Browsing by Author "Folhento, Pedro Leonel Pamplona"
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- Análise paramétrica da rigidez de impacto em colisões entre sistemas estruturais com 1GDL com comportamento não-linearPublication . Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Barros, Rui; Braz-César, ManuelA ocorrência de impactos estruturais entre edifícios durante sismos de grande intensidade é muito comum em cidades, onde a construção de edifícios é realizada deixando espaço insuficiente entre as estruturas devido aos custos elevados dos terrenos de construção. Estas colisões são uma problemática relevante, que possui importância na investigação dos seus efeitos e consequências no comportamento dinâmico das estruturas e mitigação dos mesmos. Este estudo paramétrico considera a variação da rigidez de impacto, um parâmetro relevante nos elementos de simulação de contactos, para uma gama de valores adequados ao estudo de impactos entre edifícios. Os edifícios serão modelados como modelos de um grau de liberdade admitindo comportamento linear elástico e não-linear inelástico, através do uso de um modelo histerético. A escolha de um valor adequado para a rigidez de impacto é importante, tendo uma maior influência nas acelerações e forças de impacto e menor influência nas forças laterais.
- Colisões estruturais induzidas por sismos entre estruturas de edifícios adjacentes com alturas diferentesPublication . Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Barros, Rui; Braz-César, ManuelA quantidade substancial de energia libertada através de sismos é em parte absorvida pelos edifícios afetados pelas consequentes vibrações. Esta energia de entrada nas estruturas tende a ser dissipada através do amortecimento e deformação inelástica estrutural. Os eventos sísmicos promovem colisões estruturais entre edifícios adjacentes insuficientemente separados, conduzindo a trocas de energia inesperadas entre as estruturas, podendo reduzir ou amplificar as respetivas respostas dinâmicas. Este estudo considera diferentes configurações de dois edifícios com comportamento elástico, que poderão ter alturas iguais ou desiguais, e sujeitos a diferentes sinais sísmicos. Os impactos consideram-se entre pisos e objetiva-se investigar a influência destes no comportamento dinâmico e no equilíbrio energético dos sistemas considerados, simulados com modelos simplificados. Verificou-se que edifícios adjacentes com alturas diferentes sujeitos a impactos induzidos por sismos tendem a ter respostas dinâmicas mais gravosas e a provocar mais trocas de energia.
- Control action of a tuned mass damper in mitigating earthquake-induced structural pounding between building floorsPublication . Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Barros, Rui; Braz-César, ManuelPassive control devices are widely used in the reduction of lateral vibrations of building structures. The control of these lateral vibrations is vital in preventing collisions between adjacent building structures during a seismic event. These collisions modify the dynamic behavior of the intervenient structures and cause substantial local damage. In this way, the implementation of a Tuned Mass Damper (TMD) can be a solution in mitigating the earthquake-induced building pounding. However, there are concerns regarding the effectiveness and practical applicability of solutions for this purpose. In fact, non-linear inelastic behavior of building structures, expected during earthquakes, is one of these concerns that should be considered in the assessment of the TMD effectiveness. Hence, this study addresses the investigation of the control action effectiveness of a TMD in reducing the lateral displacements of one of two building structures modelled with elastic and inelastic behavior that are prone to earthquake-induced structural pounding. Results show that TMD is effective in reducing displacements, pounding forces, and number of impacts, under elastic building behavior. However, when inelastic behavior is considered the TMD becomes less effective. © 2022, The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Switzerland AG.
- Cyclic response of a reinforced concrete frame: comparison of experimental results with different hysteretic modelsPublication . Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Braz-César, Manuel; Barros, RuiAn accurate hysteresis model is fundamental to well capture the non-linearity phenomena occurring in structural and non-structural elements in building structures, that are usually made of reinforced concrete or steel materials. In this sense, this paper aims to numerically estimate through simplified non-linear analyses, the cyclic response of a reinforced concrete frame using different hysteretic models present in the literature. A commercial Finite Element Method package is used to carry out most of the simulations using polygonal hysteretic models and a fiber model, and additionally, a MATLAB script is developed to use a smooth hysteresis model. The experimental data is based on the experiments carried out in the Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Portugal. The numerical outcomes are further compared with the experimental result to evaluate the accuracy of the simplified analysis based on the lumped plasticity or plastic hinge method for the reinforced concrete bare frame. Results show that the tetralinear Takeda’s model fits closely the experimental hysteresis loops. The fiber model can well capture the hysteresis behavior, though it requires knowledge and expertise on parameter calibration. Sivaselvan and Reinhorn’s smooth hysteresis model was able to satisfactorily reproduce the actual non-linear cyclic behavior of the RC frame structure in a global way.
- Degradação da rigidez e da resistência de uma parede não estrutural no desempenho de um TMDPublication . Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Braz-César, Manuel; Paula, António Miguel; Barros, RuiO presente artigo apresenta o estudo da influência de uma parede de enchimento não estrutural no comportamento dinâmico de um amortecedor de massa sintonizada (TMD), projetado para controlar deslocamentos laterais de uma estrutura de um edifício submetido a uma excitação sísmica. Será utilizado um modelo Macro-Simulink com o objetivo de simular o comportamento histerético da parede de enchimento sob carga cíclica, considerando três modelos histeréticos: um comportamento histerético simples, degradação da rigidez e degradação da resistência. Foi implementado um código MATLAB/Simulink para avaliar a influência de cada modelo na resposta estrutural da estrutura controlada. Por fim, os resultados numéricos serão apresentados e discutidos para comparação e estudos futuros.
- Estado da arte de elementos de contacto para modelação de impactos estruturais entre edifícios sujeitos a acções sísmicasPublication . Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Barros, Rui; Braz-César, ManuelFenómenos naturais como sismos poderão induzir deslocamentos laterais excecionais Impactos entre edifícios gerados pela ação de sismos é um fenómeno que tem vindo a ser reconhecido nas últimas três décadas ganhando cada vez mais importância na investigação. Quando os edifícios estão próximos uns dos outros, usual em grandes cidades, a probabilidade de ocorrência de colisões entre os edifícios au-menta, podendo causar danos substanciais ou levar ao colapso global das estruturas. Este fenómeno de contacto é extremamente difícil de modelar com alta precisão, pois depende de muitas variáveis e das suas inter-relações. Na modelação de impactos estruturais, é suficiente estimar com precisão a magnitude das forças de colisão para entender como irão influenciar o comportamento dinâmico global das estruturas intervenientes. Assim, neste trabalho apresentam-se diferentes modelos de impacto presentes na literatura com o objetivo de analisar as suas características e vantagens e desvantagens relativas. Verifica-se que existe um leque de possibilidades na modelação de impactos, e que os respetivos modelos estão mais precisos, colmatando limitações reconhecidas anteriormente. Contudo, é também reconhecida a falta de investigação e dados experimentais, sobretudo na análise deste problema em três-dimensões.
- Estudo paramétrico da rigidez de impacto em colisões induzidas por sismos entre dois sistemas de 1GDL com comportamento não linearPublication . Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Barros, Rui; Braz-César, ManuelFenómenos naturais como sismos poderão induzir deslocamentos laterais excecionais capazes de provocar colisões entre edifícios adjacentes com distâncias de separação insuficientes, influenciando significantemente o comportamento dinâmico das estruturas e provocando dano estrutural conside-rável ou levar ao colapso das estruturas intervenientes. O comportamento não-linear dos edifícios é importante na análise estrutural e dinâmica, revelando-se mais significativo na ocorrência de impacto entre edifícios. Em problemas de impacto entre edifícios é habitual o uso de elementos de impacto, cuja eficácia depende principalmente na definição dos valores dos seus parâmetros, a rigi-dez e o amortecimento de impacto. A rigidez de impacto está sujeita a incertezas, podendo ser reduzi-das através de estudos paramétricos. Assim, no presente artigo considera-se o estudo de impactos entre dois sistemas estruturais não-lineares adjacentes com um grau de liberdade, variando a rigidez de impacto do elemento de contacto e verificando a sua influência nas respostas das estruturas. Este parâmetro influencia mais as estruturas flexíveis, particularmente ao nível dos deslocamentos, acelerações e forças de impacto e tem pouca influência nas forças inelásticas laterais máximas.
- Estudo paramétrico do controlo de uma estrutura com 1GDL preenchida com paredde não estrutural usando um TMDPublication . Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Braz-César, Manuel; Paula, António Miguel; Barros, RuiEste artigo apresenta um estudo paramétrico sobre os parâmetros de controlo de um Amortecedor de Massa Sintonizada ou do inglês Tuned Mass Dampers (TMD) para reduzir a resposta sísmica de uma estrutura com um grau de liberdade (1GDL) com um comportamento histerético não linear. Um modelo numérico foi implementado no MATLAB/Simulink para obter a resposta estrutural e avaliar a contribuição de cada parâmetro de controlo do sistema. Com base nos resultados, pode concluir-se que a definição adequada de alguns parâmetros de controlo é crucial para alcançar, de forma rápida e consistente, o desempenho ideal de um TMD.
- Estudo sobre a influência do comportamento de paredes de alvenaria no desempenho de amortecedores de massa sintonizadaPublication . Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Braz-César, M.T.; Paula, António MiguelA implementação de sistemas de controlo de vibrações em engenharia civil, sobretudo sistemas passivos, tem vindo a crescer, uma vez que constitui uma solução eficaz no controlo de ações como o vento e sismos, e que não possui uma fonte de energia externa para a sua operação. Um exemplo destes sistemas passivos, são os amortecedores de massa sintonizada ou Tuned Mass Dampers (TMD), que constituem o objeto do presente estudo. No entanto, em termos de aplicações em estruturas de edifícios existem algumas limitações, como necessidade de espaço adicional no edifício, para o deslocamento da massa do sistema na sua ação de controlo, ou o de apenas controlar um modo de vibração da estrutura. Além destas limitações dentre outras, o facto de num dimensionamento de um TMD, apenas se considerar a estrutura, negligenciando o enchimento desta pelas paredes não estruturais, pode influenciar significativamente a eficácia do sistema. O presente trabalho consiste no estudo da influência do comportamento destas paredes não estruturais, nomeadamente a degradação da rigidez, da resistência e o efeito de pinching, no desempenho de amortecedores de massa sintonizada. Para tal, o recurso a modelos numéricos será necessário para fundamentar os resultados e as evidências do referido estudo. Tendo como objetivo final, o de proporcionar um desempenho mais eficaz destes sistemas passivos no controlo da resposta dinâmica das estruturas.
- Fuzzy controller optimization using a genetic algorithm for non-collocated semi-active MR based control of a three-DOF framed struturePublication . Braz-César, Manuel; Folhento, Pedro Leonel Pamplona; Barros, RuiThis paper aims to explore the usefulness of a simple genetic algorithm (GA) optimized Fuzzy Logic Controller (FLC) to reduce the response of a three-DOF framed structure equipped with a MagnetoRheological (MR) damper. These actuators can be controlled in bi-state control mode and/or in a semi-active configuration by continuously adjusting the amount of damping according to the actual response. Generally, model based controllers are designed to determine the actuator output. In recent years, soft computing techniques have been implemented to deal with the highly non-linear nature of structural systems. Among others, fuzzy based controllers seem to be adequate approach for these cases due to the inherent ability to deal with uncertain systems. However, a FLC design requires a wide experience in operating the system. This can be very difficult to implement in complex systems and several optimization techniques have been suggested to enhance the design process of fuzzy controllers. In this paper, a genetic algorithm (GA) optimized semi-active fuzzy based controller is proposed to reduce the seismic response of a three degree-offreedom (DOF) structure using a MR damper at the first DOF. The uncontrolled and controlled structural responses are compared to evaluate the effectiveness of the semi-active fuzzy based controller.