SPRINGS OF VARIABLE STIFFNESS IN THE CONTROL OF SEISMIC ACTIONS IN BUILDINGS
Creators
- 1. Universidade Federal da Bahia
- 2. Ukrainian State University of Chemical Technology
Description
Many regions in the world have experienced the presence of intensive geological events. Given this reality, the control of vibrations caused by earthquakes on buildings is one of the great challenges in seismic regions, as they can cause structural, material, and personal damage, and must be considered with special attention when carrying out a structural project. For this reason, it is necessary to minimize the deleterious effects caused by earthquakes on buildings. In this sense, the present study seeks to evaluate, through the theory of mechanical vibrations, the use of springs of variable stiffness in the control of accelerations induced by seismic action, because springs introduce restoring forces in the system. The evaluation is done through numerical-computational simulation using the finite element method. The frame structure of an idealized building is used in the modelling, where columns and beams are represented by linear elements and the floors by shell elements. In the simulation, springs of variable stiffness are inserted into the joints to control the vibrations produced by earthquakes. These devices are added to the structural system at different heights and directions, aiming to keep the structure's behaviour unchanged, neutralizing the effects of the earthquake. Based on the obtained results, it is possible to verify the required stiffness and the position in which the springs must be inserted to obtain the constancy of the structural frequency of vibration during the earthquake action.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
شهدت العديد من المناطق في العالم وجود أحداث جيولوجية مكثفة. بالنظر إلى هذا الواقع، فإن التحكم في الاهتزازات الناجمة عن الزلازل على المباني هو أحد التحديات الكبيرة في المناطق الزلزالية، حيث يمكن أن تسبب أضرارًا هيكلية ومادية وشخصية، ويجب مراعاتها باهتمام خاص عند تنفيذ مشروع هيكلي. لهذا السبب، من الضروري تقليل الآثار الضارة الناجمة عن الزلازل على المباني. وبهذا المعنى، تسعى الدراسة الحالية إلى تقييم، من خلال نظرية الاهتزازات الميكانيكية، استخدام الينابيع ذات الصلابة المتغيرة في التحكم في التسارع الناجم عن العمل الزلزالي، لأن الينابيع تدخل قوى الاستعادة في النظام. يتم التقييم من خلال المحاكاة العددية الحاسوبية باستخدام طريقة العناصر المنتهية. يتم استخدام هيكل الإطار للمبنى المثالي في النمذجة، حيث يتم تمثيل الأعمدة والعوارض بالعناصر الخطية والأرضيات بعناصر القشرة. في المحاكاة، يتم إدخال نوابض متغيرة الصلابة في المفاصل للتحكم في الاهتزازات الناتجة عن الزلازل. تضاف هذه الأجهزة إلى النظام الهيكلي على ارتفاعات واتجاهات مختلفة، بهدف الحفاظ على سلوك الهيكل دون تغيير، وتحييد آثار الزلزال. بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها، من الممكن التحقق من الصلابة المطلوبة والموضع الذي يجب فيه إدخال النوابض للحصول على ثبات التردد الهيكلي للاهتزاز أثناء عمل الزلزال.Translated Description (French)
De nombreuses régions du monde ont connu la présence d'événements géologiques intenses. Compte tenu de cette réalité, le contrôle des vibrations causées par les tremblements de terre sur les bâtiments est l'un des grands défis dans les régions sismiques, car ils peuvent causer des dommages structurels, matériels et personnels, et doivent être considérés avec une attention particulière lors de la réalisation d'un projet structurel. Pour cette raison, il est nécessaire de minimiser les effets délétères causés par les tremblements de terre sur les bâtiments. En ce sens, la présente étude cherche à évaluer, à travers la théorie des vibrations mécaniques, l'utilisation de ressorts de raideur variable dans le contrôle des accélérations induites par l'action sismique, car les ressorts introduisent des forces de rappel dans le système. L'évaluation se fait par simulation numérique-computationnelle en utilisant la méthode des éléments finis. La structure de cadre d'un bâtiment idéalisé est utilisée dans la modélisation, où les colonnes et les poutres sont représentées par des éléments linéaires et les planchers par des éléments de coque. Dans la simulation, des ressorts de raideur variable sont insérés dans les joints pour contrôler les vibrations produites par les tremblements de terre. Ces dispositifs sont ajoutés au système structurel à différentes hauteurs et directions, dans le but de maintenir le comportement de la structure inchangé, neutralisant les effets du tremblement de terre. Sur la base des résultats obtenus, il est possible de vérifier la rigidité requise et la position dans laquelle les ressorts doivent être insérés pour obtenir la constance de la fréquence structurelle de vibration pendant l'action du tremblement de terre.Translated Description (Spanish)
Muchas regiones del mundo han experimentado la presencia de eventos geológicos intensivos. Ante esta realidad, el control de las vibraciones causadas por los terremotos en los edificios es uno de los grandes desafíos en las regiones sísmicas, ya que pueden causar daños estructurales, materiales y personales, y deben considerarse con especial atención al llevar a cabo un proyecto estructural. Por esta razón, es necesario minimizar los efectos perjudiciales causados por los terremotos en los edificios. En este sentido, el presente estudio busca evaluar, a través de la teoría de las vibraciones mecánicas, el uso de muelles de rigidez variable en el control de aceleraciones inducidas por acción sísmica, debido a que los muelles introducen fuerzas restauradoras en el sistema. La evaluación se realiza mediante simulación numérico-computacional utilizando el método de elementos finitos. La estructura del marco de un edificio idealizado se utiliza en el modelado, donde las columnas y las vigas están representadas por elementos lineales y los pisos por elementos de carcasa. En la simulación, se insertan resortes de rigidez variable en las juntas para controlar las vibraciones producidas por los terremotos. Estos dispositivos se agregan al sistema estructural a diferentes alturas y direcciones, con el objetivo de mantener el comportamiento de la estructura sin cambios, neutralizando los efectos del terremoto. A partir de los resultados obtenidos, es posible verificar la rigidez requerida y la posición en la que se deben insertar los resortes para obtener la constancia de la frecuencia estructural de vibración durante la acción sísmica.Files
438774.pdf
Files
(17.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:de25b3c807356ee771d7e918eda08dfd
|
17.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نوابض الصلابة المتغيرة في التحكم في الإجراءات الزلزالية في المباني
- Translated title (French)
- RESSORTS DE RAIDEUR VARIABLE DANS LE CONTRÔLE DES ACTIONS SISMIQUES DANS LES BÂTIMENTS
- Translated title (Spanish)
- MUELLES DE RIGIDEZ VARIABLE EN EL CONTROL DE ACCIONES SÍSMICAS EN EDIFICIOS
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4381740730
- DOI
- 10.17794/rgn.2023.2.2