Μη Γραμμική Δυναμική Ανάλυση Πυλώνα Ανεμογεννήτριας

Περίληψη

Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται συνοπτικά εξελιγμένη μεθοδολογία βασισμένη στη θεωρία δοκού για τη μη γραμμική δυναμική ανάλυση πυλώνων ανεμογεννητριών, τυχαίας μεταβλητής διατομής, εδραζόμενων είτε επί επιφανειακού θεμελίου είτε επί μονοπασσάλου. Το σύστημα ανεμογεννήτριας-θεμελίωσης υποβάλλεται σε μετρίως μεγάλες μετακινήσεις και σε τυχούσες συνοριακές συνθήκες, ενώ λαμβάνονται υπόψη φαινόμενα κινηματικής και αδρανειακής αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής. Η ανεμογεννήτρια υπόκειται στη συνδυασμένη δράση τυχούσας εγκάρσιας δυναμικής πίεσης ανέμου και φόρτισης λόγω σεισμικής διέγερσης, ενώ επίσης λαμβάνεται υπόψη η αξονική φόρτιση που προκύπτει από το ίδιο βάρος του πυλώνα και του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού.

Προκειμένου να ληφθεί υπόψη η δυναμική φύση του ανέμου, κατασκευάστηκαν τεχνητές χρονοϊστορίες δυνάμεων με εφαρμογή της Θεωρίας Στοιχείου Πτερυγίου (Blade Element Momentum Τheory), ενώ, προκειμένου να παραχθούν οι χρονοϊστορίες σεισμικής φόρτισης, χρησιμοποιήθηκε η θεωρία μονοδιάστατης διάδοσης διατμητικών κυμάτων (1-D shear wave propagation). Στην περίπτωση επιφανειακής θεμελίωσης, το σύστημα εδάφους-θεμελίωσης προσομοιώνεται από ισοδύναμα εγκάρσια και στροφικά ελατήρια, ενώ στην περίπτωση θεμελίωσης με μονοπάσσαλο, το σύστημα αντιμετωπίζεται ως δοκός-επί-εδάφους με αντίστοιχα εγκάρσια ελατήρια και αποσβεστήρες κατά μήκος της δοκού.

Στo πλαίσιo της παρούσας εργασίας, πραγματοποιήθηκε εκτεταμένη μελέτη σε σύστημα πυλώνα-θεμελίωσης ανεμογεννήτριας, όπου ο πυλώνας υποβάλλεται στις παραχθείσες χρονοϊστορίες φόρτισης ανέμου και η θεμελίωση σε καταγεγραμμένα επιταχυνσιογραφήματα από σεισμικές διεγέρσεις. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την προτεινόμενη μεθοδολογία συγκρίθηκαν με αυτά που προκύπτουν από εμπορικό πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχειών, καταδεικνύοντας την αξιοπιστία και την αποτελεσματικότητα της μεθόδου, καθώς και τη σημαντική επιρροή των μη γραμμικών φαινομένων στη δυναμική απόκριση ανεμογεννητριών.