A variable damping semiactive device for control of the seismic response of buildings

Abstract

This dissertation proposes a new semiactive device, composed of two fixedorifice viscous fluid dampers installed in the form of V whose top ends are attached to the upper floor and their lower ends to a point that can move along a vertical rod. The mechanism is termed the Variable-Damping-Semi-Active (VDSA) device. By varying its position, one can provide optimal instantaneous damping to the structure to minimize its seismic response. To determine the proper position of the moving end of the device, two algorithms based on a variation of the Instantaneous Optimal control theory were developed. The modified algorithms, referred to as Qv, are used to compute the response of structures standing alone and of coupled structures. Single and multi degree of freedom models are considered. The responses of the structural systems with the VDSA device subjected to different earthquakes are numerically studied and compared with those obtained with fixed dampers.

En esta disertación se propone un nuevo equipo de control semiactivo. El equipo consiste de dos amortiguadores viscosos de orificio fijo, instalados en forma de V y cuyos extremos inferiores se pueden mover verticalmente hacia arriba y hacia abajo a lo largo de una barra vertical. El equipo se denomina VDSA (Variable Damping Semi-Active). Debido a la variación de la posición de los amortiguadores se puede suministrar un amortiguamiento óptimo a la estructura minimizando su respuesta. Para determinar la posición en cada instante de tiempo, se desarrollaron dos algoritmos de control basados en la Teoría de Control Óptimo. Los algoritmos, que se denominaron algoritmos Qv modificados, se usan para computar la respuesta sísmica de estructuras solas y acopladas de uno y múltiples grados de libertad. Se estudio en forma numérica la respuesta de los sistemas estructurales con el equipo VDSA sometidos a diferentes terremotos y se comparó con la respuesta con amortiguadores fijos.