ISSN:
1572-9648
Keywords:
Linear and nonlinear responses
;
Peak factor
;
Wind engineering
;
Structural dynamics
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
,
Physics
Notes:
Abstract Abstract. Wind forces on structures that can be considered stiff are usually calculated by using the so-called gust factor G that magnifies the effects of the statical part of the wind speed U. In the expression of G a peak factor g is introduced to account for the maxima of the response dynamical displacement X d(t),which is a zero mean stationary Gaussian process. The peak factor is derived by assuming that the upcrossings of a given level are a Poisson process, which is deemed very conservative by several authors. Thus, other ways for computing g are proposed herein, preserving its classical definition. They are: (1) the use of the envelope of the response process; (2) the solution of the backward Kolmogorov equation; (3) the use of some approximate formulae such as those by Preumont, Lutes et al., and Vanmarcke. The theoretical models are applied to the response of a linear SDOF oscillator for two values of the ratio of critical damping. In the last part of the paper a nonlinear response, that of a Duffing oscillator, is considered and the problem of the peak factor for this nonlinear case is attacked by using the stochastic averaging of energy envelope. The results of the various approaches are compared with those obtained by numerical simulation. Sommario. Le azioni del vento sulle strutture sono ordinariamente calcolate amplificando gli effetti della velocità media, quantità statica, per mezzo del fattore di raffica (o dinamico) G. Nell'espressione di quest'ultimo è presente il fattore di picco g, introdotto allo scopo di tenere in conto i massimi dello spostamento dinamico X d(t), che è un processo gaussiano stazionario a media nulla. Tale fattore di picco è calcolato ipotizzando che gli attraversamenti di un certo livello da parte diX d(t)siano un processo di Poisson, ipotesi ritenuta conservativa da molti autori. Nel presente lavoro si propongono altri modi per calcolare g: (1) mediante l'inviluppo del processoX d(t);(2) risolvendo l'equazione all'indietro di Kolmogorov; (3) mediante l'impiego di formule ap- prossimate (Preumont, Lutes et al., Vanmarcke). I metodi proposti sono applicati al caso di un oscillatore semplice. Successivamente si propone un metodo per determinare il fattore di picco per una risposta non lineare, quella dell'oscillatore di Duffing, pervenendo al risultato cercato mediante la soluzione dell'equazione di Fokker-Planck per la funzione di densità di probabilità dell'energia meccanica dell'oscillatore. I risultati ottenuti sono confrontati con la simulazione numerica.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1023/A:1004363501379
Permalink
