Curs 5_PEP I

2.4.5.2 Efecte dinamice ale acțiunii vântului Modificarea distri buţiei presiu nilor în zona de form are a vârtejurilor ca urmare a form ării şi dispariţi ei alt ernative a acestora det ermină apariţi a unei forţ e fl uctuante F d care acţionează în cent rul de greu tat e al tronsonului şi este perpendi culară pe dir ecţia de curgere a vântului. Forţ a fluctuant ă, F d , se cal culează cu rel aţia (2.17) : F = C  q  A  sin  t d p h i

(2.17)

În relaţi a (2.17) mărimile au urm ătoarea semnifi caţi e: ▪ C p - coefi cient ul de portanţ ă sa u coefi cientul dinami c al fluctuaţiei l ateral e; ▪ q h - presiunea dinamică pe t r onsonul H i ; ▪ A i are semnifi caţi a din rel aţia (2.15); ▪ ω viteza unghiulară Aşadar, form area alternativă a vârtejurilor în spat ele corpului cilindri c provoacă forţ e transversale car e determină oscilaţi a coloanei. Datorită durat ei foart e mici a acţiuni i acestor forţ e, efectul lor are caracterul unui impul s. Vârt ejurile, aproxi mativ uni form distribuite în curentul de lichid s e det aşează în int ervale cvasi -regulat e şi provoacă impulsuri lat erale, periodi ce, asupra cili ndrului, făcându -l să oscileze. Dacă frecvenţa acest ei oscil aţii provocat e υ v est e egal ă cu frecvenţa propri e a corpului , are loc fenomenul de rezonanţă, ceea ce poate conduce la vi brarea în amplit udi ni peri culoase a st ruct urii. Considerând frecvenţa vântului υ v – determinat ă cu rel aţia (2.18), V (2.18)  = cr  Sh v D egal ă cu frecvenţa propri e υ p , se obţine vit eza critică V c r la

care st ructura intră î n rezonanţ ă.

 D V = v cr Sh

(2.19)

În rel aţii le (2.18) şi (2.19), mărimil e au urm ătoarea semnifi caţi e: ▪ v r – vit eza unei rafa l e; ▪ D – di amet rul struct urii cilindrice; ▪ Sh – criteri ul lui Strouhal. Forţ a rezultant ă, care apare în timpul fenom enului de rezonanţă la fiecare nivel h i , se obţ ine prin compune rea vectorial ă a compone nt elor forţelor statice ş i di nam ice conform rel aţiei (2.20)

R=

( Fs' )

2

+ F2 d

(2.20)

unde,

F ' reprezintă forţ a statică corect ată cu un factor  care s ţine seam a de efectul dimensiunilor util ajelor (  =0,8) F' =  F s s

(2.21)

În eventualit atea dezvoltării fenomenu l ui de rezonanţ ă, structura vibrează cu o am plitudine extrem de peri culoasă. Din acest motiv, est e de preferat ca viteza vântul ui să fi e m ai mică decât vit eza critică (ν v <ν c r ). Dacă acest lucru nu poat e fi evitat, t rebuie l uat e una dint re urm ătoarele măsur i:

1. Mări rea vitezei criti ce pentru st ruct ura dată – aceast a se poate obţine conform rel aţiei (2.19), prin mărirea frecvenţei , deci prin micşorarea perioadei de vibraţi e propri e a st ructurii. Aceast a înseamnă, mărirea rigidit ăţi i structurii, fapt care se po at e reali za prin mărirea

grosimii peretelui, event ual a diam etrului, însă de cele mai multe ori , soluţ ia nu est e avant ajoasă din punct de vedere economi c sau tehnologi c ;

2. Să s e realizeze ancorări speci ale, astfel încât structur a să poată trece pri n zona de rezonanţ ă fără nici un peri col.

2.4.6. Efectul structurilor învecinate În cazul în care st ru ctura se afl ă în zona de si aj (zona de curent turbional ) a altei structuri, efectul dinami c al vântului asupra sa se modifică. În acest caz, frecvenţa de form are a vârt ejurilor este diferită de cazul sol icitării asupra unei structuri i zolat e. Di n acest motiv, nu este recom andată ampl asarea prea apropiat ă a utilajelor înalte pe direcţi a de acţi une preponderentă a vântului. Pent ru a evi ta interferenţa efectelor eoli ene est e necesar ca distanţ a dintre axele st ructurilor învecinate afl at e pe direcţi a vântului să fie de 8 ori mai mare decât diam etrul structurii. Oscilaţiil e produse de vânt î n stânga şi dreapta poziţiei de echilibru, solici t ă o anumit ă fibră, alternativ , l a întindere şi compresiune. C a urmare, structura poate fi soli citat ă la oboseală dat orit ă acţiunii vântului , m otiv pentru care l a dimensionarea struct urilor expuse acţiuni i v ântului, se impune şi calcul ul num ărului posibil de oscilaţii pe întreaga durat ă de viaţă, precum şi determinarea t ensiunii admisibil e corespunzăt oare.