Thesis /

ROMDOC-THESIS-2016-456

Contribuţii privind modelarea matematică a controlului comportării dinamice a structurilor

Popescu, Iuliana
2009-07-17

Abstract: Teza se ocupa de modelarea matematica a comportarii dinamice a structurilor supuse unei game largi de tipuri de solicitări, echipate cu dispozitive de izolare la baza, pentru diferite tipuri de control. Izolarea la bază semiactivă este o metodă modernă de protectie antiseismică a clădirilor, având o eficienţă sporită în raport cu sistemele de izolare la bază pasive. În primul capitol sunt sintetizate principalele tipuri de control cu sublinierea proprietăţilor esenţiale care le deosebesc atât din punct de vedere al principiilor fizice cât şi al modelelor matematice asociate, în lucrare fiind analizată în special strategia de tip “balance logic”, prin care se urmăreşte reducerea forţelor dinamice transmise structurii de către mişcarea seismică. Principiul acestei strategii de control semiactiv constă în reducerea forţei totale care acţionează asupra bazei structurii prin echilibrarea totală sau parţială de către forţa disipativă a forţelor elastice dezvoltate de dispozitivele convenţionale de rezemare şi de elementele structurale, în acele secvenţe ale mişcării structurii în care aceste forţe acţionează în sens contrar. Capitolul 2 conţine o analiză a eficienţei controlului semiactiv cu frecare uscată variabilă de tip “balance logic” privind reducerea forţelor transmise structurilor supuse la şocuri, excitaţii periodice sau aleatoare. Rezultatele simulărilor numerice au arătat că, în toate cazurile, controlul semiactiv conduce la o reducere semnificativă a forţelor transmise în raport cu cel pasiv, atât pentru caracteristici disipative liniare cât şi neliniare. În capitolul 3, este analizată comparativ eficienţa unor sisteme de protecţie antiseismică a unei clădiri prin izolarea la bază cu control activ şi semiactiv, în raport cu clădirea neprotejată, modelată printr-un sistem oscilant cu două grade de libertate. Prin analiza selecţiei semiactive a controlului activ se arată că, în cazul considerat, controlul activ este de fapt de tip semiactiv pe 75% din durata mişcării seismice, ceea ce pledează, pe lângă alte avantaje de ordin tehnic şi economic, pentru implementarea sistemelor de izolare la bază semiactive. În Capitolul 4 este pusă din nou în evidenţă eficienţa sistemelor de izolare la bază pasiv sau semiactiv (cu o uşoară superioritate a acestuia din urmă), care poate conduce la reduceri de cca. 40-50% ale răspunsului seismic al structurii protejate în raport cu cea neprotejată. Sunt analizate două aspecte foarte importante legate de implementarea sistemelor de izolare la bază: evitarea amplificării răspunsului structurii datorită fenomenului de rezonanţă şi asigurarea revenirii clădirii în poziţa iniţială după încetarea cutremurului. Capitolul 5 este dedicat studiului stabilităţii sistemelor cu control pasiv şi semiactiv analizate în lucrare. Utilizînd funcţia Lyapunov sau criteriul Routh-Hurwitz, se demonstrează că, în toate cazurile considerate, punctele de echilibru sunt asimptotic stabile. The thesis deals with the mathematical modeling of dynamic behavior of structures subjected to a wide range of stress types, equipped with base isolation systems for different types of control. The semi-active base isolation is a modern method for the seismic protection of buildings, with greater efficiency compared to passive base isolation systems. The first chapter summarizes the main types of control, emphasizing the essential properties that distinguish them, both in terms of physical principles and associated mathematical patterns, in the present paper being considered in particular the strategy of "balance logic”, which aims to reduce dynamic forces transmitted to the structure by earthquake motion. The basic idea of this semi-active control strategy is to balance the elastic force by the damping force (as long as these forces act in opposite direction) and to set the damping force to a minimum value (possibly zero) otherwise. Therefore, the force transmitted through the isolation system is significantly reduced or even cancelled during the motion sequences in which the damper is active and is only slightly higher or even equal to the elastic force otherwise. Chapter 2 contains an analysis of the effectiveness of semi-active control with variable dry friction of type “balance logic” in reducing the forces transmitted to structures subject to shocks, harmonic or random excitations. Results of numerical simulations have shown that in all cases, semi-active control leads to a significant reduction of forces as against the passive one, for both linear and nonlinear dissipative characteristics. In Chapter 3, a comparative analysis of the effectiveness of some systems of a building’s earthquake protection made through active and semi-active base isolation control, is compared to an unprotected building, modeled by an oscillatory system with two degrees of freedom. By analyzing the semi-active selection of the active control is shown that during the earthquake motion, the active system is behaving most of the time as a semi-active one (75%), which advocates the choosing of semi-active control as being much simpler to implement. In Chapter 4 the effectiveness of containment of base isolation systems with passive or semi-active control (with a slight superiority of the latter) is again highlighted, which may lead to reductions of approx. 40-50% of the seismic response of protected structures relative to unprotected ones. Two important aspects, related to implementation base isolation systems, are considered: the avoiding of building seismic response amplification due to resonance and returning the building to its original position after earthquake’s end. Chapter 5 is devoted to the stability study of systems with passive and semi-active control that are analyzed in the paper. Using the Lyapunov function or Routh-Hurwitz criterion it is shown that, in all considered cases, the equilibrium points are asymptotically stable.

Keyword(s): Teoria sistemelor dinamice -- Teză de doctorat ; Vibraţii mecanice -- Control -- Teză de doctorat ; Protecţie antiseismică -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Similar records

 

People who viewed this page also viewed:

(281)  Tehnologiile informării şi comunicării : suport de curs - Curta, Olimpia - ROMDOC-BOOK-2007-005 (281)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (274)  Managementul congestiilor în sistemele electroenergetice în prezenţa surselor regenerabile - Boambă, Claudia-Elena - ROMDOC-THESIS-2021-2325 (268)  Cercetări privind monitorizarea, diagnosticarea şi modelarea generatoarelor sincrone din centralele electrice - Catrinoiu, Mircea - ROMDOC-THESIS-2017-1371 (266)  Scientific Bulletin Series C:Electrical engineering - ROMDOC-Journal-2007-003

 

Rate this document:

Be the first to review this document.

Discuss this document:

Start a discussion about any aspect of this document.