Thesis:

Identificación de las propiedades dinámicas de sistemas estructura-amortiguador de masa sintonizada a partir de la respuesta sísmica del sistema acoplado

El diseño de un amortiguador de masa sintonizada (AMS) requiere conocer previamente el período natural, la masa modal y la fracción de amortiguamiento crítico del modo a controlar de la estructura primaria, es decir, sin el AMS instalado. Aunque usualmente se prediseña el AMS en base a modelos de elementos finitos con comportamiento elástico-lineal, las propiedades dinámicas reales de la estructura pueden diferir una vez construida, lo que puede reducir la efectividad del AMS si no está correctamente sintonizado. En este contexto, se propone una técnica paramétrica de identificación de sistemas en el dominio del tiempo, capaz de estimar las propiedades modales de la estructura primaria a partir de la respuesta del sistema acoplado estructura-AMS, incluso en presencia de modos cercanamente espaciados y alto amortiguamiento. La estructura se modela mediante vigas de corte y flexión acopladas, considerando la naturaleza no clásica del amortiguamiento, y se utiliza un análisis modal generalizado para estimar la respuesta sísmica. La metodología es validada numéricamente con modelos simulados y experimentalmente en un marco de laboratorio con AMS. Finalmente, se aplica a un edificio real de 23 pisos equipado con un AMS no lineal, demostrando la capacidad del método para identificar correctamente las propiedades dinámicas tanto de la estructura primaria como del AMS.

The design of a tuned mass damper (TMD) requires prior knowledge of the natural period, modal mass, and critical damping ratio of the target mode of the primary structure, i.e., without the TMD installed. Although TMDs are typically pre-designed based on modal properties obtained from finite element models assuming linear-elastic behavior, the actual dynamic properties of the constructed structure may differ, potentially reducing the effectiveness of the TMD if it is not properly tuned. In this context, a time-domain parametric system identification technique is proposed to estimate the modal properties of the primary structure using the response of the coupled structure-TMD system, even in the presence of closely spaced modes and significant damping. The structure is modeled using coupled shear and bending beams, considering the non-classical damping nature of the system, and the seismic response is estimated through a generalized modal analysis. The method is validated numerically with simulated models and experimentally through the identification of a laboratory frame equipped with a TMD. Finally, it is applied to a real 23-story building with a nonlinear TMD, demonstrating the method's ability to accurately identify the dynamic properties of both the primary structure and the TMD.