Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wybrane praktyczne aspekty wytłumienia poprzecznych drgań kominów stalowych

Kubiszyn Wiesław, Zając Piotr

Inżynieria i Budownictwo

|

2021

|

R. 77, nr 5-6

224--231

PL

Przedstawiono analizę dynamiczną 3 kominów stalowych wolno stojących podlegających nadmiernym drganiom wskutek wzbudzenia wirowego - naprzemiennego odrywania się wirów Benarda-Karmana. Analizę przeprowadzono według wymagań aktualnych norm europejskich oraz zaleceń norm PN, DIN i ISO, a także wytycznych CICIND zawartych w Model Code. W przypadku każdego analizowanego komina podano sposób wytłumienia drgań poprzecznych oraz oceniono skuteczność przyjętych rozwiązań.

EN

The paper presents a dynamic analysis of 3 free-standing steel chimneys subject to vortex shedding vibrations - caused by alternating breakaway of Benard-Karman vortices. The dynamic analysis was carried out in accordance with the requirements of the European standards currently in force in Poland (PN-EN), additionally following the recommendations of PN, DIN and ISO standards and the CICIND guidelines included in the Model Code. For each analyzed chimney, a different effective method of damping crosswind vibrations was proposed (designed). The effectiveness of these solutions was also evaluated.

2

Application of simulation methods of stochastic processes to vortex excitation

Lipecki T., Flaga A.

Archives of Civil Engineering

|

2017

|

Vol. 63, nr 1

77--98

EN

A description of direct simulation of crosswind loads caused by critical vortex excitation and the response of the structure to these loads are presented in this paper. Tower-like structures of circular cross-sections are considered. A proposed mathematical model of vortex excitation has been numerically implemented and a selfserving computer program was created for the purpose. This software, cooperating with the FEM system, allows for a simulation of a crosswind load and lateral response in real time, meaning that at each time step of the calculations the load is generated using information regarding displacements seen beforehand. A detailed description of the mathematical model is neglected in this paper, which is focused on numerical simulations. WAWS and AR methods are used in simulations.

PL

W pracy przedstawiono opis bezpośredniej symulacji obciążenia poprzecznego wiatrem powodowanego wzbudzeniem wirowym oraz odpowiedzi konstrukcji na to obciążenie. Analizowano konstrukcje wieżowe o kołowym przekroju poprzecznym (kominy stalowe, żelbetowe, wieże stalowe). Wyjaśniono podstawowe założenia modelu matematycznego obciążenia i jego implementacji numerycznej. W tym celu stworzono własny program komputerowy oparty na współpracy z komercyjnym systemem metody elementów skończonych, pozwalający na symulację obciążenia poprzecznego wzbudzeniem wirowym i odpowiedzi konstrukcji w czasie rzeczywistym. Na każdym kroku czasowym obliczeń, obciążenie poprzeczne jest generowane na podstawie informacji o przemieszczeniach konstrukcji uzyskanych z kroków poprzednich. W pracy pominięto dokładny opis modelu matematycznego i jego numerycznej implementacji, skupiając się na metodach symulacji. Wzbudzenie wirowe jest procesem losowym o charakterze wąsko lub szeroko pasmowym. Tak więc, do jego symulacji można wykorzystywać metody symulacji procesów losowych. W pracy rozpatrzono dwie: WAWS (weighted amplitude wave superposition) i AR (auto-regressive).

3

Drgania kabli wywołane wiatrem i ich metody tłumienia. Część 1, Rodzaje wymuszeń

Gołębiowska I., Peszyński K.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

1851--1858, CD2

PL

W pracy krótko scharakteryzowano wybrane podstawowe rodzaje wymuszeń drgań kabli wywołanych działaniem dynamicznym wiatru. Opisano takie zjawiska aerodynamiczne jak wzbudzenie wirowe, wzbudzenie wiatrowo deszczowe, galopowanie i buffeting. Kable to konstrukcje, które charakteryzują się małym tłumieniem wewnętrznym, małą sztywnością i małą masą, wobec czego nie są zdolne do całkowitej dyssypacji energii wymuszenia, stąd mogą osiągać duże amplitudy drgań. Duże amplitudy drgań powodują nadmierne naprężenia, obniżając w ten sposób poziom bezpieczeństwa konstrukcji.

EN

The paper briefly presents selected basic kinds of excitations of cable vibrations caused by dynamic effect of the wind. It describes the aerodynamic phenomena such as vortex excitation, wind-rain excitation, galloping and buffeting. Cables are structures which are characterized by low internal damping, low rigidity and low weight, so that they are not capable to dissipation of total excitation energy, hence they can reach a large amplitude vibrations. Large amplitude of vibrations cause excessive stress, thereby lowering the safety of the structure.

4

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.

5

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.

6

Model investigations and numerical analysis of an arch shaped footbridge

Bęc J., Lipecki T., Flaga A., Bosak G.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2013

|

Vol. 12, no. 4

339--360

PL

W pracy przedstawiono kompleksową analizę aerodynamiczną mostu dla ruchu pieszego i rowerowego „Kazimierz-Podgórze" przez rzekę Wisłę w Krakowie. Analiza składa się z badań modelowych w tunelu aerodynamicznym oraz obliczeń komputerowych. Przedstawiono wyniki badań dotyczących wyznaczenia funkcji współczynników aerodynamicznych: oporu Cx, siły unoszenia Cy oraz momentu Cm w odniesieniu do trzech sekcji mostu (modeli sekcyjnych), w zależności od kąta napływu wiatru w zakresie od -15° do +15°. Wyznaczone funkcje współczynników aerodynamicznych stanowią dane wejściowe do określenia oddziaływania wiatru na przęsło zgodnie z teorią quasi-ustaloną oraz do oceny możliwości wystąpienia drgań samowzbudnych przęsła mostu. W ramach komputerowej analizy aerodynamicznej wyznaczono charakterystyki dynamiczne mo stu oraz przemieszczenia, siły wewnętrzne i naprężenia w poszczególnych elementach konstrukcji przy dynamicznym oddziaływaniu wiatru. W celu porównania przeprowadzono anali zę statyczną mostu obciążonego wyłącznie ciężarem własnym. Z uwagi na kołowy przekrój poprzeczny dźwigara łukowego mo stu wykonano również analizę dynamiczną uwzględniającą siły powodowane wzbudzeniem wirowym łuku, działające równocześ nie z obciążeniem dynamicznym wiatrem o średniej prędkości równej prędkości krytycznej. Sprawdzono także kryteria komfortu pieszych przy drganiach generowanych przez wiatr.

EN

Complex aerodynamic analysis of the "Kazimierz-Podgórze" bridge for pedestrians and bicycles traffic over Vistul a River has been presented in the paper. The analysis consists of model tests performed in the wind tunnel and aerodynamic cal culations. Aerodynamic coefficients of drag Cx, l ift Cy and moment Cm for three sections of the bridge in dependence on the angl e of wind attack in the range -15° to +15° have been obtained from the wind tunnel tests. These functions of the aerodynamic coefficients have been used to determine the wind action on the footbridge according to the quasi-steady theory, and to estimate the possibility of self-induced vibrations of the bridge deck. The bridge dynamic characteristics: frequencies and mode shapes, as wel l as displacements, internal forces and stresses in particul ar structural elements under the dynamic wind action have been determined numerically. Static analysis of the bridge under a deadweight only has been performed for comparison. Due to circular cross-section of an arch girder, dynamic analysis of the bridge with vortex excitation of the arch girder has al so been performed. This excitation has been applied to the structure simultaneously with the dynamic wind action at the mean wind speed equal to the critical wind speed. The criteria for pedestrian comfort in presence of vibrations generated by wind have al so been examined.

7

Pewne przypadki rezonansu wiatrowego kominów stalowych

Wichtowski B., Żurański J. A.

Inżynieria i Budownictwo

|

2011

|

R. 67, nr 3

154-156

PL

Na przykładzie pięciu wolno stojących kominów stalowych, przedstawiono zastosowanie środków zapobiegających drganiom kominów wywoływanym odrywaniem się wirów powietrza podczas wiatru. Omówiono zaobserwowane drgania i zastosowane środki zapobiegawcze, którymi były, z jednym wyjątkiem, turbulizatory spiralne wykonane z okrągłych prętów stalowych o średnicach 6 i 8 mm. Oceniono skuteczność przyjętych rozwiązań.

EN

The paper deals with the cross wind vibrations of five free standing steel chimneys. Such vibrations arising due to vortex shedding called as vortex excitation, are characterized by large amplitudes of chimney's top. Observed vibrations and preventive measures against them, used for those chimneys, have been presented. With one exception they were spiral.

8

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.

9

A comparative aerodynamic analysis of two different cable-stayed bridges in Poland

Flaga K., Podgórski J., Błazik-Borowa E., Bosak G., Bęc J.

Archives of Civil Engineering

|

2005

|

Vol. 51, nr 2

155-178

EN

The paper deals with aerodynamic analysis of the two longest cable-stayed bridges in Poland. This analysis comprises: modal analysis, estimation of stresses generated by static wind action, analysis of vibrations excited by atmospheric turbulence and feedbacks, determination of bridge vibrations generated by vortex excitation, calculation of stresses produced by dynamic wind action. The dynamic structure response has been calculated using the quasi-steady method, which allows analysis of just a few representative mode shapes, with the result precision acceptable in the engineering practice. Finally, both bridges have been found safe and resistant to the dynamic wind action, however the Warsaw bridge is more susceptible to the aerodynamic actions, especially its deck.

PL

Przedmiotem pracy jest analiza aerodynamiczna dwóch najdłuższych mostów podwieszanych w Polsce. Analiza obejmuje: analizę drgań własnych konstrukcji, oszacowanie naprężeń wywoływanych statecznym działaniem wiatru, analizę drgań wzbudzanych turbulencją atmosferyczną przy występowaniu sprzężeń aerodynamicznych, okreslenie drgań mostów pod wpływem wzbudzenia wirowego, obliczenie naprężeń wywołanych dynamicznym działaniem wiatru. Odpowiedź dynamiczna konstrukcji na działanie wiatru została obliczona przy wykorzystaniu teorii quasi-ustalonej, bazując na metodzie superpozycji modalnej uwzględniającej kilka reprezentatywnych postaci drgań własnych, co prowadzi do wystarczającej dokładności w praktyce inżynierskiej. Ostatecznie, obydwa mosty uznano za bezpieczne i odporne na dynamiczne działanie wiatru, przy czym most w Warszawie jest bardziej podatny na wpływy aerodynamiczne, zwłaszcza jego pomost.