Design, modeling and dynamic Performance of outrigger system view As structural control and self-control Structures

Abstract

One of the best way nowadays of protecting and assure the safety of a building subjected to stochastic external excitations (Earthquake, strong wind, large waves, etc) is to use structural control strategy. This technic was really improved during the time and is without any doubt reliable and efficient. Unfortunately it is almost used without a high knowledge or any specific parametrizing because a deep and solid background work was not really done. So in this thesis, we have built some self control systems in order to quench vibration in specific physical systems particularly mechanical structures. It is done firstly by using outrigger systems (a structural control system) attached on cantilever beam and secondly by the association of pendulums. The excitations responsible of vibration in the system are from two main natures: earthquake and wind loads. And it results that for outriggers and added branches, a damping effect is observed and the damping ratio is increased with the number of added devices. While for a set of pendulums, the design system behaves like trees and vibration is controlled due to the exchange of energy between the main trunk and the branches.

Une des techniques les plus prisées de nos jours concernant la protection et la sécu- rité des structures soumises à des excitations aléatoires (séisme, vent violent, raz de marée etc) est l’utilisation des systèmes de contrôle structurels. Cette technique a fait ses preuves pendant déjà quelques années et sans aucun doute, elle est fiable et efficace. Malheureusement des études analytiques poussées n’ont presque pas encore été faites la concernant. C’est pourquoi, dans cette thèse, nous avons conçu quelques stratégies d’auto-contrôle ayant pour but de réduire les vibrations pour certains types de systèmes physiques en particulier les structures mécaniques. Ceci a été fait premièrement en utilisant les systèmes de balancier (qui est un système de contrôle structurel) attachés à une poutre cantilever et deuxièmement par l’association des pendules. Les facteurs responsables des vibrations dans le système sont de deux ordres: le séisme et le vent. Nous établissons que pour le dispositif de balancier attaché et les branches ajoutées, le phénomène d’amortissement est observé et le coefficient d’amortissement croît avec le nombre de niveaux ajoutés. Tandis que pour l’assemblage de pendules, le système se comportant comme les arbres voit ses vibrations réduire grâce à un échange d’énergie entre le tronc principal et les branches.