OPOZORILNA TABLA / SIGNBOARD

Povzetek:

V tem poročilu se nahaja program, ki za podano referenčno vetrovno področje v Sloveniji izdela trdnostni preračun OPOZORILNE TABLE za montažo ob cesti. Iz poročila pa je razviden tudi celoten potek od same zasnove do končne izvedbe tega programa, ki je oddan kot seminarska naloga pri predmetu OPK na fakulteti za strojništvo -Univerza v Ljubljani.

Abstract:

This report includes a programming code that calculates signboard stands that depend on wind references in Slovenia and size of the signboard. Through the seminar you will recognize the whole process structure of the program realization. This seminar has been made as a homework for school subject named Construction basics and procedures at the Faculty of Mechanical Engineering - University of Ljubljana (Slovenia).

Navodilo naloge:

Izdelaj program, ki bo za podano referenčno vetrovno področje v Sloveniji izdelal trdnostni preračun opozorilne table za montažo ob cestah. Nosilca table naj bosta okrogla ali kvadratna. Glej 10.4.4 v SIST ENV 1991-2-4. Faktor vitkosti ψ_λ izra;čunajte z ;φ=1.

Uvod:

Opozorilne table so dan danes nepogrešljiv dejavnik sodobnega življenja. Njihova uporaba dobiva vse večje razsežnosti npr. kot opozorilni znaki v cestnem prometu, kot reklamni panoji v komercialne namene, kot oznake krajev, mest, ulic... To seminarsko nalogo pa sem izbral zato, ker se v njej srečujem s konstrukcijskimi prijemi pri katerem imajo določen vpliv vremenske razmere predvsem veter. Takšni računalniški programi bodo v sodobnem konstruiranju vse bolj uporabni, saj je vsakokratno ponovno preračunavanje in iskanje podatkov zelo zamuden postopek.

Matematične osnove:

Oznake:

š - širina table
v - višina table
v_ref - hitrost vetra
C_d - dinamični faktor
ρ - gostota zraka (=1.25 kg/m³)
Z_g - oddaljenost table od tal
Z_e - oddaljenost oprijemališča sile od tal

Izračun sile vetra

A_ref = v * š
q_ref = ρ * v_ref/2
C_f = 2.5 * ψ_λ
Z_e = Z_g + v/2
F_W = q_ref * Z_e * C_d * C_f * A_ref

Trdnostni preračun:

F_x = F_W/2
M_max = F_x * Z_e
σ_max = M_max/W_min≤σ_dop

Aproksimacija grafa

Diagram vitkosti:

y = ax² + bx + c
0.6 = a + b + c
0.69 = 100a + 10b + c
0.95 = 10000a + 100b +c

Rešitev sistema enačb s tremi neznankami

Postopek:

Od druge enačbe odštejemo prvo.
Od tretje enačbe odštejemo prvo.
Enačbo iz prvega koraka množimo z 11.
Enačbo iz tretjega koraka odštejemo od enačbe iz drugega koraka. Rezultat je vrednost a.
Vrednost a vstavimo v enačbo iz prvega ali drugega koraka. Rezultat je vrednost b.
Obe dobljeni vrednosti vnesemo v eno izmed osnovnih enačb. Rezultat je vrednost c.

Končna enačba aproksimacije grafa se glasi:

y = -0.00007x² + 0.01079x + 0.58928

Vrednost x določa razmerje med večjo in manjšo stranico table.

Dobljena vrednost y pa je iskani koeficient ψ_λ.

Razčlenitev problema na faze:

Karta za geografsko razdelitav Slovenije po vetrovnih conah (po standardu SIST ENV 1991-2-4)

Po tej karti določimo referenčno hitrost vetra, ki bo deloval na tablo.
Graf

Po standardu SIST ENV 1991-2-4 je enačba za izračun sile vetra podana kot:

-F_W = q_ref * Z_e * C_d * C_f * A_ref

Posamezni koeficient (prav tako določeni z istim standardom) pa so:
-A_ref = višina * širina; - referenčna površina table
-Z_e = Z_g + višina/2. - prijemališče sile vetra
-Z_g >= višina/4 - min postavitvena višina table
-q_ref = ρ * v_ref/2
-C_d = 1.2 -dinamični faktor (definiran po standardu SIST ENV 1991-2-4 10.4.4 kot 1.2)
-C_f = 2.5 * ψ_λ - aerodinamični koeficient
Faktor ψ_λ prav tako določimo po standardu SIST ENV 1991-2-4 in ga odčitamo iz diagrama (glej matematične osnove-diagram vitkosti).
V nalogi sem ta problem rešil z aproksimacijo funkcije grafa-glej matematične osnove

V nadaljevanju sledi trdnostni preračun katerega sem izdelal predavanjih iz Tehniške mehanike I.
In sicer:
-najprej sem izračunal maksimalni moment
M_max = F_W*Z_e /2
-Nato pa sem določil še minimalni odpornostni moment:
-varnostni koeficient za I-obremenitveni primer je 1.5 (sem sodijo sila teze, koristna obremenitev,..)
-varnostni koeficient za II-obremenitveni primer pa je 1.33 (sem sodi sila vetra)
W_min= M_max/σ_dop

Vrste profilov katere lahko izberemo:
Profila

Program za izračun opozorilne table:

Signboard width: [m]
Signboard height: [m]

References hight: [m]

Profile form:
Cylinder (pipe); Square (pipe)

Wind area in Slovenia:
Zone A (Vref,0 = 25 m/s)
Zone B(Vref,0 = 30 m/s)
Zone C(Vref,0 = 30 m/s)

	ISO DIN JUS
Choose a material:

Rt02:
Safety coef. I:
Safety coef. II:

Results and profile[mm]:

Zaključek:

Naloga je narejena po določenem standardu, vendar pa v poročilu ni objavljenih grafov in skic iz standarda, ker je to protizakonito. Sam program deluje po matematičnih enačbah prevzetih iz statike in trdnosti ter operira z bazo podatkov katero sem prevzel po določenih katalogih in jo nekoliko predelal. Program je narejen na osnovah samega konstruiranja in se ne spušča v podrobnosti. Tudi baza podatkov ne zajema vseh razpoložljivih podatkov ampak samo tiste kateri so nekako smiselni za tak obseg naloge. Kajti z večanjem baze podatkov in s spuščanjem v podrobnosti konstruiranja bi se obseg naloge bistveno povečal, kar pa ni bil namen te vaje. Namen vaje je bil spoznavanje in uporaba označevalnega jezika HTML in programskega jezika JAVASCRIPT ter razčlenitev nekega problema na posamezne faze in to realizirati.

Literatura:

Slovenski standard SIST ENV 1991-2-4
Predavanja iz Tehniške mehanike I ( J. Stropnik )
TRDNOST-Predpisi in tabele za statično-trdnostne preračune linijskih konstrukcij ( J. Stropnik, A. Mihelič )
Predavanja in vaje iz OPK ( J. Duhovnik )
http://www.lecad.uni-lj.si/~kolsek/ ( Dostopni dokumenti )
Kravtov strojni�ki prirp�nik ( B. Kraut )