Effectiveness study of active vibration control on a earthquake-prone ten-story building

Civil engineering aims at constructing buildings and infrastructures able to resist to different type of disturbances, that range from simple static loads to more complex dynamic lateral forces, applied by wind or earthquakes. The latter one is considered as one of the heaviest loads that can be applied to the building, especially when the structure has to be designed according to the elastic response spectrum of regions with high seismicity, such as Italy. This issue becomes even more complex when it is necessary to retrofit already existent structures. Indeed, very often these have been designed according to old criteria and standards that do not include wind and seismic loads into the calculations. For this reason, in literature new types of seismic control devices for already existent buildings have been studied ranging from passive, semi-active and active vibration control systems. The Active Mass Damper (AMD) is one of the active control systems that proved its effectiveness and adaptivity to a variety of external disturbances. In this work, the scaled model of a ten-story building is studied and the application of a scaled AMD is numerically validated. Moreover, 5 different types of control algorithms are applied in order to analyze their performances in terms of improvement of dynamic properties and of control effort.

L'ingegneria civile mira a costruire edifici e infrastrutture in grado di resistere a diversi tipi di disturbi, che vanno da semplici carichi statici a forze laterali dinamiche più complesse, applicate dal vento o dai terremoti. Quest'ultimo è considerato come uno dei carichi più pesanti che possono essere applicati all'edificio, soprattutto quando la struttura deve essere progettata secondo lo spettro di risposta elastica di regioni ad alta sismicità, come l'Italia. Questo problema diventa ancora più complesso quando è necessario ammodernare strutture già esistenti. Infatti, molto spesso questi sono stati progettati secondo vecchi criteri e standard che non includono i carichi eolici e sismici nei calcoli. Per questo motivo, nella letteratura sono stati studiati nuovi tipi di dispositivi di controllo sismico per edifici già esistenti che vanno dai sistemi di controllo delle vibrazioni passivi, semi-attivi e attivi. L'Active Mass Damper (AMD) è uno dei sistemi di controllo attivo che ha dimostrato la sua efficacia e adattabilità a una varietà di disturbi esterni. In questo lavoro, viene studiato il modello in scala di un edificio di dieci piani e l'applicazione di un'AMD in scala è convalidata numericamente. Inoltre, vengono applicati 5 diversi tipi di algoritmi di controllo per analizzare le loro prestazioni in termini di miglioramento delle proprietà dinamiche e dello sforzo di controllo.