Nonlinear viscous fluid damping devices in the seismic design of buildings

The thesis is focused on the use and implementation of nonlinear viscous fluid damper (VFD), taking into account two values in the damping exponent, α, of 0.25 and 0.50, in a typical hospital building in the city of Bogota, Colombia. Three nonlinear time history analysis was carried out for: the original building, a building with modification in its walls, and finally the modified structure with dampers. Based on these analyzes, the performance of the building was measured, where it was subjected to three representative seismic signals for the country, which were scaled to 0.40 g and subsequently to 0.60 g for the design of the VFD. The results obtained were compared in terms of level of damage measured from the plastic hinges that were generated, in displacements and drifts, and the curve of the energy balance of the system. Finally, it was identified that the study building has a better behavior in Y direction with dampers, and that the use of them reduces the ductility demand, as well as their displacements and therefore the drifts. Another important aspect was to determine that by using a higher alpha, in this case of 0.50, best results are achieved.

Il seguente elaborato di tesi e focalizzato sull’utilizzo è l’implementazione di uno smorzatore viscoso fluido non lineare (VFD – Nonlinear Viscous Fluid Damper) che tiene conto di due valori nell’esponente dello smorzatore, α, di 0.25 e 0.50 in un tipico ospedale nella città di Bogotà, Colombia. È stata condotta un’analisi di tre storie temporali nonlineari: la costruzione originaria, una costruzione conmidifiche alle pareti, e infine la struttura moificara con smorzatori. In accordo a queste analisi, la performance della cosntruzione è stata misurata, tale struttura era soggetta a tre segnali sismici rappresentativi del paese, i quali sono scalati a 0.40 g e successivamente a 0.60 g per la progettazione di VFD. I risultati ottenuti sono stati paragonati in termini di livello di danno misurato dalle cerniere plastiche che si sono generate, in spostamenti e derive, e nella curva di bilancio energetico del sistema. Finalmente, è stato identificato che lo studio della costruzione presenta un comportamento migliore in direzione Y con smorzatori e che il loro utilizzo riduce la domanda di duttilità cosi come i loro spostamenti e quindi derive. Un altro aspetto importante è determinare che l’utilizzo di un coefficiente alpha più alto, in questo caso 0.50, permette di raggiungere migliori risultati.