Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimal retrofit strategy using viscous dampers between adjacent RC and SMRFs prone to earthquake‑induced pounding

Asgarkhani N., Kazemi F., Jankowski R.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 1

art. no. e7, 2023

EN

Nowadays, retrofitting-damaged buildings is an important challenge for engineers. Finding the optimal placement of Viscous Dampers (VDs) between adjacent structures prone to earthquake-induced pounding can help designers to implement VDs with optimizing the cost of construction and achieving higher performance levels for both structures. In this research, the optimal placement of linear and nonlinear VDs between the 3-story, 5-story, and 9-story Steel and RC Moment-Resisting Frames (SMRFs and RC MRFs) is investigated. It is shown that the pounding phenomenon can significantly affect the seismic performance capacities of buildings during earthquakes, and using VDs can improve the seismic limit-state capacities of buildings for retrofitting purposes. For this goal, the seismic limit-state capacities of both colliding structures were assessed using Incremental Dynamic Analysis (IDA) assuming Near-fault Pulse-Like, Near-fault No-Pulse, and Far-Fault seismic records suggested by FEMA-P695. To perform IDAs, structures were modeled according to the seismic codes using a developed algorithm in Matlab and OpenSees software with the ability to remove a collapsed structure during the analysis. The results present an optimal placement for using VDs between structures and also compare the possible conditions to implement VDs. Using these results, engineers can approximately predict the seismic performance levels of both structures prone to earthquake-induced pounding and their final performance after retrofitting. Finally, retrofitting modification factors were proposed to help designers to predict the limit-state performance levels of retrofitted colliding structures without involving complicated and time-consuming analyses.

2

Mitigating the seismic pounding of multi-story buildings in series using linear and nonlinear fluid viscous dampers

Elwardany Hytham, Jankowski Robert, Seleemah Ayman

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 4

1--16

EN

Seismic-induced pounding between adjacent buildings may have serious consequences, ranging from minor damage up to total collapse. Therefore, researchers try to mitigate the pounding problem using different methods, such as coupling the adjacent buildings with stiff beams, connecting them using viscoelastic links, and installing damping devices in each building individually. In the current paper, the effect of using linear and nonlinear fluid viscous dampers to mitigate the mutual pounding between a series of structures is investigated. Nonlinear finite-element analysis of a series of adjacent steel buildings equipped with damping devices was conducted. Contact surfaces with both contactor and target were used to model the mutual pounding. The results indicate that the use of linear or nonlinear dampers leads to the significant reduction in the response of adjacent buildings in series. Moreover, the substantial improvement of the performance of buildings has been observed for almost all stories. From the design point of view, it is concluded that dampers implemented in adjacent buildings should be designed to resist maximum force of 6.20 or 1.90 times the design independent force in the case of using linear or nonlinear fluid viscous dampers, respectively. Also, designers should pay attention to the design of the structural elements surrounding dampers, because considerable forces due to pounding may occur in the dampers at the maximum displaced position of the structure.

3

The response of three colliding models of steel towers to seismic excitation

Sołtysik B., Jankowski R.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2016

|

Y. 113, iss. 3-B

123--131

EN

A number of past and recent observations have confirmed that collisions between adjacent, insufficiently-separated structures occurring as a result of seismic excitation (structural pounding) may result in serious damage to structural elements and can even lead to their total destruction. This paper summarises the results obtained from a shaking table experimental study which investigated structural pounding between three adjacent models of steel towers. The study included different configurations of towers and distances between the structures. The results of the study confirmed that collisions have a significant influence upon the behaviour of the towers, leading to the increase as well as decrease in the structural response.

PL

Wielokrotne obserwacje potwierdzają, iż zderzenia podczas trzęsień ziemi pomiędzy zbyt blisko sąsiadującymi ze sobą budynkami mogą powodować znaczące zniszczenia elementów konstrukcyjnych, a czasem mogą nawet prowadzić do całkowitego zniszczenia konstrukcji. Niniejszy artykuł przedstawia wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych na stole sejsmicznym dotyczących odpowiedzi zderzających się trzech modeli stalowych wież. W analizie tej uwzględniono różne ustawienie konstrukcji oraz zmieniającą się odległość pomiędzy nimi. Wyniki badań potwierdzają, iż interakcje pomiędzy konstrukcjami mają znaczący wpływ na zachowanie się wież, prowadząc zarówno do wzrostu, jak i redukcji odpowiedzi.

4

Problems of collisions between adjacent steel structures under earthquake excitation

Sołtysik B., Jankowski R.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2016

|

No. 20(1)

147--157

EN

Nowadays, the high level of urbanization forces the engineers to design closely-separated structures and to take into account many factors influencing their response, including collisions between them due to insufficient separation distance during moderate to strong ground motions. Recent observations as well as experimental and numerical investigations have confirmed that interactions between structures may lead to significant damage of structural elements and even to its total collapse. The aim of this paper is to investigate the influence of collisions between three insufficiently separated models of steel structures on structural response under earthquake excitation. The experimental tests as well as numerical analyses have been conducted in the study.

PL

Wieloletnie obserwacje oraz badania eksperymentalne i numeryczne potwierdziły związek wielkości dynamicznego obciążenia z odpowiedzią konstrukcji. Wysoki poziom urbanizacji w XXI wieku zmusza inżynierów do projektowania budynków w coraz większym zagęszczeniu. W wyniku niedostatecznej odległości pomiędzy konstrukcjami oraz w związku z różnymi parametrami dynamicznymi obiektów budowlanych, podczas umiarkowanych i silnych trzęsień ziemi dochodzi do zderzeń pomiędzy konstrukcjami, co prowadzi do zmiany ich odpowiedzi. Interakcje wynikające z obciążeń sejsmicznych prowadzą do zniszczeń w elementach konstrukcyjnych, ale również mogą skutkować całkowitym zniszczeniem budynku. Zderzenia pomiędzy sąsiadującymi konstrukcjami wynikają głównie z niedostatecznej odległości pomiędzy nimi i równocześnie z różnic w parametrach dynamicznych poszczególnych konstrukcji. Różnice w masach czy sztywnościach powodują przesunięte w fazie drgania, te natomiast doprowadzają do zderzeń. Celem niniejszej pracy jest analiza zderzeń pomiędzy modelami trzech stalowych konstrukcji poddanych obciążeniom sejsmicznym. Uzyskane wyniki z badań eksperymentalnych i numerycznych pokazują, iż zderzenia pomiędzy sąsiadującymi konstrukcjami mogą prowadzić do znaczących zmian w ich odpowiedziach. Analizy przeprowadzone w pracy potwierdzają, iż kolizje mogą powodować zarówno zmniejszenie, jak i zwiększenie odpowiedzi konstrukcji.

5

Theoretical and experimental assessment of parameters for the non-linear viscoelastic model of structural pounding

Jankowski R.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2007

|

Vol. 45 nr 4

931-942

EN

Impacts between adjacent structures during earthquakes have been recently intensively studied with the help of different models of the impact force. It has been verified through comparisons that the non-linear viscoelastic model is the most accurate one among them. One of the aims of the present paper is to derive a formula relating the impact damping ratio, as a parameter of the non-linear viscoelastic model, with a more widely used coefficient of restitution. Another aim is to determine the range of the coefficients of restitution and the impact stiffness parameters for different building materials, such as: steel, concrete, timber and ceramics, based on the results of an impact experiment. Both aims are new and original elements of the study in the field of earthquake-induced structural pounding. The results of the analysis show a wide range of the model parameters obtained for various prior-impact velocity and mass values. The use of these parametric values in numerical simulations allows us to study the behaviour of colliding structures with the increased accuracy.

PL

Zjawisko zderzeń pomiędzy sąsiednimi konstrukcjami budowlanymi podczas trzęsień ziemi jest w ostatnim czasie intensywnie badane z wykorzystaniem różnych modeli numerycznych siły zderzenia w czasie kontaktu. Wyniki badań eksperymentalnych pokazują, iż nieliniowy model lepkosprężysty jest najdokładniejszy wśród modeli stosowanych do analizy. Model ten zdefiniowany jest poprzez dwa parametry: liczbę tłumienia zderzenia oraz parametr sztywności zderzenia. Jednym z celów niniejszego artykułu jest wyprowadzenie wzoru na zależność pomiędzy liczbą tłumienia zderzenia a współczynnikiem odbicia, który jest parametrem często stosowanym i opisywanym w literaturze. Kolejnym celem jest wyznaczenie zakresu wartości współczynników odbicia i parametrów sztywności zderzenia dla różnych materiałów budowlanych (stali, betonu, drewna i ceramiki) na podstawie wyników badań eksperymentalnych. Wyniki analizy pokazują szeroki zakres wartości parametrów nieliniowego modelu lepkosprężystego zderzeń otrzymanych dla różnych wartości prędkości zderzenia oraz masy testowanych elementów. Zastosowanie tych wartości w symulacjach numerycznych prowadzi do zwiększenia dokładności uzyskiwanych wyników w analizie zjawiska zderzeń pomiędzy konstrukcjami budowlanymi podczas trzęsień ziemi.

6

Badania dynamiczne modeli konstrukcji budowlanych na stole wstrząsowym

Jankowski R.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2007

|

R. 104, z. 2-B

29-37

PL

Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie wyników badań eksperymentalnych przeprowadzonych na stole wstrząsowym, w trakcie których poddawano wymuszeniom sejsmicznym modele dwóch kolidujących ze sobą wież. Wyniki te wskazują, że zderzenia mogą prowadzić do znacznego wzrostu odpowiedzi konstrukcji, ale mogą mieć również pozytywny wpływ i częściowo wytłumić drgania. Ponadto wyniki badań wykazały istotny wpływ rodzaju materiału, z którego wykonane są elementy kolidujące ze sobą na zachowanie się konstrukcji podczas trzęsień ziemi.

EN

The aim of the paper is to show the results of the shaking table experimental study conduced for pounding between two model towers equipped with colliding elements made of different building materials. The results of the study show that pounding may result in substantial increase of the structural response, however it can also play a positive role by reducing vibrations. Moreover, the results show the considerable influence of the type of material used for colliding elements on behaviour of structures during earthquakes.