ALL 12 CHAPTERS COVERED
SOLUTIONS MANUAL
, 2.................................................................................................................................. 1
4 9
5 25
6 41
8................................................................................................................................ 51
9................................................................................................................................ 61
10 ............................................................................................................................... 65
11 ............................................................................................................................... 79
12 ............................................................................................................................... 91
@
@sseeisism
micicisisoolalatitoionn
, Chapter 2
Spring constant, k The change in the force per unit length change of the spring.
Coefficient of subgrade reaction, k:
k
Spring constant divided by the foundation contact area, k
A
Undamped natural circular frequency: n rad/s
W
where m = mass =
g
Undamped natural frequency: f n (in Hz)
2 m
Note: Circular frequency defines the rate of oscillation in term of radians per unit
time; 2π radians being equal to one complete cycle of rotation.
Period, T: The time required for the motion to begin repeating itself.
n
Resonance: Resonance occurs when 1
Critical damping coefficient: cc 2 km
W
where k = spring constant; m = mass =
g
c c
Damping ratio: D =
cc 2 km
where c = viscous damping coefficient; cc = critical damping coefficient
Damped natural frequency:
d n 1 D2
fd 1 D2 fn
@ 1
@sseeisismm icicisisoolalatitoionn
© 2017 Cengage Learning®. May not be scanned, copied or duplicated, or posted to a publicly accessible website, in whole or in part.
, Weightofmachine+ foundation,W=400 kN l. l. l. l. l. l. l. l. l.
Spring constant, k = 100,000 kN/m l. l. l. l. l.
W l . 400 l. kN
Massof the machine + foundation,m =
l. l. l. l. l. l. l.
= l . = 40.77
l.
g 9.81 m s2
Natural frequency of undamped free vibration is [Eq. (2.19)]
l. l. l. l. l. l. l. l.
1 k
fn = =
2 2
l. l.
l .
m 40.77
1 l . 1 l . l .
From Eq. (2.18), T l. l. l. l .
= = l.
= fn l. 7.88
Weightofmachine+ foundation,W=400 kN l. l. l. l. l. l. l. l. l.
Spring constant, k = 100,000 kN/m l. l. l. l. l.
Static deflection of foundation is [Eq. (2.2)]
l. l. l. l. l. l.
z l . 400
4103m = l. l. .l l. l.
W 100,000
l.
s
k
Externalforce to which thefoundation is subjected, Q 35.6sint kN
l. l. l. l. l. l. l. l. l. l. l. l.
f = 13.33 Hz
l. l. l.
Weightofthemachine +foundation,W= 178 kN Spring
l. l. l. l. l. l. l. l. l. l.
constant, k = 70,000 kN/m
l. l. l. l. l.
For this foundation, let time t = 0, z = z0 = 0, z=v0 = 0
l. l. l. l. l. l. l. l. l. l.
l.
l. l. l. l.
l.
l.
W l . 178 l . kN
Mass of the machine + foundation, m = l. l. l. l. l. l. l. l. = 18.145
l.
=
9.81 m s2
g
k
n l. = 62.11 rad/s l. l.
m
2 2
T
l . l . l . l.
l. l. l. = l.
n 62.11
The frequencyof loading, l. l. l. l . f = 13.33 Hz
l. l. l.
2f 2(13.33) 83.75rad/s
l. l. l. l. l. l. l. l. l.
@ 2
@sseeisismm icicisisoolalatitoionn
© 2017 Cengage Learning®. May not be scanned, copied or duplicated, or posted to a publicly accessible website, in whole or in part.
SOLUTIONS MANUAL
, 2.................................................................................................................................. 1
4 9
5 25
6 41
8................................................................................................................................ 51
9................................................................................................................................ 61
10 ............................................................................................................................... 65
11 ............................................................................................................................... 79
12 ............................................................................................................................... 91
@
@sseeisism
micicisisoolalatitoionn
, Chapter 2
Spring constant, k The change in the force per unit length change of the spring.
Coefficient of subgrade reaction, k:
k
Spring constant divided by the foundation contact area, k
A
Undamped natural circular frequency: n rad/s
W
where m = mass =
g
Undamped natural frequency: f n (in Hz)
2 m
Note: Circular frequency defines the rate of oscillation in term of radians per unit
time; 2π radians being equal to one complete cycle of rotation.
Period, T: The time required for the motion to begin repeating itself.
n
Resonance: Resonance occurs when 1
Critical damping coefficient: cc 2 km
W
where k = spring constant; m = mass =
g
c c
Damping ratio: D =
cc 2 km
where c = viscous damping coefficient; cc = critical damping coefficient
Damped natural frequency:
d n 1 D2
fd 1 D2 fn
@ 1
@sseeisismm icicisisoolalatitoionn
© 2017 Cengage Learning®. May not be scanned, copied or duplicated, or posted to a publicly accessible website, in whole or in part.
, Weightofmachine+ foundation,W=400 kN l. l. l. l. l. l. l. l. l.
Spring constant, k = 100,000 kN/m l. l. l. l. l.
W l . 400 l. kN
Massof the machine + foundation,m =
l. l. l. l. l. l. l.
= l . = 40.77
l.
g 9.81 m s2
Natural frequency of undamped free vibration is [Eq. (2.19)]
l. l. l. l. l. l. l. l.
1 k
fn = =
2 2
l. l.
l .
m 40.77
1 l . 1 l . l .
From Eq. (2.18), T l. l. l. l .
= = l.
= fn l. 7.88
Weightofmachine+ foundation,W=400 kN l. l. l. l. l. l. l. l. l.
Spring constant, k = 100,000 kN/m l. l. l. l. l.
Static deflection of foundation is [Eq. (2.2)]
l. l. l. l. l. l.
z l . 400
4103m = l. l. .l l. l.
W 100,000
l.
s
k
Externalforce to which thefoundation is subjected, Q 35.6sint kN
l. l. l. l. l. l. l. l. l. l. l. l.
f = 13.33 Hz
l. l. l.
Weightofthemachine +foundation,W= 178 kN Spring
l. l. l. l. l. l. l. l. l. l.
constant, k = 70,000 kN/m
l. l. l. l. l.
For this foundation, let time t = 0, z = z0 = 0, z=v0 = 0
l. l. l. l. l. l. l. l. l. l.
l.
l. l. l. l.
l.
l.
W l . 178 l . kN
Mass of the machine + foundation, m = l. l. l. l. l. l. l. l. = 18.145
l.
=
9.81 m s2
g
k
n l. = 62.11 rad/s l. l.
m
2 2
T
l . l . l . l.
l. l. l. = l.
n 62.11
The frequencyof loading, l. l. l. l . f = 13.33 Hz
l. l. l.
2f 2(13.33) 83.75rad/s
l. l. l. l. l. l. l. l. l.
@ 2
@sseeisismm icicisisoolalatitoionn
© 2017 Cengage Learning®. May not be scanned, copied or duplicated, or posted to a publicly accessible website, in whole or in part.