forum » ROBOT Millennium » Dynamika mosu - Tłumiki masowe
Autor
Post
kixar

Dynamika mosu - Tłumiki masowe

Witam wszystkich forumowiczów.

Jestem obecnie na etapie pisania pracy magisterskiej "Analiza dynamiczna obiektów inżynierskich. Skutki i metody przeciwdziałania."
Jedną z ważniejszych części mej pracy jest analiza numeryczna kładki dla pieszych w programie Robot Structural Analysis Professional 2010.
O ile zamodelowanie kładki nie sprawiło mi problemu to uwzględnienie wpływu tłumików masowych jest na moim etapie wiedzy i doświadczenia w Robocie barierą nie do przejścia.

Problem pojawia się już na etapie projektowania tłumika, gdyż nie posiadam i nie mogę znaleźć żadnych wytycznych odnośnie częstotliwości sprężyn i ciężaru balastu.

Kolejnym problemem jest wyciągnięcie wyników z Robota. W przypadku tłumików masowych częstotliwość kładki pozostanie bez zmian natomiast Amplituda i Przyspieszenia ulegną zmniejszeniu.

PYTANIA:
1. Czy modelował ktoś z was tłumienie masowe w Robocie
2. Czy posiadacie może jakiekolwiek materiały odnośnie projektowania tłumików ??
3. Czy zagłębiał się ktoś kiedyś w analizę typu Footfall (dynamiczny ruch pieszego po kładce) ??

stahlbau

Dynamika mostu

Niewiele osób w Polsce zajmuje się w praktyce dynamiką mostów, a projektowaniem tłumików masowych chyba nikt (o ile mi wiadomo). W temacie tym lub zbliżonym pisali w kraju trochę: Ciesielski, Biliszczuk, Flaga. Za granicą Scanlan, Ostenfeld, Larsen i cała plejada skośnookich. Wszystko to jednak po angielsku i głównie w czasopismach Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, Journal of structural engineering itp. Dużo napisano tam o masowych tłumikach drgań typu "tuned liquid damper". Jest praca Krzysztofa Wilde z Gdańska Passive aerodynamic control of wind induced instabilites in long span bridges z 2002r (też po angielsku). Natomiast wątpię czy jest pozycja traktująca o praktycznych zasadach projektowania takich tłumików, zapytaj promotora...:)
Uwagi merytoryczne:
1. Dokładając tłumiki masowe zmieniasz częstość drgań własnych kładki, bo dodatkowa masa wprowadza dodatkowe stopnie swobody dynamicznej więc nie jest prawdą że częstość własna całości się nie zmienia (oczywiście tłumiki o bardzo małej masie mogą nieznacznie wpłynąć na tą zmianę)
2. Analiza footfall w robocie jest tylko odmianą analizy wymuszeniem harmonicznym, masy tłumików musiały by być dodane i to raczej na więzach sprężystych, a w konstrukcji nie może być żadnych elementów nieliniowych.
3. Tłumiki masowe stosuje się głównie na smukłych budowlach wieżowych lub mostach bardzo dużej rozpiętości i to chyba zasadniczo przeciw działaniu wiatru (np flutter). Małe kładki powinny być raczej tak zaprojektowane by ich sztywność była wystarczająca na tyle by efekty dynamiczne nie miały znaczenia. Zastosowanie tłumików czy absorberów (jest różnica) ma sens chyba tylko dla bardzo dużych kładek. Tylko, aby zrobić rzetelną analizę dynamiczną trzeba mieć parametry ich masy i własności sprężysto-tłumiące. Chyba, że robimy projekt bez tłumików a potem nastrajamy je w gotowym obiekcie tak, by najlepiej pełniły swą funkcją metodą prób i błędów.
Krótko mówiąc możesz się wykazać...powodzenia, jeśli znasz angielski...

ppkbtb

bez tytulu

ad3. istnieje (1-2 lata) na polakim rynku ksiazka pt "projektowanie kladek dla pieszych"
w tej chwili nie jestem w stanie powiedziec autora. jest tam opisane wiele praktycznych porad
co do warunkow jaki winny spelniac w tym problemow wlasnych

stahlbau

bez tytulu

Biliszczuk i inni - Projektowanie stalowych kładek dla pieszych, DWE 2004. Bardzo duża liczba zdjęć zrealizowanych konstrukcji i trochę ważnych informacji technicznych. Niestety przykłady obliczeniowe wg bardzo starej normy PN-82/S-10052 a na temat dynamiki 3-4 strony. Co ciekawe podano tylko jeden przykład zastosowania TMD (tuned mass damper) a ze wszystkich pozostałych zdjęć wynika, że takich tłumików nie stosowano. Ten jeden przypadek raczej potwierdza tezę, iż dla kładek, tłumiki używane są tylko w sytuacjach awaryjnych.
Co do zagadnień dydamicznych praca sprawia wrażenie, że autorzy wiedzę zachowali dla siebie lub jej nie mają.

kixar

bez tytulu

Kładka którą muszę wytłumić znajduje się w Swarzędzu i była obiektem referowanym na tegorocznej konferencji w Rosnówku. Oto streszczenie referaty ---> [seminarium-mostowe.pl]

Zaprezentowana tam metoda wytłumienia wiązała się z przebudową i rewitalizacją obiektu (płyta żelbetowa i włączenie do współpracy poręczy) co w sposób oczywisty zmieniło charakterystyki dynamiczne... W takim przypadku idzie w prosty sposób wykazać w analizie numerycznej wyniki przebudowy gdyż częstotliwości własne wychodzą poza strefę rezonansu.

Zgodzę się z Tobą ze każdy dodatkowy element zmienia częstotliwości, lecz meritum działania tłumików masowych jest inny.

Analiza w mojej pracy magisterskiej ma by tylko dla udowodnienia skuteczności działania, nie biorę pod uwagę ekonomi rozwiązania ani żadnych innych czynników.

Promotor nie jest w stanie mi pomóc... Oczekuje ode mnie ze korzystając z danych gabarytowych obiektu (masa, sztywność, częstotliwości, ...) dobiorę częstotliwość sprężyny tłumika i ciężar balastów. Dobór ten muszę uzasadnić i najlepiej oprzeć o jakieś wzory lub normy (niekoniecznie polskie).
Samo modelowanie w Robocie tłumika przysparza mi wiele problemów (kompletnie nie wiem jak mam to zrobić :)

Nie mogę tego robić na zasadzie strzałów w ciemno... Chyba ze to jedyna metoda...
Problemem są tez ciężary balastów... Jeśli ich waga będzie znaczna obawiam się wymuszenia na mnie zrobienia analizy statyczno wytrzymałościowej, czego chciałbym uniknąć.

Mogę przesłać model kładki w robocie...
Byłbym wdzięczny za jakiekolwiek porady

stahlbau

bez tytulu

Uwagi do referatu:
1. Częstotliwość drgań własnych w podsumowaniu pomyłkowo wyraziliście w m/s2 nie w herzach. Zmiana z 2,5Hz
na 3,0Hz (tj.20%) chyba nie może być nazwana "znaczną". Jeśli pomost z blach stalowych zastapiono "zespoloną"
płytą betonową (pytanie jak i jakiej grubości) oraz uwzględniono sztywność barierek itd a uzyskano 20% wzrostu to rozwiązanie wydaje się mało skuteczne i było przewidywalne. Płyta żelbetowa może i była sztywniejsza od blach ale za to cięższa i jej masa obniżyła częstość.
2. Kładka stoi bezawaryjnie od lat 70-tych (na zdjęciu nie widać żadnych wzmocnień). Teraz została usztywniona (lub będzie) płytą betonową oraz poprzez kratownicę włączona do współpracy barierka. Rozumiem że tłumiki masowe to tylko zabawa na potrzeby promotora? To dlaczego Ten "wielki mostowiec" nie potrafi pomóc?
Uwagi do rozwiązania:
3. Model w robocie powinien zostać rozbudowany o symetrycznie rozmieszczone (najlepiej) po obu stronach pomostu dodatkowe elementy: krótki pręt reprezentujący tłumik o takim przekroju i długości by dawał jego rzeczywistą masę lub pręt krótki sztywny z nałożoną masą dodaną, oraz pręt lub nawet więcej reprezentujące sprężyny łączące tłumik z konstrukcją. Oczywiście robot nie ma sprężyn więc trzeba przyjąć taki przekrój zastępczy np kołowy by był równoważny sprężynie (pomijając wszystkie efekty tłumienia na początku). Możliwe że producent takich tłumików podaje takie charakterystyki, wtedy możesz zdobyć informację w jakim zakresie wartości będziesz się obracał (najpewniej takie systemy pozwalają na strojenie)
4. Oczywiście na początku nie znasz ani wymaganych mas ani sztywności sprężyn. Można to od razu testować w robocie ale może to być bardzo nieefektywne. Nie ma żadnych norm ani gotowych wzorów dla takiej konstrukcji. Można jednak zrobić wstępną analizę układu o dwóch stopniach swobody (jeden stopień "zastępczy" od przęsła kładki i drugi od masy dodanej na sprężynach) i wyznaczyć wymaganą masę i sztywność sprężyn by uzyskać oczekiwaną częstość drgań własnych - patrz Goliński - Wibroizolacja maszyn wirnikowych. Potem sprawdzić to tylko na całym modelu w robocie.
5. Osobiście wydaje mi się, iż nic sensownego nie obliczysz, gdyż wymagane masy mogą być spore (przy założeniu że nie wolno zwiększyć obciążenia) - skoro dociążono kładkę dużą masą płyty betonowej to jakie efekty mogą dać lekkie tłumiki masowe (mimo zmiany schematu dynamicznego konstrukcji)? Ale to oczywisćie trzeba sprawdzić rachunkiem, skoro na zachodzie to czasami stosują może funkcjonuje.

kixar

bez tytulu

Co do tego referatu to wyniki z modelu wahały się w granicach 2,0-2,5 Hz co jest idealnie po środku strefy rezonansu wywoływanego ruchem pieszych. 1,6-2,7 Hz... Według Polskiej Normy i Rozporządzeń kładki dla pieszych powinny mieć częstotliwość drgań własnych nie mniejszą od 3,0 Hz... wiec taka przebudowa odniosła skutek.

Moja praca ma charakter idealistyczny... Mam pokazać ze można inaczej wytłumić...
W swojej magisterce chce się oprzeć na doświadczeniach firmy Gerb... aczkolwiek firma ta trochę mnie olewa ;/
Tutaj ---> [www.wibroakustyka.com.pl] [www.wibroakustyka.com.pl]

stahlbau

bez tytulu

Ten film oraz referat do niego potwierdza raczej to co wcześniej podałem. Faceci nie wykonywali żadnych
szczegółowych obliczeń dynamicznych. Policzyli mesem częstości drgań własnych kłądki bez tłumików. Wybrali sobie 2 pierwsze częstości i założyli 3 tłumiki (dwa dla 1 postaci, jeden dla 2 postaci). Tłumiki przyjęli takie by ich częstości własne były jak najbliższe częstości kładki, a potem po prostu pakietami blach regulowali ich masę tak by najlepiej zestroić z kładką. Poza tym te tłumiki miały dodatkowo elementy tłumiące wiskotyczne, czego w robocie i tak raczej nie zamodelujesz. Przy okazji podali że masa tłumików stanowi 10% masy przęsła czyli tam około 3t. Jeśli do tej starej kladki podwiesisz ok. 3t będzie trzeba sprawdzić jej nośność. Poza tym kładka nad wodą pozwala na założenie mas pod pomostem a tutaj nad drogą można tylko po bokach barierki więc dopuszczlne masy chyba będą mniejsze.
Robisz więc analizę modalną kładki bez tłumików. Uwzględniasz 2 (lub 3) częstości własne. Zakładasz sprężyny i dobierasz masy tak by częstości tłumików były w pobliżu częstości kładki [omega=pierwiatek(k/m) k stała sprężyny m masa]. Model tłumika w robocie tak jak podałem wcześniej. No i teraz pozostaje skorygować masy tak by przy wybranych wymuszeniach amplitudy przemieszczeń były mniejsze niż bez tych mas. Usytuowanie mas: najpewniej 1 na środku ale pozostałe niekoniecznie jak u nich w 1/4 i 3/4 bo to będzie zależeć od postaci własnej kładki.
Pozdr

 
forum » ROBOT Millennium » Dynamika mosu - Tłumiki masowe



GRAITEC Advance Design jest w pełni rozwiniętym i łatwym w obsłudze oprogramowaniem do analizy strukturalnej MES, dedykowanym inżynierom konstruktorom pracującym w środowisku BIM. Daje możliwość projektowania każdego typu konstrukcji, kompleksowych obliczeń statycznych, wraz z wymiarowaniem elementów żelbetowych, stalowych i drewnianych. Wszystko to zgodnie z Eurokodami (posiada Polskie Załączniki Krajowe do Eurokodów) - EC0, EC1, EC2, EC3, EC5 oraz EC8.

CADKON+ BASIC jest skutecznym narzędziem CAD do edycji i przeglądania rysunków, posiada pełną kompatybilność ze wszystkimi formatami DWG. Zapewnia użytkownikom proste, naturalne i ekonomiczne rozwiązanie umożliwiające tworzenie oraz edycję rysunków.