HELIYON//(VOL. 7, ISSUE 6)
Volumen: 7, Numero: 6, Páginas: [13] p.
Different types of tuned mass dampers (TMD) have been applied to reduce wind and seismic induces vibrations in buildings. We analyze a pendulum tuned mass damper (PTMD) to reduce vibrations of structures that exhibit elastoplastic behavior subjected to ground motion excitation. Using a simple dynamic model of the primary structure with and without the PTMD and a random process description of the ground acceleration, the perfor- mance improvement of the structure is assessed using statistical linearization. The Liapunov equation is used to estimate the mean-square response in the stationary condition of the random process and optimize PTMD pa- rameters. The optimum values of the PTMD frequency and damping ratio are defined as PTMD design values for a specific maximum seismic intensity design criterion. The results show that: (1) The values of the PTMD effec- tiveness criterion and the optimal design values of the frequency ratio are higher when the damping ratio of the primary structure decreases. (2) The performance of the optimized PTMD is higher when the structure exhibits a linear hysteresis loop (low seismic intensity). (3) The optimized PTMD controls the development of structural plasticity reducing vulnerability. (4) There is a strong dependence of the optimum PTMD parameters on the dynamic soil properties of the building foundation. (5) The PTMD performance improves as its mass increases. The optimum frequency ratio decreases, and the damping ratio increases as the mass of the pendulum increases. The PTMD designed and optimized with the proposed methodology reduces vibrations, controls the development of plasticity, and protects the primary structure, particularly in low and medium-intensity earthquakes.
Se han aplicado diferentes tipos de amortiguadores de masa sintonizada (TMD) para reducir las vibraciones inducidas por viento y sísmicas enedificios Analizamos un amortiguador de masa sintonizado de péndulo (PTMD) para reducir las vibraciones de las estructuras que exhibencomportamiento elastoplástico sometido a la excitación del movimiento del suelo. Usando un modelo dinámico simple de la primariaestructura con y sin el PTMD y una descripción aleatoria del proceso de la aceleración del suelo, el rendimientoLa mejora del rendimiento de la estructura se evalúa mediante linealización estadística. La ecuación de Liapunov se utiliza paraestimar la respuesta cuadrática media en la condición estacionaria del proceso aleatorio y optimizar el patrón PTMDrámetros Los valores óptimos de la frecuencia de PTMD y la relación de amortiguamiento se definen como valores de diseño de PTMD para uncriterio específico de diseño de máxima intensidad sísmica. Los resultados muestran que: (1) Los valores de la eficacia de PTMDcriterio de productividad y los valores óptimos de diseño de la relación de frecuencia son mayores cuando la relación de amortiguamiento de lala estructura primaria disminuye. (2) El rendimiento del PTMD optimizado es mayor cuando la estructura exhibe unbucle de histéresis lineal (intensidad sísmica baja). (3) El PTMD optimizado controla el desarrollo de estructurasplasticidad reduciendo la vulnerabilidad. (4) Existe una fuerte dependencia de los parámetros óptimos de PTMD en elpropiedades dinámicas del suelo de los cimientos del edificio. (5) El rendimiento del PTMD mejora a medida que aumenta su masa.La relación de frecuencia óptima disminuye y la relación de amortiguamiento aumenta a medida que aumenta la masa del péndulo.El PTMD diseñado y optimizado con la metodología propuesta reduce vibraciones, controla el desarrollode plasticidad, y protege la estructura primaria, particularmente en sismos de baja y media intensidad.