مقاله تحلیلی: کاهش ارتعاشات ناشی از باد در تیرهای روشنایی کم ارتفاع

ارتعاشات ناشی از باد یک مسئله همیشگی در طراحی تیرهای برق بوده است. این ارتعاشات می‌توانند تیرهای برق را به حرکت درآورند، حتی زمانی که هیچ طوفان یا باد شدیدی وجود ندارد. مهندسین این پدیده را با عنوان رزونانس می‌شناسند. زمانی که مقدار و دامنه تغییرش کلی بزرگی از رزونانس وجود داشته باشد، امکان انهدام سازه بسیار بالا می‌رود.

تیرهای برق معمولی کوتاه‌تر از 50 فوت هستند و قطر آن‌ها بین 4 تا 12 اینچ متغیر است و ضخامت دیواره آن‌ها بین 8/1 تا 8/3 اینچ است. این تیرها عموماً از آلومینیوم، فولاد، فایبرگلاس و یا بتن و در شکل‌های متفاوت مانند دایره، مخروطی، مربع، چندضلعی و شیاردار ساخته شده‌اند. توجه این مقاله عمدتاً روی تیرهای آلومینیومی و فولادی است.

رایج‌ترین منبع برای طراحی تیرهای برق، ضوابط استاندارد برای تکیه گاه‌های سازه‌ای در علائم راهنمایی رانندگی، لامپ‌ها و چراغ‌های راهنمایی رانندگی (که عموماً با نام LTS شناخته می‌شود) است. این استاندارد توسط انجمن بزرگراه‌های ایالتی و مقامات سازمان حمل و نقل آمریکا (AASHTO) منتشر شده است. این استاندارد از آنالیز سازه‌ای مرسوم و مفاهیم طراحی تیرهای برق استفاده کرده و یک بخش در ارتباط با خستگی نیز ارائه می‌دهد. AASHTO LTS از نقشه باد، معادلات عمومی فشار باد و متغیرهای مربوط به بارهای طراحی باد استاندارد ASCE 7 بهره می‌گیرد. در AASHTO LTS، متغیرهای فشار باد مانند ضریب درگ و ضریب تند باد به‌ صورت اختصاصی برای سازه‌های لاغر و انعطاف پذیری مانند تیر و علائم تعبیه شده‌اند. این در حالی است که چنین سازه‌هایی از حوزه مباحث ASCE 7 خارج است. هرچند، LTS راهنمایی‌های کمی در ارتباط با استفاده از میراگر به عنوان یک وسیله مؤثر در کاهش لرزش ارائه کرده است. به طور کلی، معیارهای خستگی در LTS برای بررسی مقاومت در برابر خستگی جنبه‌های مختلف تیر با مقایسه تنش‌های ایجاد شده توسط انواع مختلفی از لرزش‌های تولید شده توسط باد (تندبادهای طبیعی، گردابه، سرعت‌های بالا و غیره) با دامنه ثابتی از حد خستگی (CAFL) استفاده می‌شوند. در LTS لزومی به استفاده از معیارهای خستگی برای تیرهای روشنایی کوتاه و علائم نیست، هرچند تدوین ضوابطی برای در برگیری تمامی تیرها صرف‌نظر از اندازه آن‌ها، اخیراً مورد توجه قرار گرفته است. اعتقاد بر این است که با استفاده از میراگر مناسب، اکثر مسائل حرکتی در تیرهای کوتاه قابل حل هستند. یک راه حل مرسوم برای طرحی که دران خستگی لحاظ نشده است، افزایش اندازه و سختی تیر برای برآورده نمودن ضوابط مورد نیاز می‌باشد. این راه برای ارضای ضوابط خستگی، تیرهایی فوق‌العاده محافظه کارانه از منظر مقاومتی ایجاد می‌کند. افزایش سختی موجب حل مشکلات تغییر شکل در یک مود لرزشی خاص می‌شود. هرچند با افزایش فرکانس‌های طبیعی تیر، مود نوسان دیگری ممکن است با انرژی باد کافی تحریک شده و موجب تخریب گردد، در حالی که قبلاً انرژی باد در این مود حداقل بود.

دریافت فایل کامل مقاله:

damping_wind-induced_vibrations_on_low-level_lighting_poles.pdf

منبع :+

ترجمه شده توسط تیم خبری 808  

اگر دوست دارید به تیم خبری 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.