Naslov
UTICAJ DINAMIČKOG OPTEREĆENJA VJETRA NA SIGURNOST VISOKIH KONSTRUKCIJA
(EFFECTS OF DYNAMIC WIND LOAD ON SAFETY OF HIGH STRUCTURES)

Autori
Hadžović, Rašid

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Građevinski fakultet

Mjesto
Sarajevo

Datum
13.04

Godina
2011

Stranica
230

Mentor
Peroš, Bernardin

Ključne riječi
Sekundna mjerenja brzina vjetra; intenzitet turbulencije; stacionarnost; ergodičnost; ARIMA modeli; Monte Carlo simulacije; Gumbel-ova distribucija; determinističke i probabilističke metode; statičko i dinamičko opterećenje vjetrom; Fourier-ova transformacija; autokorelaciona funkcija; spektralna gustoća snage – PSD; dinamička analiza konstrukcije; dinamički faktor; indeks pouzdanosti; sigurnost visokih konstrukcija; kalibracija konstrukcija; Eurocode
(Wind speed measuring in seconds; intensisty of turbulence; stationarity; ergodicity; ARIMA models; Monte Carlo simulations; Gumbel distribution; deterministic and probabilistic methods; static and dynamic wind load; Fourier transformation; autocorrelation function; power spectral density – PSD; structural dynamic analysis; dynamic factor; reliability index; safety of high structures; calibration of structures; Eurocode)

Sažetak
U Evropi kao i u svijetu, vjetar je dominantno opterećenje za visoke konstrukcije, a naročito za metalne konstrukcije. Do sada korišteni propisi opterećenja vjetrom imaju deterministički karakter i na konstrukcije djeluju statički. Na području Mostara najjači vjetar zimskog perioda je Bura, koji ima razarajući karakter i veoma ozbiljno može narušiti sigurnost i stabilnost konstrukcija. Disertacija se bavi turbulencijom – dinamičkom karakteristikom vjetra Bure, izraženom intenzitetom turbulencije, odnosno fluktuacijama – odstupanjima vrijednosti brzina vjetra od prosječne brzine vjetra, koje su najznačajniji dio opterećenja vjetra, jer direktno utiču na sigurnost konstrukcije. Posmatrajući zapis brzine vjetra Bure može se primjetiti specifičnost puhanja, jer rijetko koji vjetar ima tolike promjene brzine od minimalne do maksimalne, što upravo predstavlja jedan od razarajućih efekata Bure, koji je istražen u disertaciji. Disertacija je bazirana na mjerenim podacima perioda od 32768 sekundi. Vjetar kao nestacionarni proces je pretvoren u stacionarni, prema preporukama korištenog građevinskog programa NISA. Ergodičnost je potvrđena u disertaciji, a proces je pretvoren u stacionaran modelom ARIMA (2, 1, 1) (1, 1, 1), koji je ujedno poslužio za određivanje prognoziranih brzina vjetra. Normalna distribucija najbolje opisuje mjerene podatke, a Gumbel-ova distribucija je odabrana za proračun maksimalnih udara vjetra za povratni period od 50 godina pomoću probabilističke metode pouzdanosti. Koristeći se prognoziranim brzinama vjetra i proračunate buduće vrijednosti maksimalnog udara, izrađene su tri različite simulacije brzina vjetra, radi utvrđivanja različitih opterećenja vjetra na konstrukciju i način odgovora konstrukcije. Opterećenje vjetra na konstrukcije je određeno na osnovu simuliranih brzina vjetra i definisano kao statičko – zavisno od srednje brzine vjetra i dinamičko – spektralna gustoća snage – PSD dobivena Fourier-ovom transformacijom autokorelacione funkcije. Opterećenja vjetra su određena pomoću programa napravljenog u MATLAB-u. Dat je novi model opterećenja konstrukcije u skladu sa vertikalnim profilom vjetra za obje vrste opterećenja. Odgovor konstrukcije je dobiven pomoću građevinskog software-a NISA, posebno za statičko, a posebno za dinamičko opterećenje po teoriji slučajnih vibracija. Odgovori konstrukcije su dati u obliku horizontalnih pomjeranja tačaka konstrukcije i momenata savijanja sa pripadajućim standardnim devijacijama – RMS u sklopu dinamičkog proračuna. Rezultati dinamičke analize su probabilističkog karaktera i koriste se za određivanje dinamičkih faktora prema Davenport-u i Kareem-u, radi dokazivanja direktne zavisnosti dinamičkih faktora i intenziteta turbulencije, te dinamičkih faktora i prosječnih brzina vjetra. Određen je stepen sigurnosti preko indeksa pouzdanosti konzolnog nosača metalnog dimnjaka cilindričnog oblika zanemarljive mase za tri različite promjenljive i to za prosječnu brzinu vjetra, intenzitet turbulencije i visinu konstrukcije i za svaku od tri simulacije pojedinačno. Dokazano je da konstrukcija veoma brzo gubi upotrebljivost prema jednačinama graničnog stanja upotrebljivosti i nosivost prema jednačinama graničnog stanja nosivosti u slučaju velikih fluktuacija, što nije slučaj prilikom povećanja prosječne brzine vjetra. Potvrđeno je da su za konstrukciju opasnije fluktuacije od prosječnih vrijednosti brzina vjetra. Također, dokazano je da su konstrukcije proračunate prema Privremenim Tehničkim Propisima iz 1964. godine nesigurne i da je potrebno izvršiti kalibraciju istih, a da je upitan kvalitet opterećenja na konstrukcije dimenzionisanih pomoću standarda iz 1991. godine. Obaveza Bosne i Hercegovine je da u što skorije vrijeme izradi NAD (Nacionalni Aplikacioni Dokumenat) za opterećenje vjetra u skladu sa preporukama Eurocode 1. Rezultati istraživanja u disertaciji daju dobru podlogu za pripremu novih propisa opterećenja vjetra u Bosni i Hercegovini, a definisane procedure određivanja opterećenja vjetra i načina opterećenja konstrukcije mogu se koristiti za kalibraciju postojećih konstrukcija i za proračun budućih konstrukcija. Istraživanja također daju kvalitetnu analizu brzina vjetra za efikasno korištenje energije vjetra na odabranim lokacijama Bosne i Hercegovine.

Izvorni jezik
Bos

Znanstvena područja
Građevinarstvo

POVEZANOST RADA