Study of the seismic behavior of steel buildings with a 1/6 scale model and shaking table tests

Abstract

This thesis summarizes the design, construction and instrumentation of a 1/6 scale model of a steel structure typically used in commercial buildings in Puerto Rico, and the evaluation of methods to upgrade its performance when subjected to earthquake motions, based on the use of different combinations of a pulley device that dissipates energy through friction, and two auxiliary masses, allowed to impact with the ground. In order to evaluate the effectiveness of the proposed alternatives, Snap-Back Tests and Simulated Earthquake Tests were conducted on a SDOF system and on the scale model with and without the devices. Significant reductions in the accelerations and displacements of critical nodes of the scale model, and on the bending moments at the bottom of the central columns were produced when friction effects were fully developed, without collision of the auxiliary masses.

Esta tesis presenta el diseño, construcción e instrumentación de un modelo a escala 1/6 de una estructura de acero típicamente utilizada en edificios comerciales en Puerto Rico, y la evaluación de métodos para mejorar su respuesta a terremotos, basados en la utilización de una combinación de un sistema de poleas, que disipa energía a través de fricción, y de dos masas auxiliares, que pueden impactar con el suelo. Para evaluar la efectividad de las alternativas propuestas se ejecutaron ensayos del tipo Liberación-Rápida y de Simulación de Terremotos en una mesa vibradora, sobre un sistema de un grado de libertad y sobre el modelo a escala. Se observó que las mayores reducciones en las aceleraciones y desplazamientos de los nodos más críticos, y en los momentos flectores en la parte inferior de las columnas centrales se produjeron cuando los efectos de fricción en las poleas se desarrollaron completamente, independientemente del comportamiento de las masas auxiliares.