Parametry analiz dynamicznych. Konstrukcje podatne na oddziaływania dynamiczne, do których zalicza się również kładki dla pieszych, wymagają na etapie ich projektowania poświęcenia szerszej uwagi zagadnieniom analiz dynamicznych.
Analizy dynamiczne obejmują na ogół następujące etapy:
Etap 1. Wyznaczenie postaci i częstotliwości drgań własnych konstrukcji
Etap 2. Wyznaczenie krytycznego zakresu częstotliwości drgań własnych
Etap 3. Określenie parametrów analizy Etap 4. Określenie wartości tłumienia drgań konstrukcji
Etap 5. Określenie wartości obciążeń dynamicznych Etap 6. Wyznaczenie amplitud drgań konstrukcji
Etap 7. Ocena amplitud drgań i komfortu użytkowania konstrukcji W dalszej części artykułu przedstawiono charakterystykę poszczególnych etapów pozwalającą wprowadzić czytelnika w złożoną tematykę analiz dynamicznych kładek dla pieszych.
Etap 1. – Wyznaczenie postaci i częstotliwości drgań własnych konstrukcji
Znajomość częstotliwości drgań własnych konstrukcji jest niezbędna do wykonania analiz dynamicznych. W przypadku analiz aerodynamicznych znajomość częstotliwości drgań własnych konstrukcji pozwala m.in. na ustalenie krytycznych prędkości wiatru wywołujących drgania konstrukcji. Przykładowo w celu oceny wystąpienia efektu flatteru (efektu, który doprowadził do zniszczenia mostu Tacoma Narrows w 1940 r.) istotna jest znajomość częstotliwości pierwszej postaci drgań pionowych fV oraz pierwszej postaci drgań skrętnych fT.. W celu uniknięcia efektu flatteru iloraz częstotliwości drgań skrętnych do częstotliwości pionowych drgań giętnych powinien być większy od 2,5 ( fT/fV ≥2,5) [1]. Z uwagi na obszerność zagadnień dotyczących aerodynamiki mostów ich przedstawienie w krótkim artykule nie jest możliwe. Szczegółowe informacje przedstawione są m.in. w pracach [2 i 3]. Przytoczyć jednak warto istotną uwagę przedstawioną w pracy [3], stwierdzającą, że konstrukcje podatne na dynamiczne oddziaływanie wiatru to konstrukcje, których podstawowa częstotliwość drgań własnych jest mniejsza od 1,0 Hz. Znając ten warunek, pamiętać jednak należy, iż odpowiedź dynamiczna konstrukcji nie jest zależna wyłącznie od jej częstotliwości drgań własnych. Innymi słowy: występowanie częstotliwości drgań własnych f < 1,0 Hz n ie oznacza jeszcze obligatoryjnego wzbudzania nadmiernych drgań konstrukcji przez wiatr. Istotną rolę w analizach dynamicznych konstrukcji odgrywają takie parametry, jak masa, sztywność i tłumienie. Rozstrzygnięcie kwestii poziomu drgań konstrukcji wymaga wyznaczenia wartości jej drgań wymuszonych z uwzględnieniem warunków środowiskowych panujących w miejscu budowy obiektu oraz ustalenia krytycznej prędkości wiatru i oszacowania ryzyka jej występowania w miejscu budowy. Jeżeli wyznaczona prędkość krytyczna ma duże prawdopodobieństwo wystąpienia w miejscu budowy, obiekt należy zabezpieczyć przed drganiami poprzez zmianę jego parametrów dynamicznych (masy, sztywności, tłumienia – montaż tłumików drgań) i/lub zmianę jego właściwości aerodynamicznych bądź w ostateczności przeprojektować go, zmieniając przekroje poprzeczne przęseł i ich rozpiętości.
