Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A comparative study of along-wind and crosswind responses of steel chimneys according to Polish and Eurocode standards

Lipecki T., Bęc J., Jamińska P.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2015

|

Y. 112, iss. 2-B

107--126

EN

An analysis of the response of steel chimneys to wind action is presented in this paper. The approaches presented in the Polish standards and in Eurocode 1 referring to steel chimneys and wind action are shown here. Comparisons of along-wind and crosswind action according to these procedures are made. Responses to the wind action, i.e. displacements of the top of each chimney, are compared. Real chimneys were analyzed. In almost every case, significant vibrations due to vortex excitation was observed. Structural data was obtained from the literature. All chimneys and wind actions were modelled in FEM system – Autodesk Mechanical Simulation 2013. Very significant differences of the crosswind response were observed when analyzing two approaches proposed by Eurocode. Lateral displacements were larger than longitudinal displacements in many analyzed cases.

PL

Przedmiotem analiz przedstawionych w niniejszym artykule jest odpowiedź kominów stalowych na oddziaływanie wiatru, którą wyznaczono na podstawie wytycznych zawartych w Normach Polskich oraz w Eurokodzie 1. Analizowano dwa rodzaje odpowiedzi: wzdłuż średniego kierunku wiatru oraz w kierunku prostopadłym. Odpowiedź konstrukcji wyrażono za pomocą przemieszczenia wierzchołka, któro dla różnych kominów ze sobą porównano. Analizom poddano rzeczywiste kominy stalowe, dla których na przestrzeni lat zaobserwowano znaczące wzbudzenie wirowe. Dane konstrukcyjne określono na podstawie literatury. Wszystkie konstrukcje oraz oddziaływanie wiatru zostały zamodelowane w programie MES – Autodesk Mechanical Simulation 2013. Otrzymano znaczne różnice odpowiedzi poprzecznej kominów, gdy obciążenie przyjmowano zgodnie z dwoma procedurami Eurokodu. Przemieszczenia poprzeczne są w wielu przypadkach większe niż podłużne.

2

Wpływ nasłonecznienia na wyznaczane wychylenie kominów stalowych

Wróbel A., Wróbel A., Strojek J.

Przegląd Geodezyjny

|

2014

|

R. 86, nr 9

3--8

PL

Odchylenia osi trzonu komina od linii pionu wyznaczane są podczas montażu, w pomiarach inwentaryzacyjnych powykonawczych, jak również wykonywanych na potrzeby opracowania ekspertyz technicznych kominów. Pomiary geodezyjne pionowości komina powinny być wykonane przed wschodem słońca lub w dzień pochmurny. Wyniki takich pomiarów odnoszą się do stanu spoczynkowego. Nasłonecznienie powoduje ugięcie trzonu komina i przemieszczanie jego wierzchołka względem położenia spoczynkowego. Ugięcie to zależy od intensywności nasłonecznienia i temperatury powietrza. Jest to odkształcenie sprężyste, ustępujące po pewnym czasie braku nasłonecznienia. Jeżeli jest konieczne wykonanie pomiarów w słoneczny dzień, to z wyników pomiarów geodezyjnych dotyczących wychylenia kominów wyznaczonych w słoneczne dni powinny zostać wyeliminowane odkształcenia sprężyste spowodowane nasłonecznieniem. Eliminacja tych sprężystych odkształceń jest możliwa poprzez ich obliczenie na podst. aktualnego rozkładu temperatury trzonu. Jedynym sposobem szybkiego określenia rozkładu temperatury na powierzchni komina jest technika termograficzna. W artykule przedstawione są badania zgodności pomierzonych i obliczonych wartości wychylenia komina spowodowanego nasłonecznieniem. Podjęto również próbę eliminacji wpływu nasłonecznienia przez odpowiednią procedurę pomiaru. Rozważania dotyczą kominów stalowych bez wymurówki, charakteryzujących się małą pojemnością i dobrą przewodnością cieplną.

EN

The deflection of chimney shaft from the vertical axis needs to be measured during construction, post-construction survey and as a part of inspections. The deflection should be measured before sunrise or on a cloudy day, so that the results describe the chimney in resting position. Insolation results in bending of the chimney shaft and displacement of its top from resting position. The amount of deflection depends on the intensity of insolation and air temperature. It is an elastic deformation and the chimney returns to its previous shape some time after sun stops shining on it. If the measurement needs to be done on a sunny day, the results of survey should be corrected by the amount of deformation caused by insolation. It can be done by calculating the amount of deflection from the distribution of temperature on the chimney shaft. The only way to quickly obtain the temperature distribution is to use thermography. The article compares measured chimney deflection with the calculated value of the deflection caused by insolation. The authors also tried to establish a measurement procedure that eliminates the influence of insolation. The considerations apply to steel chimneys with no lining, as they have small thermal capacity and large thermal conductivity.

3

Oddziaływanie wiatru na kominy stalowe w ujęciu przepisów normowych

Lipecki T., Bęc J., Jamińska P.

Budownictwo i Architektura

|

2014

|

Vol. 13, nr 2

247--256

PL

W artykule przedstawiono analizę odpowiedzi kominów stalowych na oddziaływanie wiatru. Rozpatrzono podejścia zastosowane w normach polskich: dotyczącej kominów stalowych [1] i wiatrowej [2] oraz w Eurokodzie 1 [3]. Porównano oddziaływania w linii wiatru według poszczególnych procedur, a także w kierunku prostopadłym do średniej prędkości wiatru, które jest wywołane wzbudzeniem wirowym oraz odpowiedzi kominów na te obciążenia wyrażone za pomocą przemieszczeń wierzchołków. Do analiz przyjęto istniejące kominy stalowe, które niemal wszystkie uległy awariom, głównie wskutek wzbudzenia wirowego. Wszystkie kominy i oddziaływania zostały zamodelowane w programie MES – Autodesk Mechanical Simulation 2013.

EN

Analysis of the steel chimneys response to the wind action has been presented in the paper. The approaches presented in the Polish standards: referring to the steel chimneys [1] and to the wind action [2], as well as in the Eurocode 1 [3] have been shown here. The comparisons of the inline wind action according to these procedures, as well as in the cross-wind directions have been made. The responses to the wind action, i.e. displacements at the top of each chimney, have been compared as well. The real chimneys have been subjected to the analyses. Almost each of them had collapsed, mainly because of the vortex excitation. All chimneys and wind actions have been modelled by FEM system – Autodesk Mechanical Simulation 2013.

4

Termografia a korekta pomiarów pionowości kominów stalowych

Wróbel A., Wróbel A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 9

913--915

PL

Nasłonecznienie powoduje ugięcie trzonu komina i przemieszczenie jego wierzchołka względem położenia spoczynkowego. Opisane w literaturze próby określenia poprawek uwzględniających wpływ nasłonecznienia nie dały w pełni satysfakcjonujących rezultatów. Autorzy niniejszej pracy mierzyli wychylenia osi stalowego komina przez cały dzień. Na podstawie pomiaru termograficznego wyznaczyli temperaturę płaszcza i obliczyli spodziewane wychylenie wierzchołka spowodowane zróżnicowaniem temperatury. Obliczone wartości były zbliżone do wyników pomiaru geodezyjnego.

EN

Industrial chimneys can be characterized as slim buildings with a vertical axis. The most important part of surveying during chimney construction is making sure that its axis is actually vertical. A chimney should be constructed in such a way that its axis is vertical in the resting position. Conditions like wind and insolation cause deflection of the chimney shaft and displacement of its top from the resting position. If the shape of the chimney axis is measured during a sunny day, the measured values have to be adjusted to take uneven temperature distribution within the chimney shaft into consideration. The change of the object’s size caused by a temperature change can be many times larger than the measurement precision. In the past, there were attempts to calculate the adjustments required to counterbalance the effect of insolation that relied on thermography [3, 4, 5], but they did not give fully satisfactory results. The authors of the present paper measured the deflection of the steel chimney axis (Fig. 1) once every hour for one day. At the same time, they captured thermographic images of the chimney shaft surface. They started the measurements before the sunrise, obtaining the deflection in resting position. During the day, the largest chimney top displacement from the resting position was 10 cm (Fig. 2). Using the thermographic images, the authors determined the chimney shaft temperature and calculated the expected chimney top displacement caused by the uneven temperature distribution (formula 1). The calculated values were close to the results of survey (Figs. 5 and 6). The largest difference was 10 mm what equaled to 33% of the permitted deflection for the measured chimney.

5

Wzbudzenie wirowe budowli wieżowych o kołowych przekrojach poprzecznych

Lipecki T.

Budownictwo i Architektura

|

2007

|

vol. 1, nr 1

119-143

PL

Głównym tematem, poruszonym w niniejszej pracy jest opisanie zjawiska wzbudzenia wirowego występującego na konstrukcjach o przekrojach kołowych, z pominięciem innego rodzaju obciążeń poprzecznych (powodowanych fluktuacjami kierunku wiatru czy interferencją aerodynamiczną). W pracy przedstawiono teoretyczne podstawy nowego modelu matematycznego krytycznego wzbudzenia wirowego konstrukcji o przekrojach kołowych. Wszystkie obliczenia zostały przeprowadzone przy użyciu własnego programu komputerowego stanowiącego implementację numeryczną modelu. Stworzony program pozwolił na symulację zarówno obciążenia poprzecznego powodowanego wirami jak i odpowiedzi konstrukcji (wyrażonej za pomocą przemieszczeń) na to obciążenie. Symulacja wzbudzenia wirowego odbywa się w czasie rzeczywistym na podstawie otrzymanych przemieszczeń poprzecznych konstrukcji. Na uzyskanych wynikach przeprowadzono analizę wrażliwości pozwalającą określić znaczenie poszczególnych parametrów modelu matematycznego dla odpowiedzi konstrukcji. Końcowe wyniki, dotyczące maksymalnych, poprzecznych przemieszczeń konstrukcji, otrzymane z obliczeń według własnego modelu zostały zweryfikowane na podstawie dostępnych w literaturze rezultatów badań eksperymentalnych w skali naturalnej przeprowadzonych na kominach stalowych i żelbetowych. Dokonano również porównania otrzymanych przemieszczeń z rezultatami obliczeń przeprowadzonych według obecnie obowiązujących procedur normowych. Przedstawiono także dodatkowe aspekty wzbudzenia wirowego, takie jak: wpływ korozji płaszcza komina stalowego oraz sprzężeń zwrotnych między odrywającymi się wirami a drganiami poprzecznymi na odpowiedź poprzeczną analizowanych konstrukcji.

EN

The paper deals with the description of vortex excitation phenomenon in cases of structures of circular cross-sections. Other sources of across-wind load (fluctuations of wind direction or aerodynamic interference) are neglected in this paper. The main aim of this paper is presentation of a theoretical background of a new mathematical model of critical vortex excitation of slender structures of circular cross-sections. All calculations have been performed using own computer programme according to numerical implementation of mathematical model. That programme allows to simulate across-wind action caused by vortices as well as a lateral response of the analysed structure. Simulations of vortex excitation are performed in real time on the basis of lateral displacements. Sensitivity analysis of results has been carried out for the purpose of determination of the importance of particular parameters describing mathematical model for lateral displacement of analysed structures. Final results concerning maximum lateral top displacements of the structures obtained according to the new model have been compared with available full-scale data for steel and concrete chimneys. Maximum lateral top displacements have been also compared with results obtained according to procedures included in codes and standards. Moreover, additional aspects of vortex excitation are presented: the influence of corrosion of steel chimneys and the influence of feedbacks between vortex shedding and lateral vibrations on lateral response of analysed structures.