Dynamika budowli i jej zadania:
1. Dynamika budowli – to zachowanie się budowli i jej elementów wówczas gdy są one w stanie ruchu. Zadaniem mechaniki budowli jest określenie naprężeń odkształceń jakie powstają w konstrukcji pod wpływem obciążeń zmiennych w czasie. Uzyskane wartości naprężeń, odkształceń są dodawane do wartości uzyskanych drogą statyczną.
Konstrukcje pod względem dynamicznym charakteryzują:
a) częstotliwości drgań własnych ( swobodnych) – podstawowy parametr od wyznaczenia którego wyznacza się wszelkie obliczenia dynamiczne
b) postać drgań własnych – każdej częstotliwości drgań własnych odpowiada jedna postać drgań własnych
c) właściwości tłumiące konstrukcji
2. Rodzaje obciążeń dynamicznych
Do obciążeń dynamicznych zaliczamy takie oddziaływania na konstrukcję, które zmieniając wartości lub położenia nadają masom konstrukcji przyspieszenie powodujące pojawienie się sił bezwładności . Orientacyjnie przyjmuje się, że jeżeli czas zmiany obciążenia t≥5T
(T- okres), to takie obciążenie traktujemy jako statyczne
IV.9. Klasyfikacja wpływów dynamicznych, charakterystyki dynamiczne konstrukcji, uwzględnienie wpływów dynamicznych w konstrukcjach budowlanych.
I. Klasyfikacja wpływów dynamicznych.
- Drgania pochodzące od maszyn (maszyny na stopach, maszyny na fundamentach wolnostojących, uderzenia o konstrukcję).
- Przepływ powietrza wokół budowli (porywy wiatru, wzbudzenia wirowe, galopowanie i trzepotanie, falowanie wody w zbiorniku).
- Drgania przekazywane przez podłoże (wpływy sejsmiczne i parasejsmiczne).
II. Charakterystyki dynamiczne konstrukcji – cechy konstrukcji niezależne od obciążenia dynamicznego; ich wyznaczenie polega na rozwiązaniu tzw. zagadnienia własnego. Rozwiązaniem zagadnienia własnego nazywamy w dynamice ustalenie okoliczności, w których równanie ruchu pozbawione składników reprezentujących siłę wzbudzającą i opory ruchu może mieć niezerowe rozwiązanie.
Są to:
1. Liczba dynamicznych stopni swobody – liczba niezależnych współczynników uogólnionych niezbędnych do określenia położenia wszystkich punktów masowych w danej chwili względem położenia równowagi statycznej (stanu odniesienia). (Ilość dodatkowych więzów jakie musimy nałożyć na masę, aby ją całkowicie unieruchomić).
2. Okres drgań własnych konstrukcji, T – czas, jaki jest potrzebny konstrukcji, do wykonania pełnego drgania.
3. Częstotliwość, f – ilość pełnych drgań w ciągu sekundy f= 1/T [Hz]
4. Częstość kołowa, ilość pełnych drgań w 2 sekund = 2
5. Częstotliwość własna.
6. Współczynnik tłumienia gdzie: -jest wymiarowym parametrem tłumienia masowego, mierzonym w jednostkach na sekundę.
7. Postacie drgań własnych odpowiadające częstotliwością własnym
III. Uwzględnienie wpływów dynamicznych w konstrukcjach budowlanych.
Wpływ dynamiczny uwzględnia się głównie w konstrukcjach, gdzie będzie ustawiona maszyna powodująca drgania; w budowlach wysokich narażonych na niebezpieczne działania wiatru (porywy zawirowania itp.), np. kominy, maszty, wieże, wysokie budynki; budowle obciążone pojazdami (tunele, mosty); budynki posadowione na terenach sejsmicznych i parasejsmicznych.
W obliczeniach należy uwzględnić siły bezwładności proporcjonalne do masy i przyspieszenia ruchu tej masy. Są dwie metody rozkładu masy na konstrukcji:
- układ ciągły – (układ o nieskończonej liczbie stopni swobody dynamicznej) masa przyporządkowana jest każdemu punktowi konstrukcji.
- Układ dyskretny – (model o skończonej liczbie stopni swobody) masa skupiona w kilku punktach
Wyróżnia się również układ o jednym stopni swobody.
Prawidłowo zaprojektowana konstrukcja nie może nadmiernie się ugiąć, przemieścić, nie może dojść do rezonansu pod wpływem obciążeń dynamicznych. Budowle powyższe oblicza się wg. Specjalnych norm: „Fundamenty i konstrukcje wsporcze pod maszyny”, „Obciążenia wiatrem”, „”Kominy stalowe obliczenia i projektowanie”.
UWZGLĘDNIENIE WPŁYWÓW DYNAMICZNYCH W KONSTRUKCJACH BUDOWLANYCH.
d) częstotliwości drgań własnych ( swobodnych) – podstawowy parametr od wyznaczenia którego wyznacza się wszelkie obliczenia dynamiczne
e) postać drgań własnych – każdej częstotliwości drgań własnych odpowiada jedna postać drgań własnych
f) właściwości tłumiące konstrukcji
3. Źródła obciążeń dynamicznych
raku2592