Większość konstrukcji projektuje się w oparciu o analizę statyczną – zakładającą, że obciążenia działają w sposób stały lub bardzo powoli się zmieniają. W wielu przypadkach to wystarcza. Jednak gdy w budynku pojawiają się źródła obciążeń dynamicznych, klasyczne podejście nie zapewnia pełnego obrazu odpowiedzi konstrukcji na działające obciążenie. W takich sytuacjach konieczne staje się wykonanie analizy dynamicznej konstrukcji.

Statyka a dynamika – zasadnicza różnica
Analiza statyczna pozwala określić naprężenia, odkształcenia i przemieszczenia konstrukcji pod wpływem obciążeń stałych lub bardzo powoli zmieniających się w czasie. 
Analiza dynamiczna idzie krok dalej – bada, jak konstrukcja reaguje na obciążenia zmienne w czasie. Istotne są tu parametry takie jak częstotliwość drgań własnych, częstotliwość siły wymuszającej, sztywność oraz  tłumienie konstrukcji. W przypadku oddziaływań dynamicznych istotna jest nie tylko wielkość siły, ale również częstotliwość jej działania.

Przykład: wyobraźmy sobie strop, na który działa siła punktowa w środku rozpiętości.

• W analizie statycznej obciążenie to zostało uwzględnione jako stała wartość – obliczono ugięcie stropu, wynik przedstawiono na załączonej grafice.

• W analizie dynamicznej siła o tej samej wartości została przyłożona jako obciążenie zmienne w czasie. Gdy częstotliwość działania siły zbliża się do częstotliwości własnej stropu, amplituda drgań gwałtownie rośnie – pojawia się zjawisko rezonansu. W takim przypadku ugięcia mogą być wielokrotnie większe niż te wyznaczone w analizie statycznej, a konstrukcja narażona jest na przyspieszone zużycie. Zjawisko to dobrze ilustruje poniższy wykres, na którym porównano przemieszczenia od obciążenia stałego z przemieszczeniami od obciążenia zmiennego w czasie dla punktu z środka rozpiętości stropu (w którym została przyłożona siła). Na wykresie przedstawiono wyniki od obciążeń dynamicznych dla wartości przyjętego tłumienia 1%, 2% oraz 4%.

Ten prosty przykład pokazuje jak ważne jest prawidłowe uwzględnienie obciążeń w praktyce projektowej. Błędne przyjęcie charakteru obciążenia i umieszczenie go w przypadku statycznym mogłoby w tym przypadku doprowadzić do niedoszacowań efektu oddziaływania, a różnica sięgałaby nawet kilkunastokrotności.

Analiza dynamiczna w praktyce
Analiza dynamiczna znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie obciążenia działają w sposób zmienny w czasie – zarówno cykliczne, jak i impulsowe. Typowe sytuacje obejmują: fundamenty pod maszyny oraz budynki przemysłowe z intensywnie pracującymi urządzeniami technologicznymi.

Ryzyko pominięcia analizy drgań
Jeśli obciążenia dynamiczne nie zostaną prawidłowo uwzględnione, mogą pojawić się poważne konsekwencje. Najczęściej są to: nadmierne drgania i hałas, przyspieszone zużycie materiałów czy zakłócenia w pracy maszyn.

Podsumowanie
Poprawna analiza drgań zwiększa bezpieczeństwo inwestycji i chroni przed kosztownymi naprawami. Dzięki niej można zadbać o komfort wibracyjny użytkowników oraz skuteczną ochronę przed drganiami.

👉Potrzebujesz wsparcia w swoim projekcie? Skontaktuj się z nami.

‣WRÓĆ DO BAZY WIEDZY