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An analytically derived lumped-impedance model for the dynamic behaviour of a watertower

Ein analytisch abgeleitetes „lumped-impedance“-Modell für das dynamische Verhalten eines Wasserturms

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Summary

An analytical model is derived for the dynamic behaviour of a liquidcontaining structure such as a watertower. The watertower is composed of a liquidcontaining tank supported by a slender column.

In the frequencyband of interest continuous models for the liquid and the support are analytically simplified to lumped-impedance systems using convergence and frequency considerations. Coupling both subsystems, taking into account the tankparameters, leads to a ninth order model describing the translational as well as rotational harmonic response of the tower. Measurements on a scale model confirm the theoretical model.

übersicht

Ein analytisches Modell für das dynamische Verhalten einer mit Flüssigkeit gefüllten Konstruktion, wie zum Beispiel eines Wasserturms, wird abgeleitet. Der Turm besteht aus einem mit Flüssigkeit gefüllten Tank, der von einer schlanken Säule unterstützt wird.

Im interessierten Frequenzband werden stetige Modelle für die Flüssigkeit und die Unterstützung mit Hilfe von Konvergenz- und Frequenzbetrachtungen analytisch zu „lumped-impedance“-Systemen vereinfacht. Rücksicht nehmend auf die Tankparameter, führt die Kopplung beider Subsysteme zu einem Modell neunter Ordnung, das die harmonische Bewegung des Turms sowohl im Hinblick auf Translation wie Rotation beschreibt. Messungen an einem verkleinerten Modell bestätigen die theoretischen Ergebnisse.

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  1. Dept. of Civil Engineering, Technical University Delft, P. O. Box 5048, NL-2600, GA Delft, Netherlands

    H. A. Dieterman

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  1. H. A. Dieterman
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Dieterman, H.A. An analytically derived lumped-impedance model for the dynamic behaviour of a watertower. Ing. arch 56, 265–280 (1986). https://doi.org/10.1007/BF00542478

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