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Auteur Johnson, Erik A.
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Affiner la rechercheDistributed mass damper system for integrating structural and environmental controls in buildings / Tat S. Fu in Journal of engineering mechanics, Vol. 137 N° 3 (Mars 2011)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 137 N° 3 (Mars 2011) . - pp.205-213
Titre : Distributed mass damper system for integrating structural and environmental controls in buildings Type de document : texte imprimé Auteurs : Tat S. Fu, Auteur ; Johnson, Erik A., Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp.205-213 Note générale : Mécanique appliquée Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Dynamic models Vibration control Mass damper Earthquakes Optimization. Résumé : The writers recently proposed a new type of mass damper system to integrate structural and environmental control systems for buildings. External shading fins are used as mass dampers such that they can (1) control building energy consumption by adjusting the fins and, thus, the amount of sunlight entering the building; and (2) control structural movements by dissipating energy with the dampers during strong motions. Because shading fins are placed along the height of the building, the mass dampers are distributed along the building height instead of concentrated in one or a few locations like traditional tuned mass dampers (TMDs). The distributed mass damper (DMD) system is formulated and simulated for earthquake motions. Optimization is performed on damper parameters (i.e., masses, stiffness, and damping coefficients) of the passive DMD system to minimize structural responses. A near-optimal DMD system outperforms a single TMD system. The movable shading fins are also briefly discussed; they show a substantial savings in building energy consumption. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.org/emo/resource/1/jenmdt/v137/i3/p205_s1?isAuthorized=no [article] Distributed mass damper system for integrating structural and environmental controls in buildings [texte imprimé] / Tat S. Fu, Auteur ; Johnson, Erik A., Auteur . - 2011 . - pp.205-213.
Mécanique appliquée
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 137 N° 3 (Mars 2011) . - pp.205-213
Mots-clés : Dynamic models Vibration control Mass damper Earthquakes Optimization. Résumé : The writers recently proposed a new type of mass damper system to integrate structural and environmental control systems for buildings. External shading fins are used as mass dampers such that they can (1) control building energy consumption by adjusting the fins and, thus, the amount of sunlight entering the building; and (2) control structural movements by dissipating energy with the dampers during strong motions. Because shading fins are placed along the height of the building, the mass dampers are distributed along the building height instead of concentrated in one or a few locations like traditional tuned mass dampers (TMDs). The distributed mass damper (DMD) system is formulated and simulated for earthquake motions. Optimization is performed on damper parameters (i.e., masses, stiffness, and damping coefficients) of the passive DMD system to minimize structural responses. A near-optimal DMD system outperforms a single TMD system. The movable shading fins are also briefly discussed; they show a substantial savings in building energy consumption. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.org/emo/resource/1/jenmdt/v137/i3/p205_s1?isAuthorized=no
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°3 (Mars 2006) . - 268-278 p.
Titre : Experimental Verification of Smart Cable Damping Titre original : Vérification Expérimentale de l'Atténuation Futée de Câble Type de document : texte imprimé Auteurs : Richard E. Christenson, Auteur ; Spencer Jr., B. F., Auteur ; Johnson, Erik A. ; Betti, Raimondo, Editeur scientifique Article en page(s) : 268-278 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Damping Cables Vibration Structural control Experimentation Verification Artificial intelligence Atténuation Commande structurale Intelligence artificielle Index. décimale : 621.34 Résumé : Stay cables, such as are used in cable stayed bridges, are prone to vibration due to their low inherent damping characteristics. Transversely attached passive vicous dampers have been implemented in many bridges to dampen such vibration. However, only minimal damping can be added if the attachment point is close to the bridge deck. For longer bridge cables. The Relative attachment point becomes increasingly smaller, and passive damping may become insufficient. A recent analytical study by the authors demonstrated that "smart" semi active damping can provide increased supplemental damping. This Paper experimentally verifies a smart damping control strategy employing H2/linear quadratic Gaussian (LQG) clipped optimal control using only force and displacement measurements at the damper for an inclined flat sag cable. A shear mode magnetorheological fluid damper is attached to a 12.65 m inclined flat sag steel cable to reduce cable vibration. Cable response is seen to be substantially reduced by the smart damper.
les câbles installés, comme sont employés dans des ponts restés par câble, sont enclins à la vibration due à leurs basses caractéristiques d'atténuation inhérentes. Des amortisseurs visqueux passifs transversalement joints ont été mis en application dans des beaucoup de ponts pour amortir une telle vibration. Cependant, seulement l'atténuation minimale peut être ajoutée si le point d'attache est près de la plate-forme de pont. Pour de plus longs câbles de pont. Le point d'attache relatif devient de plus en plus plus petit, et l'atténuation de passif peut devenir insuffisante. Une étude analytique récente par les auteurs a démontré que l'atténuation active de semi-finale "futée" peut fournir l'atténuation supplémentaire accrue. Cet article vérifie expérimentalement que une stratégie d'atténuation futée de commande utilisant la commande optimale coupée gaussienne quadratique de H2/linear (LQG) en utilisant des mesures seulement de force et de déplacement à l'amortisseur pour un fléchissement plat incliné câblent. Un amortisseur liquide magnetorheologique de mode de cisaillement est attaché à un câble en acier de fléchissement plat incliné de 12.65 m pour réduire la vibration de câble. La réponse de câble est vue pour être sensiblement réduite par l'amortisseur futé.
En ligne : rchriste@engr.uconn.edu, bfs@uiuc.edu, johnsone@usc.edu [article] Experimental Verification of Smart Cable Damping = Vérification Expérimentale de l'Atténuation Futée de Câble [texte imprimé] / Richard E. Christenson, Auteur ; Spencer Jr., B. F., Auteur ; Johnson, Erik A. ; Betti, Raimondo, Editeur scientifique . - 268-278 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°3 (Mars 2006) . - 268-278 p.
Mots-clés : Damping Cables Vibration Structural control Experimentation Verification Artificial intelligence Atténuation Commande structurale Intelligence artificielle Index. décimale : 621.34 Résumé : Stay cables, such as are used in cable stayed bridges, are prone to vibration due to their low inherent damping characteristics. Transversely attached passive vicous dampers have been implemented in many bridges to dampen such vibration. However, only minimal damping can be added if the attachment point is close to the bridge deck. For longer bridge cables. The Relative attachment point becomes increasingly smaller, and passive damping may become insufficient. A recent analytical study by the authors demonstrated that "smart" semi active damping can provide increased supplemental damping. This Paper experimentally verifies a smart damping control strategy employing H2/linear quadratic Gaussian (LQG) clipped optimal control using only force and displacement measurements at the damper for an inclined flat sag cable. A shear mode magnetorheological fluid damper is attached to a 12.65 m inclined flat sag steel cable to reduce cable vibration. Cable response is seen to be substantially reduced by the smart damper.
les câbles installés, comme sont employés dans des ponts restés par câble, sont enclins à la vibration due à leurs basses caractéristiques d'atténuation inhérentes. Des amortisseurs visqueux passifs transversalement joints ont été mis en application dans des beaucoup de ponts pour amortir une telle vibration. Cependant, seulement l'atténuation minimale peut être ajoutée si le point d'attache est près de la plate-forme de pont. Pour de plus longs câbles de pont. Le point d'attache relatif devient de plus en plus plus petit, et l'atténuation de passif peut devenir insuffisante. Une étude analytique récente par les auteurs a démontré que l'atténuation active de semi-finale "futée" peut fournir l'atténuation supplémentaire accrue. Cet article vérifie expérimentalement que une stratégie d'atténuation futée de commande utilisant la commande optimale coupée gaussienne quadratique de H2/linear (LQG) en utilisant des mesures seulement de force et de déplacement à l'amortisseur pour un fléchissement plat incliné câblent. Un amortisseur liquide magnetorheologique de mode de cisaillement est attaché à un câble en acier de fléchissement plat incliné de 12.65 m pour réduire la vibration de câble. La réponse de câble est vue pour être sensiblement réduite par l'amortisseur futé.
En ligne : rchriste@engr.uconn.edu, bfs@uiuc.edu, johnsone@usc.edu
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°1 (Janvier 2004) . - 49-60 p.
Titre : Natural Excitation Technique and Eigensystem Realization Algorithm for Phase I of the IASC-ASCE Benchmark Problem: Simulated Data Titre original : Technique d'Excitation et Algorithme Normaux de Réalisation de Système d'Eigen pour la phase I du problème de repère d'IASC-ASCE : Données Simulées Type de document : texte imprimé Auteurs : Caicedo, Juan Martin, Auteur ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique ; Dike, Shirley J., Auteur ; Johnson, Erik A. Article en page(s) : 49-60 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Damage assessment Seismic response Structural safety Acoustic detection Methodology Bench marks Data analysis Evaluation de dommages Réponse séismique Sûreté structurale Détection acoustique Méthodologie Mettre hors jeu les marques Analyse de données Index. décimale : 621.34 Résumé : A benchmark study in structural health monitoring based on simulated structural response data was developed by the joint IASC-ASCE Task Group on Structural Health Monitoring. This benchmark study was created to facilitate a comparison of various methods employed for the health monitoring of structures. The focus of the problem is simulated acceleration response data from an analytical model of an existing physical structure. Noise in the sensors is simulated in the benchmark problem by adding a stationary, broadband signal to the responses. A structural health monitoring method for determining the location and severity of damage is developed and implemented herein. The method uses the natural excitation technique in conjunction with the eigensystem realization algorithm for identification of modal parameters, and a least squares optimization to estimate the stiffness parameters. Applying this method to both undamaged and damaged response data, a comparison of results gives indication of the location and extent of damage. This method is then applied using the structural response data generated with two different models, different excitations, and various damage patterns. The proposed method is shown to be effective for damage identification. Additionally the method is found to be relatively insensitive to the simulated sensor noise.
Une étude de repère dans la surveillance de santé structurale basée sur des données structurales simulées de réponse a été développée par le joint IASC-ASCE Chargent le groupe sur la surveillance de santé structurale. Cette étude de repère a été créée pour faciliter une comparaison de diverses méthodes utilisées pour la surveillance de santé des structures. Le centre du problème est des données simulées de réponse d'accélération d'un modèle analytique d'une structure physique existante. Le bruit dans les sondes est simulé dans le problème de repère en ajoutant un signal stationnaire et à bande large aux réponses. Une méthode structurale de surveillance de santé pour déterminer l'endroit et la sévérité des dommages est développée et appliquée ci-dessus. La méthode emploie la technique normale d'excitation en même temps que l'algorithme de réalisation d'eigensystem pour l'identification des paramètres modaux, et une optimisation des moindres carrés pour estimer les paramètres de rigidité. S'appliquant cette méthode aux données intactes et endommagées de réponse, une comparaison des résultats donne l'indication de l'endroit et l'ampleur des dommages. Cette méthode est alors appliquée en utilisant les données structurales de réponse produites avec deux modèles différents, différentes excitations, et divers modèles de dommages. La méthode proposée s'avère efficace pour l'identification de dommages. En plus la méthode s'avère relativement peu sensible au bruit simulé de sonde.
En ligne : jcll@cive.wustl.edu, johnsone@usc.edu, sdyke@seas.wustl.edu [article] Natural Excitation Technique and Eigensystem Realization Algorithm for Phase I of the IASC-ASCE Benchmark Problem: Simulated Data = Technique d'Excitation et Algorithme Normaux de Réalisation de Système d'Eigen pour la phase I du problème de repère d'IASC-ASCE : Données Simulées [texte imprimé] / Caicedo, Juan Martin, Auteur ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique ; Dike, Shirley J., Auteur ; Johnson, Erik A. . - 49-60 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°1 (Janvier 2004) . - 49-60 p.
Mots-clés : Damage assessment Seismic response Structural safety Acoustic detection Methodology Bench marks Data analysis Evaluation de dommages Réponse séismique Sûreté structurale Détection acoustique Méthodologie Mettre hors jeu les marques Analyse de données Index. décimale : 621.34 Résumé : A benchmark study in structural health monitoring based on simulated structural response data was developed by the joint IASC-ASCE Task Group on Structural Health Monitoring. This benchmark study was created to facilitate a comparison of various methods employed for the health monitoring of structures. The focus of the problem is simulated acceleration response data from an analytical model of an existing physical structure. Noise in the sensors is simulated in the benchmark problem by adding a stationary, broadband signal to the responses. A structural health monitoring method for determining the location and severity of damage is developed and implemented herein. The method uses the natural excitation technique in conjunction with the eigensystem realization algorithm for identification of modal parameters, and a least squares optimization to estimate the stiffness parameters. Applying this method to both undamaged and damaged response data, a comparison of results gives indication of the location and extent of damage. This method is then applied using the structural response data generated with two different models, different excitations, and various damage patterns. The proposed method is shown to be effective for damage identification. Additionally the method is found to be relatively insensitive to the simulated sensor noise.
Une étude de repère dans la surveillance de santé structurale basée sur des données structurales simulées de réponse a été développée par le joint IASC-ASCE Chargent le groupe sur la surveillance de santé structurale. Cette étude de repère a été créée pour faciliter une comparaison de diverses méthodes utilisées pour la surveillance de santé des structures. Le centre du problème est des données simulées de réponse d'accélération d'un modèle analytique d'une structure physique existante. Le bruit dans les sondes est simulé dans le problème de repère en ajoutant un signal stationnaire et à bande large aux réponses. Une méthode structurale de surveillance de santé pour déterminer l'endroit et la sévérité des dommages est développée et appliquée ci-dessus. La méthode emploie la technique normale d'excitation en même temps que l'algorithme de réalisation d'eigensystem pour l'identification des paramètres modaux, et une optimisation des moindres carrés pour estimer les paramètres de rigidité. S'appliquant cette méthode aux données intactes et endommagées de réponse, une comparaison des résultats donne l'indication de l'endroit et l'ampleur des dommages. Cette méthode est alors appliquée en utilisant les données structurales de réponse produites avec deux modèles différents, différentes excitations, et divers modèles de dommages. La méthode proposée s'avère efficace pour l'identification de dommages. En plus la méthode s'avère relativement peu sensible au bruit simulé de sonde.
En ligne : jcll@cive.wustl.edu, johnsone@usc.edu, sdyke@seas.wustl.edu
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°1 (Janvier 2004) . - 3-15 p.
Titre : Phase I IASC-ASCE Structural Health Monitoring Benchmark Problem Using Simulated Data Titre original : Problème de Repère Structural de Surveillance de Santé de la Phase I IASC-ASCE en Utilisant des Données Simulées Type de document : texte imprimé Auteurs : Johnson, Erik A., Auteur ; Katafygiotis, L. S., Auteur ; J. L. Beck ; Lam, H. F., Auteur Article en page(s) : 3-15 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Structural safety Damage assessment Bench marks Seismic response Data analysis Sûreté structurale Evaluation de dommages Mettre hors jeu les marques Réponse séismique Analyse de données Index. décimale : 621.34 Résumé : Structural health monitoring (SHM) is a promising field with widespread application in civil engineering. Structural health monitoring has the potential to make structures safer by observing both long-term structural changes and immediate postdisaster damage. However, the many SHM studies in the literature apply different monitoring methods to different structures, making side-by-side comparison of the methods difficult. This paper details the first phase in a benchmark SHM problem organized under the auspices of the IASC-ASCE Structural Health Monitoring Task Group. The scale-model structure adopted for use in this benchmark problem is described. Then, two analytical models based on the structure-one a 12 degree of freedom (DOF) shear-building model, the other a 120-DOF model, both finite element based-are given. The damage patterns to be identified are listed as well as the types and number of sensors, magnitude of sensor noise, and so forth. MATLAB computer codes to generate the response data for the various cases are explained. The codes, as well as details of the ongoing Task Group activities, are available on the Task Group web site at (http://wusceel.cive.wustl.edu/asce.shm/).
La surveillance de santé structurale (SHM) est un champ prometteur avec l'application répandue dans le génie civil. La surveillance de santé structurale a le potentiel de rendre des structures plus sûres en observant les changements structurels à long terme et les dommages immédiats de postdisaster. Cependant, les nombreuses études de SHM dans la littérature s'appliquent différentes méthodes de surveillance à différentes structures, rendant côte à côte la comparaison des méthodes difficile. Cet article détaille la première phase dans un problème du repère SHM organisé sous les auspices de l'IASC-ASCE la surveillance de santé que structurale Chargent le groupe. La structure de mesurer-modèle adoptée pour l'usage dans ce problème de repère est décrite. Puis, deux modèles analytiques ont basé sur la structure-un par 12 degrés de modèle de cisailler-bâtiment de la liberté (DOF), l'autre un modèle 120-DOF, les deux élément fini baser- sont donnés. Les modèles de dommages à identifier sont énumérés comme les types et le nombre de sondes, importance de bruit de sonde, et ainsi de suite. Des codes machine de MATLAB pour produire des données de réponse pour les divers cas sont expliqués. Les codes, comme des détails du continu Chargez les activités de groupe, sont disponibles sur le site Web de groupe de Charger à (http://wusceel.cive.wustl.edu/asce.shm/).
En ligne : jonhsonE@usc.edu, paullam@cityu.edu.hk, lambros@ust.hk, jimbeck@caltech.edu [article] Phase I IASC-ASCE Structural Health Monitoring Benchmark Problem Using Simulated Data = Problème de Repère Structural de Surveillance de Santé de la Phase I IASC-ASCE en Utilisant des Données Simulées [texte imprimé] / Johnson, Erik A., Auteur ; Katafygiotis, L. S., Auteur ; J. L. Beck ; Lam, H. F., Auteur . - 3-15 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°1 (Janvier 2004) . - 3-15 p.
Mots-clés : Structural safety Damage assessment Bench marks Seismic response Data analysis Sûreté structurale Evaluation de dommages Mettre hors jeu les marques Réponse séismique Analyse de données Index. décimale : 621.34 Résumé : Structural health monitoring (SHM) is a promising field with widespread application in civil engineering. Structural health monitoring has the potential to make structures safer by observing both long-term structural changes and immediate postdisaster damage. However, the many SHM studies in the literature apply different monitoring methods to different structures, making side-by-side comparison of the methods difficult. This paper details the first phase in a benchmark SHM problem organized under the auspices of the IASC-ASCE Structural Health Monitoring Task Group. The scale-model structure adopted for use in this benchmark problem is described. Then, two analytical models based on the structure-one a 12 degree of freedom (DOF) shear-building model, the other a 120-DOF model, both finite element based-are given. The damage patterns to be identified are listed as well as the types and number of sensors, magnitude of sensor noise, and so forth. MATLAB computer codes to generate the response data for the various cases are explained. The codes, as well as details of the ongoing Task Group activities, are available on the Task Group web site at (http://wusceel.cive.wustl.edu/asce.shm/).
La surveillance de santé structurale (SHM) est un champ prometteur avec l'application répandue dans le génie civil. La surveillance de santé structurale a le potentiel de rendre des structures plus sûres en observant les changements structurels à long terme et les dommages immédiats de postdisaster. Cependant, les nombreuses études de SHM dans la littérature s'appliquent différentes méthodes de surveillance à différentes structures, rendant côte à côte la comparaison des méthodes difficile. Cet article détaille la première phase dans un problème du repère SHM organisé sous les auspices de l'IASC-ASCE la surveillance de santé que structurale Chargent le groupe. La structure de mesurer-modèle adoptée pour l'usage dans ce problème de repère est décrite. Puis, deux modèles analytiques ont basé sur la structure-un par 12 degrés de modèle de cisailler-bâtiment de la liberté (DOF), l'autre un modèle 120-DOF, les deux élément fini baser- sont donnés. Les modèles de dommages à identifier sont énumérés comme les types et le nombre de sondes, importance de bruit de sonde, et ainsi de suite. Des codes machine de MATLAB pour produire des données de réponse pour les divers cas sont expliqués. Les codes, comme des détails du continu Chargez les activités de groupe, sont disponibles sur le site Web de groupe de Charger à (http://wusceel.cive.wustl.edu/asce.shm/).
En ligne : jonhsonE@usc.edu, paullam@cityu.edu.hk, lambros@ust.hk, jimbeck@caltech.edu
in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°3 (Mars 2007) . - pp.290–298.
Titre : Semiactive connected control method for adjacent multidegree-of-freedom buildings Type de document : texte imprimé Auteurs : Richard E. Christenson, Auteur ; B. F. Spencer, Auteur ; Johnson, Erik A., Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp.290–298. Note générale : Applied mechanics Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Buildings Structural control Seismic analysis Résumé : The connected control method (CCM) has been shown previously to be a viable means to protect adjacent flexible structures. The CCM works by using an auxiliary structure to provide a reaction force for control. The CCM can be applied to a variety of structural systems including civil, mechanical, or aerospace structures, and can incorporate various types of control strategies including passive, active, or semiactive control. This paper focuses on the application of the CCM to seismically excited adjacent buildings employing semiactive control and extends the previous research in semiactive coupled building control to examine the effects of relative building height and coupling link location on the semiactive performance. The optimal semiactive coupled building configuration is shown to follow two guidelines: (1) The dominant frequencies of the two coupled buildings do not coincide and (2) the coupling link is not placed at the node of a dominant vibratory mode. Additionally, it is shown that semiactive control is able to achieve performance similar to the optimal passive control at a fraction of the required control device force. ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%290733-9399%282007%29133%3A3%2829 [...] [article] Semiactive connected control method for adjacent multidegree-of-freedom buildings [texte imprimé] / Richard E. Christenson, Auteur ; B. F. Spencer, Auteur ; Johnson, Erik A., Auteur . - 2007 . - pp.290–298.
Applied mechanics
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°3 (Mars 2007) . - pp.290–298.
Mots-clés : Buildings Structural control Seismic analysis Résumé : The connected control method (CCM) has been shown previously to be a viable means to protect adjacent flexible structures. The CCM works by using an auxiliary structure to provide a reaction force for control. The CCM can be applied to a variety of structural systems including civil, mechanical, or aerospace structures, and can incorporate various types of control strategies including passive, active, or semiactive control. This paper focuses on the application of the CCM to seismically excited adjacent buildings employing semiactive control and extends the previous research in semiactive coupled building control to examine the effects of relative building height and coupling link location on the semiactive performance. The optimal semiactive coupled building configuration is shown to follow two guidelines: (1) The dominant frequencies of the two coupled buildings do not coincide and (2) the coupling link is not placed at the node of a dominant vibratory mode. Additionally, it is shown that semiactive control is able to achieve performance similar to the optimal passive control at a fraction of the required control device force. ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%290733-9399%282007%29133%3A3%2829 [...]
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