This paper deals with a problem about synergy effect in design and engineering. So far a design processing is paralleled to both in Korea, A cooperation between concept design and working plan must be kept up all the way. From three Personally designed footbridges 1 will make clear a total problem for throughout design processing. If we must solve a gaps between technology and art for structural design, we can get an unexpected result. It will be synergy effect between art and technology, design and engineering.
The design of a passive control solution based on tuned mass dampers (TMD's) requires the estimation of the actual masses involved in the undesired vibration. This task may result not so straightforward as expected when the vibration resides in subsets of different structural components. This occurs, for instance, when the goal is to damp out vibrations on stays. The theoretical aspects are first discussed and a design process is formulated. For sake of exemplification, a multiple TMD's configurations is eventually conceived for an existing timber footbridge located in the municipality of Trasaghis (North-Eastern Italy). The bridge span is 83 m and the deck width is 3.82 m.
Raftoyiannis, Ioannis;Konstantakopoulos, Theodore;Michaltsos, George
Coupled systems mechanics
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v.6
no.4
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pp.377-398
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2017
The present paper deals with the influence of the inclination of cables' system on the decrease of the lateral-torsional motion because of dynamic loadings. For this goal, a mathematical model is proposed. A 3-D analysis is performed for the solution of the bridge model. The theoretical formulation is based on a continuum approach, which has been widely used in the literature to analyze such bridges. The resulting uncoupled equations of motion are solved using the Laplace Transformation, while the case of the coupled motion is solved through the use of the potential energy. Finally, characteristic examples are presented and useful results are obtained.
Excessive vibrations can occur in long-span structures such as floors or footbridges due to occupant?s daily activity like walking and cause a so-called vibration serviceability issue. Since 1970s, researchers have proposed many human walking load models, and some of them have even been adopted by major design guidelines. Despite their wide applications in structural vibration serviceability problems, differences between these models in predicting structural responses are not clear. This paper collects 19 popular walking load models and compares their effects on structure?s responses when subjected to the human walking loads. Model parameters are first compared among all these models including orders of components, dynamic load factors, phase angles and function forms. The responses of a single-degree-of-freedom system with various natural frequencies to the 19 load models are then calculated and compared in terms of peak values and root mean square values. Case studies on simulated structures and an existing long-span floor are further presented. Comparisons between predicted responses, guideline requirements and field measurements are conducted. All the results demonstrate that the differences among all the models are significant, indicating that in a practical design, choosing a proper walking load model is crucial for the structure?s vibration serviceability assessment.
Hernandez, Angela;Marichal, Graciliano N.;Poncela, Alfonso V.;Padron, Isidro
Smart Structures and Systems
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v.15
no.4
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pp.931-947
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2015
This paper focuses on the design of an intelligent control system. The used techniques are based on Neuro Fuzzy approaches applied to a magnetorheological damper in order to reduce the vibrations over footbridges; it has been applied to the Science Museum Footbridge of Valladolid, particularly. A model of the footbridge and of the damper has been built using different simulation tools, and a successful comparison with the real footbridge and the real damper has been carried out. This simulated model has allowed the reproduction of the behaviour of the footbridge and damper when a pedestrian walks across the footbridge. Once it is determined that the simulation results are similar to real data, the control system is introduced into the model. In this sense, different strategies based on Neuro Fuzzy systems have been studied. In fact, an ANFIS (Artificial Neuro Fuzzy Inference System) method has also been used, in addition to an alternative Neuro Fuzzy approach. Several trials have been carried out, using both techniques, obtaining satisfactory results after using these techniques.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2003.11a
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pp.263-269
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2003
This paper describes the vibration control using a tuned mass damper(TMD) for the existing footbridge. The footbridge connecting driveway to the Stadium is the simple steel box-girder bridge with the main span length of 44.6m. This footbridge has light weight(=25.3kN/m) and pedestrians walking on the footbridge were found to induce resonance at the fundamental mode of the structure, resulting in unacceptable accelerations in it. Taking into account economical and constructional benefits, TMD was designed to damp the vibrations of the modes next to the natural frequency caused by a pedestrian, with a limitation criteria of vertical amplitude. A set of two 500kgf vertical TMDs was manufactured by KR and installed into the railings next to the central section of this footbridge. The installation of TMDs reduced the peak acceleration in the meeting box to less than 90%. It is hoped that the study will present bridge engineers with a measure of retrofitting footbridges to make them more friendly to users.
Fernando L. Tres Junior;Guilherme F. Medeiros;Moacir Kripka
Steel and Composite Structures
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v.51
no.6
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pp.647-659
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2024
Given the increased interest in enhancing structural sustainability, the current study sought to apply multiobjective optimization to a footbridge with a steel-concrete composite I-girder structure. It was considered as objectives minimizing the cost for building the structure, the environmental impact assessed by CO2 emissions, and the vertical accelerations created by human-induced vibrations, with the goal of ensuring pedestrian comfort. Spans ranging from 15 to 25 meters were investigated. The resistance of the slab's concrete, the thickness of the slab, the dimensions of the welded steel I-profile, and the composite beam interaction degree were all evaluated as design variables. The optimization problem was handled using the Multiobjective Harmony Search (MOHS) metaheuristic algorithm. The optimization results were used to generate a Pareto front for each span, allowing us to assess the correlations between different objectives. By evaluating the values of design variables in relation to different levels of pedestrian comfort, it was identified optimal values that can be employed as a starting point in predimensioning of the type of structure analyzed. Based on the findings analysis, it is possible to highlight the relationship between the structure's cost and CO2 emission objectives, indicating that cost-effective solutions are also environmentally efficient. Pedestrian comfort improvement is especially feasible in smaller spans and from a medium to a maximum level of comfort, but it becomes expensive for larger spans or for increasing comfort from minimum to medium level.
Most of the existing evaluation criteria of vibration serviceability rely on the peak acceleration of the structure rather than that of the people keeping their own body unmoved on the structure who is the real receiver of structural vibrations. In order to accurately assess the vibration serviceability, therefore, a full path assessment approach of vibration serviceability based on vibration source, path and receiver is not only tentatively proposed in this paper, taking the peak acceleration of receiver into account, but also introduce a probability procedure to provide more instructive information instead of a single value. In fact, semi-rigid supported on both sides of the structure is more consistent with the actual situation than simply supported or clamped due to the application of the prefabricated footbridge structures. So, the footbridge is regarded as a beam with semi-rigid supported on both sides in this paper. The differential quadrature-integral quadrature coupled method is not only to handle different type of boundary conditions, but also after being further modified via the introduction of an approximation procedure in this work, the time-varying system problem caused by human-structure interaction can be solved well. The analytical results of numerical simulations demonstrate that the modified differential quadrature-integral quadrature coupled method has higher reliability and accuracy compared with the mode superposition method. What's more, both of the two different passive control measures, the tuned mass damper and semi-rigid supported, have good performance for reducing vibrations. Most importantly, semi-rigid supported is easier to achieve the objective of reducing vibration compared with tuned mass damper in design stage of structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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