Konstruktor budowlany

zaciekawiony

Dzień dobry.

Zarejestrowałem się tutaj aby zapytać o sprawę która mnie nurtuje. Nie jestem specjalistą w tej dziedzinie, a tymczasem chciałbym oszacować jaka jest siła wiatru (prędkość lub natężenie dynamiczne) potrzebne do tego aby przewrócić wagon kolejowy.
Szacunek jest mi potrzebny do tego aby ocenić pewne stare wyliczenia na jakie się natknąłem. W tamtym przypadku autor szacował siłę wiatru dla rzeczywistego przypadku wykolejenia nieruchomego wagonu pod wpływem bardzo silnego wiatru. Wyprowadził warunek wykolejenia i stąd wzór którym policzył z jaką siłą musiał działać wiatr aby przewrócić wagon. Jak jednak zauważyłem, użył bardzo uproszczonego modelu, w którym widzę błędy - założył po prostu, że całe oddziaływanie wiatru na przeszkodę to siła parcia na ścianę boczną, nie brał pod uwagę siły ssącej po stronie zawietrznej. Dodatkowo w sytuacji gdy wagon zaczął się przechylać, wiatr zaczął oddziaływać na niego także od spodu. Zastanawiając się dostrzegam też, że przechylanie się pchanego wagonu zmienia kąt z jakim powierzchnie boczne oddziałują z wiatrem. No i po przekroczeniu pewnego przechyłu krawędź koła spadnie z szyny co ma wpływ na to czy wagon się przewróci.

Nie chcę robić szczegółowych obliczeń tylko przeprowadzić wystarczająco realistyczny szacunek siły wiatru potrzebnej do tego aby takie zdarzenie miało miejsce. No i w tym cały problem że się na tym po prostu nie znam.

Z innych opisów tego zdarzenia, szkód jakie wywołał wiatr wynika mi, że szacunek na jaki się natknąłem zawyżył prędkość wiatru o jakieś 40%, ale samo wyliczenie niedostatków modelu obliczeniowego to jeszcze trochę za mało.

manolo

Jest informacja na ten temat w p.9.3.3 normy mostowej PN-85/S10030.
Mówi ona aby przyjąć pole parcia jako prostokąt o nieograniczonej długości i wysokości 3,0m, z wypadkową na wysokości 2,0m powyżej główki szyny.

W obliczeniach stateczności należy założyć tabor kolejowy nieobciążony ("pusty") o ciężarze 13kN/m.
I w końcu - ciśnienie wiatru 1,25kN/m2.

Edit:
To tyle jeśli chodzi o teorię zgodną z normą.
Jeśli chcesz wiedzieć jak mocno musi "dmuchnąć" żeby przewrócić wagon potrzeba więcej konkretów - jaki to skład (jego ciężar), czy załadowany (jeśli tak to jaki ciężar z załadunkiem), wysokość składu, czy to skład normalnotorowy.
Na podstawie tych informacji liczymy "wprost" moment utrzymujący względem osi obrotu, tj zawietrznej główki szyny. Moment wywracający musi być większy od utrzymującego, więc z tego warunku wyciągamy siłę.

A efekty dodatkowe (po przechyleniu)? Nie do zrobienia w sposób uproszczony - zbyt wiele czynników dodatkowych, sama geometria elementów składu uniemożliwia zrobienie tego dokładnie. Z resztą wg mnie nie będzie miało to znaczącego wpływu.

zaciekawiony

Dziękuję. Obawiam się, że norma pokazująca jak uwzględnić parcie wiatru na tabór w obciążeniu przęsła zbytnio mi się nie przyda. Generalnie dane na temat wagonu, jego masy, wysokości, położenia środka ciężkości itp. mam, tylko nie wiem jak to przeliczyć aby przeliczyć siłę wykolejającą na prędkość wiatru tak, uwzględnić nie tylko parcie na stronę odwietrzną ale też ssanie po zawietrznej.
Jak wspominałem obliczenia na jakie się natknąłem dla tego przypadku uwzględniły tylko ten pierwszy efekt i szacunkowa prędkość wiatru wyszła gigantyczna, o jakieś 40% za duża.

focusdg

zaciekawiony

A to ssanie nie działa w przyrodzie?