Semi-Active Control of 3D- Vertically Isolated Buildings with Divided Skeleton into Inner and Outer Subsystems with MR- Dampers

Abstract

In vertical isolation, the lateral load resisting system is divided into two substructures which are stiff with less system mass and flexible with more system mass. As the system experiences an earthquake, vertical isolation benefits from the prominent difference between the periods of the two sub-systems and the damping mechanisms placed between them across the height. Though effective passive isolation techniques are still susceptible to seismic source characteristics. In this study, the semi-active controlled strategy by using the magnetorheological dampers was investigated in a 3D state in 6, 9, and 12- story buildings, with skeletons divided into two inner and outer sub-systems as stiff and flexible parts. The lumped mass 3D models of the buildings are introduced to MATLAB and subjected to 7 bidirectional ground motions. The analysis results showed that the passive control of viscous dampers is only effective in harnessing the stiff sub-system response to nearly half of the uncontrolled building. However, in the soft sub-system, the inter-story drift on average is 16 percent greater than the uncontrolled building. The semi-active control, however, at the stiff sub-system has a maximum roof displacement, acceleration, and inter-story rotation nearly to 10, 40, and 14 percent of the uncontrolled ones. In addition, the average response for the soft sub-system remained less than half.

ÖZ: Dikey izolasyonda, yanal yüke dayanıklı sistem; daha az sistem kütlesi ile sert ve daha fazla sistem kütlesi ile esnek olmak üzere iki alt yapıya ayrılır. Sistem bir depreme maruz kaldığında, iki alt sistemin periyotları arasındaki belirgin farktan ve yükseklik boyunca sistemlerin aralarına yerleştirilen sönüm mekanizmalarından dikey izolasyon yararlanır. Etkili pasif izolasyon teknikleri hala sismik kaynak özelliklerine duyarlıdır. Bu çalışmada, iskeletleri rijit ve esnek olarak iki iç ve dış alt sisteme ayrıldığı 6, 9 ve 12 katlı 3 boyutlu binalarda manyetoreolojik sönümleyiciler kullanılarak yarı aktif kontrollü strateji incelenmiştir. Binaların toplanmış kütleli 3 boyutlu modelleri MATLAB'ta modellenmiş ve çift yönlü 7 yer hareketine tabi tutulmuştur. Analiz sonuçları, viskoz damperlerin pasif kontrolünün, yalnızca kontrolsüz binanın neredeyse yarısına karşı katı alt sistem tepkisinden yararlanmada etkili olduğunu göstermiştir. Ancak, yumuşak alt sistemde, katlar arası göreli kat ötelenme, kontrolsüz binaya göre, ortalama yüzde 16 daha fazla olmaktadır. Bununla birlikte, sert alt sistemdeki yarı aktif kontrol, kontrol edilmeyenlerin yaklaşık yüzde 10, 40 ve 14'ine eşit maksimum çatı yer değiştirmesi, ivmesi ve katlar arası dönmeye sahip olmaktadır. Ek olarak, yumuşak alt sistem için ortalama tepki yarıdan daha az kalmaktadır.