Contribución al desarrollo de sistemas de control de estructuras de edificación mediante cables activos

Abstract

Este trabajo propone un sistema para reducir las oscilaciones horizontales de edificios (generadas por movimientos sísmicos o por la acción del viento) mediante la acción activa de barras diagonales de arriostramiento formadas por cables (de acero) pretensados. Las fuerzas (horizontales) de control se determinan a partir de una estrategia de control predictivo que tiene en cuenta el tiempo de retardo en la respuesta de los actuadores así como los errores en la estimación de los parámetros estructurales (incluyendo los citados tiempos de retardo). La respuesta dinámica del edificio con los actuadores se determina numéricamente mediante un algoritmo (desarrollado específicamente para este objetivo) que simula el comportamiento en espacio de estado. La exactitud de este modelo se contrasta con resultados experimentales obtenidos de ensayos efectuados en los laboratorios de la "State University of New York" (Buffalo, NY). Se lleva a cabo un estudio paramétrico para estudiar la eficacia del sistema propuesto en reducir la respuesta a acciones sísmicas y del viento. Los resultados obtenidos permiten concluir que el sistema es plenamente eficaz (y robusto frente a distintas situaciones imprevistas).

This work proposes a system to reduce the horizontal oscillations of buildings (generated by seismic motions or by wind gusts) through the active action of diagonal braces constituted by prestressed steel cables (active tendons). The horizontal control forces are determined from a predictive control strategy which accounts the time delay and the identification errors. The dynamic response of the building is determined numerically by an ad-hoc algorithm. This model is calibrated with ad-hoc experimental results obtained in the laboratories of the "State University of New York" (Buffalo, NY). A parametrical numerical study to assess the efficiency of the proposed system (uner wind and seismic actions) is carried out. The results show that the system is fully efficient and robust.