Dynamic analysis of passively damped bar structures using visco-elastic layers embedded in nodes

openaccess, Vol. 628 (12) 2024 / poniedziałek, 23 grudnia, 2024

Analiza dynamiczna konstrukcji prętowych tłumionych pasywnie z wykorzystaniem warstw lepko-sprężystych wbudowanych w węzły

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2024.12.01

citation/cytuj: Pawlak Z. M., Yavas C., Pozorski Z. Dynamic analysis of passively damped bar structures using visco-elastic layers embedded in nodes. Materiały Budowlane. 2024. Volume 628. Issue 12. Pages 1-10. DOI: 10.15199/33.2024.12.01

Visco-elastic materials are used to reduce excessive vibrations, in passive damping systems for tall buildings loaded with wind or in seismic areas. This paper considers frame structures at the nodes of which layers of visco-elastic material are used. The proposed approach makes it possible to adopt any rheological model to describe the bonds in the connection and to include in the calculations bonds acting only in selected directions.

Materiały lepko-sprężyste są stosowane w systemach tłumienia pasywnego budynków wysokich, obciążonych wiatrem lub na terenach sejsmicznych w celu redukcji nadmiernych drgań. W artykule analizowane są konstrukcje ramowe, w węzłach których zastosowano warstwy z materiału lepko-sprężystego. Proponowane podejście umożliwia przyjęcie dowolnego modelu reologicznego do opisu więzów w połączeniu oraz uwzględnienie w obliczeniach więzów działających tylko w wybranych kierunkach.
structural nodes; passive damping; visco-elastic layers; rheological models.

węzły konstrukcyjne; tłumienie pasywne; warstwy lepko-sprężyste; modele reologiczne.
  1. Kimbar G. Symulowanie w tunelu aerodynamicznym wpływu wiatru na rozkład obciążenia śniegiem dachów. Budownictwo i Architektura. 2013; 12(2): 119-126
  2. Wani ZR, Tantray M, Farsangi EN, Nikitas N, Noori M, Samali B, Yang TY. A Critical Review on Control Strategies for Structural Vibration Control, Annual Reviews in Control. 2022; https://doi.org/10.1016/j.arcontrol. 2022.09.002
  3.  Buckle IG. Passive control of structures for seismic loads. Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering. 2000; https://doi. org/10.5459/bnzsee.33.3.209-221
  4. Yang F, Sedaghati R, Esmailzadeh E. Vibration suppression of structures using tuned mass damper technology: A state-of-the-art review. Journal of Vibration and Control. 2022; https://doi.org/10.1177/1077546320984305
  5.  Lewandowski R, Litewka P, Łasecka-Plura M, Pawlak ZM. Dynamics of Structures, Frames, and Plates with Viscoelastic Dampers or Layers: A Literature Review. Buildings. 2023; https://doi.org/10.3390/buildings13092223
  6.  Banisheikholeslami A, Behnamfar F, Ghandil M. A beam-to-column connection with visco-elastic and hysteretic dampers for seismic damage control, Journal of Constructional Steel Research. 2016; https://doi.org/10.1016/j. jcsr.2015.10.016.
  7.  D’Aniello M, Montuori R, Nastri E, Piluso V, Todisco P. Parametric Finite Element Study on FREEDAM Beam to Column Joints with Different Details of the Haunch Slotted Holes. Applied Sciences. 2024; https://doi. org/10.3390/app14072770
  8. Yam MCH, Fang C, Lam ACC, Zhang Y. Numerical study and practical design of beam-to-column connections with shape memory alloys, Journal of Constructional Steel Research. 2015; https://doi.org/10.1016/j. jcsr.2014.10.017
  9.  Speicher MS, DesRoches R, Leon RT. Experimental results of a NiTi shape memory alloy (SMA)-based recentering beam-column connection, Engineering Structures. 2011; https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.04.018
  10.  Sekulovic M, Salatic R, Nefovska M. Dynamic analysis of steel frames with flexible connections, Computers & Structures. 2002; https://doi. org/10.1016/S0045-7949(02)00058-5
  11.  Pawlak ZM, Łasecka-Plura M, Żak-Sawiak M. Modal analysis of frame structures with semi-rigid joints and viscoelastic connections modeled by fractional derivatives, Archives of Mechanics. 2023, https://doi. org/10.24423/aom.4206
  12.  Xu Y, He Q, Guo Y-Q, Huang XH, Dong YR, Hu Z-W, Kim J. Experimental and Theoretical Investigation of Viscoelastic Damper by Applying Fractional Derivative Method and Internal Variable Theory. Buildings. 2023; https://doi.org/10.3390/buildings13010239
  13.  Kawashima S, Fujimoto T. Vibration analysis of frames with semi-rigid connections, Computers & Structures. 1984; https://doi.org/10.1016/0045- 7949(84)90206-2
dr hab. inż. Zdzisław Mikołaj Pawlak, prof. PP, Poznan University of Technology, Institute of Structural Analysis
ORCID: 0000-0003-2851-3433
mgr inż. Civan Yavas, Poznan University of Technology, Institute of Structural Analysis
ORCID: 0009-0003-4834-5999
dr hab. inż. Zbigniew Pozorski, prof. PP, Poznan University of Technology, Institute of Structural Analysis
ORCID: 0000-0003-0897-6297

dr hab. inż. Zdzisław Mikołaj Pawlak, prof. PP, Poznan University of Technology, Institute of Structural Analysis
ORCID: 0000-0003-2851-3433

Correspondence address: zdzislaw.pawlak@put.poznan.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2024.12.01

Article in PDF file

Received: 23.09.2024 / Artykuł wpłynął do redakcji: 23.09.2024 r.
Revised: 15.10.2024 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 15.10.2024 r.
Published: 20.12.2024 / Opublikowano: 20.12.2024 r.