Mathias Clobes

Unsteady buffeting wind loads in the time domain and their effect on the life-cycle prediction of guyed masts

For predicting the life-cycle of guyed structures under turbulent wind loads, a model-chain has to be applied including models for: wind-loading; mechanical behaviour of the structure; and fatigue analysis. Each model affects the predicted lifetime. Unsteady wind load models in the frequency domain require a linearisation of the structures nonlinearities due to the sagging cables. Quasi-steady models for the wind loading in the time domain lead to forces that correspond to measurements only in high winds. This paper gives an overview of the identification of complex aerodynamic admittances in full-scale measurements. Aerodynamic impulse response functions in combination with nonlinear numerical simulations of guyed masts in the time domain under turbulent wind are used for a life-cycle analysis. The results indicate a reduction of the predicted damage compared with common quasi-steady simulations of buffeting wind loads.

A Refined Analysis of Guyed Masts in Turbulent Wind

Frequent wind events with moderate wind velocities are usually crucial for the fatigue of slender structures. In these events, the shape of the wind profiles often differs from common assumptions. In order to examine the effects arising from that, a guyed mast with a circular pole subjected to different realistic wind profiles is analyzed in the time domain. For this, an unsteady transfer model for the buffeting wind loads and, simultaneously, a simulation of the vortex excitation considering lock-in effects are applied. The wind-induced loads are derived from numerically generated, turbulent wind fields, whose properties are verified with full-scale wind data recorded at the 344 m data acquisition tower Gartow. The results of the dynamic analysis show a strong dependency of the stress resultants on the shape of the wind profile. The maximum lateral tip deflection and, hence, the maximum bending moment are obtained for the constant profile, as this profile produces the longest dwell period in the lock-in region. Contact person: A. Willecke, Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig Institute of Steel Structures, Beethovenstraße 51, 38106 Braunschweig, Germany Phone +49 (0)531 / 391-3375, Fax +49 (0)531 / 391-4592 E-mail a.willecke@is.tu-braunschweig.de A refined analysis of guyed masts in turbulent wind M. Clobes, A. Willecke, U. Peil Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig Institute of Steel Structures, Beethovenstraße 51, 38106 Braunschweig, Germany m.clobes@is.tu-braunschweig.de, a.willecke@is.tu-braunschweig.de, u.peil@is.tu-braunschweig.de

Einfluss der Wellengeschwindigkeit auf die Erdbebenbeanspruchung abgespannter Maste

Bei einer Tragwerksanalyse fur den Lastfall Erdbeben wird ublicherweise angenommen, dass die verschiedenen Fundamentpunkte des Tragwerkes durch eine steife Basis verbunden sind. Diese Annahme ist nur gerechtfertigt, wenn die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle so gros ist, dass der sich aus der raumlichen Distanz ergebende Zeitversatz klein ist, verglichen mit den Schwingungsperioden relevanter Schwingungsmoden. Bei abgespannten Masten kann die raumliche Distanz der Fundamentpunkte mehrere hundert Meter betragen. In diesem Beitrag wird uber numerische Untersuchungen zum Einfluss der Wellengeschwindigkeit auf die Beanspruchung eines abgespannten Mastes berichtet. Es zeigt sich fur den Fall des Mexiko-Erdbebens von 1985, dass sich die Beanspruchungen mit abnehmender Wellengeschwindigkeit tendenziell verringern, verglichen mit der Annahme simultaner Erregung aller Basispunkte.