Modal analysis of structures subject to non-uniform support excitation and comparison with experimental testing

U regijama izloženim čestim potresima, temeljni je problem dinamike konstrukcija ponašanje konstrukcija izloženih pomaku baze konstrukcije, odnosno njenih oslonaca, uslijed potresa. Različita pobuda više oslonaca uvelike utječe na sigurnost i trajnost velikih rasponskih konstrukcija kao što su primjerice dugački mostovi, brane, tuneli i sl. Kod dugačkih mostova kod kojih je udaljenost između oslonaca velika, prostorna promjenjivost potresnog djelovanja ima nepovoljan učinak na seizmički odziv. Posljedica takve pobude može biti otkazivanje rasponskoga sklopa uslijed relativnih pomaka oslonaca. Temeljni cilj dinamičke analize konstrukcija jest odrediti odziv konstrukcije. Taj pojam objedinjuje pomake, brzinu, ubrzanje te unutarnje sile i naprezanja u konstrukciji koja nastaju uslijed vanjske pobude. Budući da već postoje točno definirani, teorijski utemeljeni, postupci pronalaženja dinamičkog odziva konstrukcije uslijed višestruke pobude oslonaca, u ovom istraživanju se njih nastoji potkrijepiti eksperimentom te usporediti u kojoj će se mjeri analitički dobiveni rezultati poklapati s onima dobivenim na temelju eksperimenta. Za dinamičku analizu sustava s n stupnjeva slobode kretanja koristit će se modalna analiza koja se zasniva na postupku razvijanja po vlastitim oblicima. Na temelju proračuna razvijen je algoritam u programskom jeziku Python. U sklopu eksperimentalnog dijela ispitat će se prisilne oscilacije slobodno oslonjene grede s više stupnjeva slobode uslijed pobude koja je zadana pomacima oslonaca.In earthquake-prone regions, the principal problem of structural dynamics is the behaviour of structures subject to displacement of the base of the structure or to support excitation. The so-called multi-support excitation mostly affects larger structures with greater distance between supports, such as long bridges, dams, tunnels etc., playing an important role in their safety and durability. Such effects may result in structural failure due to excessive relative displacements between the supports. The goal of dynamic structural analysis is to determine the dynamic response. This term includes calculating displacements, velocities and accelerations of the nodal points, as well as the intrenal forces. Since can already be found the methods to determine structural response due to multiple support excitation in literature, in this study the results obtained analytically will be compared with the ones provided within experiment. The modal analysis will be used as the method to calculate the dynamic response of multi degree of freedom systems and the algorithm will be developed in the Python programming language. A series of experiments on multi degree of freedom simply supported beam subject to earthquake excitation will be conducted in the laboratory