Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce Andrzej Flaga 1,2, Jerzy Podgórski 1, Ewa Błazik-Borowa 1, Jarosław.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce Andrzej Flaga 1,2, Jerzy Podgórski 1, Ewa Błazik-Borowa 1, Jarosław."— Zapis prezentacji:

1 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce Andrzej Flaga 1,2, Jerzy Podgórski 1, Ewa Błazik-Borowa 1, Jarosław Bęc 1 1)Wydział Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej, Politechniki Lubelskiej 2)Wydział Budownictwa Lądowego Politechniki Krakowskiej Gdańsk Warszawa

2 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 2 Wprowadzenie W latach zbudowane zostały w Polsce dwa mosty podwieszone o znacznej rozpiętości. Pierwszy, zbudowany w Gdańsku o rozpiętości przęsła podwieszonego 230m nosi obecnie imię Jana Pawła II. Drugi, który powstał w Warszawie na trasie Siekierkowskiej ma rozpiętość 250m. Na etapie projektowania i montażu konstrukcji oba mosty poddane zostały kompleksowej analizie aerodynamicznej, która obejmowała: Wykonanie analizy klimatycznej lokalizacji konstrukcji Badania w tunelu aerodynamicznym modeli sekcyjnych pomostów oraz modelu pylonu i całego mostu (mostu Gdańskiego) Wykonanie analiz numerycznych obejmujących wyznaczenie częstości i postaci drgań własnych, oszacowanie amplitud drgań wymuszonych turbulencją atmosferyczną oraz wzbudzeniem wirowym, oszacowanie naprężeń w głównych elementach konstrukcji

3 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 3 Charakterystyka mostu im. Jana Pawła II w Gdańsku Całkowita długość: 372m Rozpiętość przęsła podwieszonego: 230m Szerokość pomostu: 20m Wysokość pylonu : 99m Długość kabli zmienia się w przedziale od 55m do 209m

4 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 4 Charakterystyka mostu im. Jana Pawła II w Gdańsku Przekrój pomostu m

5 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 5 Charakterystyka mostu Siekierkowskiego w Warszawie Całkowita długość: 500m Rozpiętość przęsła podwieszonego: 250m Szerokość pomostu: 33m Dwa pylony o wysokości: 90m Długość kabli zmienia się od 53m do 134m

6 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 6 Charakterystyka mostu Siekierkowskiego w Warszawie 33m Przekrój pomostu

7 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 7 Analiza modalna Wyznaczono 40 postaci i częstotliwości drgań własnych mostu oraz pylonów. Obliczenia MES wykonano za pomocą systemu Algor ® Dwie najniższe częstotliwości drgań: 0.406Hz; 0.659Hz – most gdański 0.429Hz; 0.484Hz – most warszawski Dwie najniższe częstotliwości drgań pylonów: 0.411Hz; 1.504Hz – most gdański 0.452Hz; 0.494Hz – most warszawski

8 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 8 Analiza modalna mostu im. Jana Pawła II w Gdańsku n 1 =0.406 Hz

9 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 9 Analiza modalna mostu im. Jana Pawła II w Gdańsku n 2 =0.659 Hz

10 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 10 Analiza modalna mostu Siekierkowskiego w Warszawie n 1 =0.429 Hz

11 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 11 Analiza modalna mostu Siekierkowskiego w Warszawie n 2 =0.484 Hz

12 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 12 Zestawienie postaci i częstotliwości drgań własnych mostów Most gdańskiMost warszawski Numer postaci Częstotliwość [Hz] Postać drgań Częstotliwość [Hz] Postać drgań giętna pomostu giętna pomostu giętna pomostu skrętna pomostu, giętno-skrętna pylonów skrętna pomostu giętna pylonów, skrętna pomostu drgania lin giętna pomostu drgania lin skrętna pylonów i pomostu giętna pomostu i drgania lin skrętna pylonów i pomostu skrętna pomostu i drgania lin giętna pomostu i drgania lin drgania lin drgania lin drgania lin drgania lin drgania lin drgania lin

13 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 13 Analiza modalna pylonu mostu im. Jana Pawła II w Gdańsku n 1 =0.411 Hzn 2 =1.504 Hzn 3 = Hz

14 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 14 Analiza modalna pylonu mostu Siekierkowskiego w Warszawie n 1 =0.452 Hzn 2 =0.494 Hzn 3 =0.891 Hz

15 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 15 Zestawienie postaci i częstotliwości drgań własnych pylonów Most gdańskiMost warszawski Numer postaci Częstotliwość [Hz] Postać drgańCzęstotliwość [Hz] Postać drgań giętna0.4515giętna giętna0.4944giętna giętna0.8905skrętna giętna1.5635giętna skrętna1.8976giętna

16 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 16 Drgania mostu wywołane turbulencją atmosferyczną Obliczenia odpowiedzi dynamicznej konstrukcji na turbulencję atmosferyczną przeprowadzono za pomocą metody quasi- ustalonej (q-s) [9,10]. Przyjęto możliwość opisu ruchu przez kombinację wybranych (reprezentatywnych) postaci drgań własnych. Kilka zestawów postaci drgań było rozważanych dla każdego ze stadiów budowy konstrukcji.

17 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 17 Podstawowe równania: Równanie ruchu gdzie: m i = ( i ) T M i – uogólniona masa związana z i-tą postacią drgań c i = ( i ) T C i – uogólniony współczynnik tłumienia k i = ( i ) T K i – uogólniona sztywność związana z i-tą postacią drgań i - i-ta funkcja czasowa : q i = i q – wektor przemieszczenia i– i-ty unormowany wektor własny w(t) – wektor uogólnionych sił aerodynamicznych, określony na podstawie metody q-s

18 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 18 Podstawowe równania: Obciążenie aerodynamiczne

19 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 19 Wyniki obliczeń za pomocą Metody Quasi-Ustalonej Trzy postacie drgań rozważane były w przypadku mostu gdańskiego. Obliczone maksymalne wartości funkcji i : 1 =5.122; 2 =0.441; 3 =0.305; Siedem postaci drgań rozważano w przypadku mostu warszawskiegpo. Obliczone maksymalne wartości funkcji i : 1 = ; 2 = ; 3 = ; 4 = ; 5 = ; 6 = ; 7 = ; Wartości przyspieszeń pomostu Mostu Siekierkowskiego: wartości rms (root-mean-square) przyspieszeń oszacowano na: 0.95, 0.12, 1.07 or 0.18 m/s 2 przy częstotliwościach drgań równych odpowiednio: 0.58, 0.49, 0.81 or 0.43 Hz. Przyspieszenia te będą odczuwane przez ludzi, ale nie przekraczają wartości dopuszczalnych.

20 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 20 Wyniki obliczeń za pomocą Metody Quasi-Ustalonej Pozostałe rezultaty, takie jak maksymalne wartości przemieszczeń oraz naprężeń, otrzymano z zależności: (przykład dla naprężeń) max = st + wd, wd = i i 2, i =1..N N=3; dla mostu gdańskiego N=6,7; dla mostu warszawskiego

21 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 21 Animacja: drgania mostu wywołane turbulencją atmosferyczną. Most w fazie montażu. Most Jana Pawła II w Gdańsku

22 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 22 Animacja: drgania mostu wywołane turbulencją atmosferyczną. Most w fazie eksploatacji. Most Jana Pawła II w Gdańsku

23 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 23 Animacja: drgania mostu wywołane turbulencją atmosferyczną. Most Siekierkowski w Warszawie

24 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 24 Drgania wywołane wzbudzeniem wirowym Most Jana Pawła II w Gdańsku Obciążenie przęsła i pylonu, wywołane wzbudzeniem wirowym lin jest niewielkie w stosunku do obciążeń od ciężaru lin czy obciążenia statycznego wiatrem Zmiany sił naciągu lin, wywołane obciążeniem wirami są pomijalnie małe Oszacowana liczba cykli drgań lin, wywołanych wirami sytuuje się na dolnej granicy liczby cykli Oszacowane przy pomocy przyjętego modelu obliczeniowego efekty oddziaływania wirów na przęsło nie stanowią zagrożenia dla konstrukcji mostu, na której zastosowano owiewki przeciw wzbudzeniu wirowemu Wartość maksymalnego obciążenia wirami pylonu jest niewielka w porównaniu z obciążeniem statycznym wiatrem, zatem wpływ wirów na zachowanie się pylonu będzie niewielki

25 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 25 Wyniki badań modelu Mostu Jana Pawła II w Gdańsku MOST W FAZIE UŻYTKOWANIA EKRAN I GZYMSY W WERSJI OSTATECZNEJ

26 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 26 Drgania wywołane wzbudzeniem wirowym Most Siekierkowski w Warszawie Obciążenie przęsła i pylonu, wywołane wzbudzeniem wirowym lin jest niewielkie w stosunku do obciążeń od ciężaru lin czy obciążenia statycznego wiatrem Zmiany sił w linach od obciążenia statycznego wiatrem są niewielkie Oszacowana ilość cykli drgań lin, wywołanych wirami są bardzo duże Wartości przemieszczeń pomostu, wywołane wirami, spełniają warunki użytkowania Wartości obciążenia wirami pylonu są niewielkie w porównaniu z obciążeniem statycznym wiatru (około 20%), wpływ wirów na zachowanie się pylonów jest niewielki

27 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 27 Wyniki badań modelu Mostu Siekierkowskiego

28 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 28 Uwagi końcowe Kompleksowa analiza aerodynamiczna mostu podwieszonego w Gdańsku wykazała, ze główne elementy mostu są bezpieczne i odporne na dynamiczne działanie wiatru. Analiza aerodynamiczna mostu podwieszonego Siekierkowskiego w Warszawie także potwierdziła, że konstrukcja mostu z dodatkowymi ekranami, które zostały zaproponowane podczas badań w tunelu aerodynamicznym CSTB, jest odporna na działanie dynamiczne wiatru, ale w wyniku analizy drgań mostu stwierdzono, że jest możliwa sytuacja, w której pomost będzie się poruszał ze znacznym przyśpieszeniem silnie odczuwalnym przez człowieka Metoda quasi-ustalona, zastosowana do określenia wpływu dynamicznego oddziaływania wiatru na konstrukcję okazała się bardzo skuteczna. Pozwoliła na ograniczenie rozmiaru zadania numerycznego przez wybór kilku reprezentacyjnych postaci drgań poddawanych analizie. Jednocześnie wyniki otrzymane tą metodą są na tyle dokładne, że mogą być stosowane w praktyce inżynierskiej Tak kompleksowe analizy aerodynamiczne mostów podwieszonych są pierwszymi w Polsce

29 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 29 Raporty i publikacje wykorzystane przez autorów opracowania [1] J. Żurański, Studium oddziaływania wiatru na konstrukcję mostu na Wiśle w Gdańsku - Analiza Klimatyczna, ITB Warszawa, [2] J. Żurański, Studium oddziaływania wiatru na konstrukcję mostu Siekierkowskiego w Warszawie. Analiza klimatyczna, ITB Warszawa, [3] O. Flamand, Stabilite aérodynamique du tablier du pont Sucharski a Gdansk, researches performed in CSTB, Nantes, France (2000). [4] O. Flamand, Comportement aérodynamique du pont Sucharski a Gdansk soumis au vent turbulent. Essai en soufflerie a couche limite atmospherique sur maquette a léchelle du 1/100 eme,, researches performed in CSTB, Nantes, France (2000). [5] G. Grillaud, The vibration of cables of a stayed-cable bridges. Application for the Sucharski Bridge in Gdańsk (Drgania odciągów mostów wantowych. Zastosowanie do mostu im. Sucharskiego w Gdańsku), researches performed in CSTB, Nantes, France (2000), in French. [6] O. Flamand, Stabilite aérodynamique du tablier du pont Siekierkowski a Varsovie, researches performed in CSTB, Nantes, France (2001). [7] A. Flaga, J. Podgórski, E. Błazik-Borowa, J. Bęc, G.Bosak, T.Michałowski, Kompleksowe obliczenia aerodynamiczne mostu podwieszonego im. H. Sucharskiego w Gdańsku, Politechnika Lubelska i Politechnika Krakowska, [8] A. Flaga, J. Podgórski, E. Błazik-Borowa, J. Bęc, G.Bosak, T.Michałowski, Kompleksowe obliczenia aerodynamiczne mostu podwieszonego w ciągu Trasy Siekierkowskiej w Warszawie, Lublin-Kraków, [9] A. Flaga, Półempiryczne modele fenomenów aerodynamicznych i aeroelastycznych przęseł mostów podwieszonych lub wiszących, XLV Konferencja Krynicka, Vol. 6, Krynica,, (1999), str [10] A. Flaga, Quasi-steady models of wind load on slender structures. Part II. Case of a moving structure, Archives of Civil Engineering, XL, 1, (1994), str [11] J. Podgórski, A. Flaga, Vortex excitation problems for the flow around elongated cross-section, Proc. of the 2EACWE, Italy (1997), p [12] G. Bosak, A. Flaga, T. Michałowski, Modelowanie wzbudzenia wirowego przęseł mostów podwieszonych i wiszących, sh 3 Sympozjum Wpływy środowiskowe na budowle i ludzi, Zwierzyniec, 2001, str [13] A. Flaga, J. Podgórski, E. Błazik-Borowa, J. Bęc, G.Bosak, T.Michałowski, Uzupełniające obliczenia aerodynamiczne mostu podwieszonego w ciągu Trasy Siekierkowskiej w Warszawie (wariant bez ekranów wiatrowych), Lublin-Kraków, (2001).

30 Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych 30 Osoby uczestniczące w badaniach obu mostów: (wg. chronologii wykonanych prac) Analiza klimatyczna - dr inż. Jerzy Żurański, ITB Badania modelowe - Olivier Flamand, CSTB Kierownictwo zespołu PL i PK - prof. dr hab. inż. Andrzej Flaga Analizy numeryczne MES - dr inż. Ewa Błazik- Borowa, dr inż. Jerzy Podgórski, mgr inż. Jarosław Bęc Analizy Q-S - mgr inż. Grzegorz Bosak Animacje - dr inż. Jerzy Podgórski, mgr inż. Jarosław Bęc Prezentacja dr inż. Jerzy Podgórski


Pobierz ppt "Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce Andrzej Flaga 1,2, Jerzy Podgórski 1, Ewa Błazik-Borowa 1, Jarosław."

Podobne prezentacje


Reklamy Google