim okolo 470 wiekszych i mniejszych pekniec. Tez to jakos polatali... Pzdr.
Robert Tomasik snipped-for-privacy@gazeta.pl napisal:
Owszem, ale powietrza, a nie wiatru ;) i nie przeplyw, a oplyw. Wiatr nie przeplywa, wiatr jest przeplywem :)
A tak na serio: turbulencja powstaje za oplywanym obiektem i jej generowanie jest naprzemiennie cykliczne. Drgania powstaja w plaszczyznie prostopadlej do wektora predkosci przeplywu. Sam przeplyw, poza najblizsza okolica obiektu moze byc calkowicie laminarny i taki wlasnie byl w ciesninie Tacoma, stabilny, bez porywow. W godzine rozhustal most do zniszczenia.
Robert Tomasik snipped-for-privacy@gazeta.pl napisal:
No to najprosciej potraktowac to jako belke jednostronnie umocniona niepryzmatyczna (jezeli przekroj ma zmienny po wysokosci, a pewnie ma) i policzyc jej najnizsze czestosci drgan na kierunki glowne, sprawdzic linearnosc zlozenia drgan przy malych amplitudach i finito. Przy duzych amplitudach to temu zelbetowi swiety boze nie pomoze :)
Użytkownik "Jacek_P" snipped-for-privacy@cyf-kr.edu.pl> napisał w wiadomości news:fhaikq$3u5$ snipped-for-privacy@srv.cyf-kr.edu.pl...
Na jakiej podstawie wnioskujesz, że akurat wiatr będzie chciał wywołać drgania o częstotliwości drgań własnych układu? No bo oczywiście jest ta najgorsza dla bezpieczeństwa układu sytuacja.
Z punktu widzenia wytrzymałości konstrukcji Twoje wnioskowanie jest jak najbardziej słuszne. Ale nie z punktu widzenia jakiegoś wihajstra mocowanego do latarni, któremu - jak domniemywam - akurat jakaś tam częstotliwość drgań może zaszkodzić bardziej, a inna mniej rozumowanie jest w mojej ocenie nieuprawnione. Uważam, ze bez badań empirycznych nie da się ustalić, jaką częstotliwość drgań wywoła wiatr.
Jeśli z jakiegoś powodu chcemy uniknąć jakiejś określonej częstotliwości, to zostaje zastosować odpowiednie rozwiązania tłumiące.
Predkosci sie domaga. Amplitude przyjac na polowe niszczacej, a czestotliwosc jak juz slusznie zauwazyl to bedzie raczej ponizej 1Hz. Zreszta mozna sprawdzic doswiadczalnie :-)
ale 4m to polowa wysokosci wysokiej ulicznej latarni.
Nie wiem czy konieczna jest tu dokładna analiza, biorąca pod uwagę jak struga powietrza opływa słup przy danej prędkości wiatru. Jaka jest interakcja ciało stałe, powietrze? Jak rozwiązać taki problem? Niewielu z nas pewnie zna odpowiedź. Ja nawet nie ośmielam się podać propozycji jak go rozwiązać.
Bardziej użyteczną i możliwą do znalezienia będzie odpowiedź na pytanie jaka jest najbardziej niekorzystna częstość drgań, to będzie któraś z dolnych częstotliwości drgań własnych.
Nie jestem specjalistą w tym zakresie, ale ja bym zrobił to tak, że za modelował latarnie za pomocą BELEK (jak w dynamice budowli) lub MESem, MRSem co kto woli: (1) M u''(t) + K u(t) = 0, '' to druga pochodna po czasie. Zapisując przemieszczenia w postaci (2) u(t) = sum_i v_i exp(j*omega_i*t) i wstawiając do (1) otrzymamy problem własny dla dynamiki det(K-omega^2M) = 0 Kv = omega^2 Mv gdzie K to macierz sztywności, M macierz mas. omega_1, omega_2 to jest spektrum częstości drgań własnych. Dalej już bez problemu wyznaczysz prędkości, najlepiej w przestrzeni drgań własnych V i częstości dragń własnych.
Na pewno opisane jest to dokładniej w książce do mechaniki budowli, ja mogę tego dokładnie nie pamiętać a nie chce mi się szukać, nie mam książki przy sobie. A dokładniej, lepiej to zrobić w jakimś programie MESowym, średnio dobry powinien mieć możliwość takich obliczeń problemu własnego w dynamice.
PolyTech Forum website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.