Browsing by Author "Gallardo Briones, José Alberto"

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    A numerical model for non-linear shear behavior of high damping rubber bearings
    (Elsevier SCI LTD, 2023) Gallardo Briones, José Alberto; Llera Martín, Juan Carlos de la; Restrepo, José I.; Chen, Michelle
    The dynamic behavior of isolated structures is strongly controlled by the force-deformation constitutive behavior of the isolators. Among the different types of existing isolation devices, High Damping Rubber Bearings (HDRBs) are commonly used in practice, which behavior is highly non-linear and difficult to model analytically. Consequently, this article proposes a simple, but sufficiently accurate, mathematical model for simulating the non-linear shear behavior of HDRBs under large deformations, and an estimation procedure for its parameter values using the geometrical features and mechanical characteristics of the device. First, we briefly describe the phenomena observed in the experimental test data, as well as other phenomena not observed within the range of experimental deformations. Then, the mathematical formulation is presented, which is based on the consideration of two components connected in parallel, a hyperelastic spring and a dissipative component. The governing equation for the former is derived from the expanded formulation of the Mooney-Rivlin model for isotropic hyperelastic materials, and the latter from a Bouc-Wen model with hardening. A novel model is included to account for stiffness degradation, including scragging and Mullins effects, which is developed from experimental data of 924 tested devices. The proposed model fits well the experimental test results of HDRBs with different geometric features and material properties. Based on the evolution laws for the different variables, the model can be successfully used in structural dynamic analysis. To facilitate model calibration, a statistical estimation procedure is proposed to reduce the 17 force- deformation constitutive model parameters of the isolator to 9 unknown parameters, which are computed from the geometric features of the device and mechanical characteristics of the rubber material. This makes the calibration of the force-deformation constitutive model parameters feasible. The estimation procedure successfully predicts the behavior of an average device within a batch of HDRBs, showing good agreement with two different experimental datasets.
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    Uncertainty quantification in the dynamic response of seismically isolated buildings using high damping rubber bearings
    (2024) Gallardo Briones, José Alberto; Llera Martin, Juan Carlos de la; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Esta disertación se enfoca en cuantificar la incertidumbre aleatoria y de modelado en el comportamiento constitutivo de los aisladores de goma de alto amortiguamiento (HDRBs por sus siglas en inglés) y su propagación a la respuesta sísmica de edificios sísmicamente aislados. Debido a que el comportamiento de los HDRBs es altamente no lineal, se enfatiza considerar sus fenómenos característicos detalladamente, esto debido a que los aspectos de modelado influyen significativamente en la fragilidad de la estructura y sus los mecanismos de falla. Es un hecho que el comportamiento constitutivo de los dispositivos de aislamiento controla la respuesta sísmica de las estructuras sísmicamente aisladas; por lo tanto, las consideraciones de modelado de los aisladores juegan un papel crítico en la evaluación del desempeño de estos edificios. Con esto en mente, esta tesis primero propone un modelo matemático suficientemente detallado para simular el comportamiento no lineal a corte de los HDRBs bajo grandes deformaciones, el cual incluye varios de sus fenómenos característicos, y un procedimiento de estimación para sus parámetros a partir de las características geométricas y mecánicas del dispositivo. Luego, el modelo propuesto se extiende para simular la respuesta de corte bidireccional y se combina con el conocido modelo mecánico denominado modelo de dos resortes (TSM por sus siglas en inglés) para incluir el acoplamiento de las respuestas axial y a corte. Entonces, el efecto del uso de diferentes modelos para simular el comportamiento de los HDRBs, con distintos niveles de sofisticación, se aborda evaluando su precisión en la simulación de resultados experimentales de los dispositivos sometidos a diferentes patrones de carga, y propagando esa incertidumbre en las respuestas sísmicas de estructuras sísmicamente aisladas. Posteriormente, la incertidumbre en el comportamiento de los HDRBs se cuantifica y caracteriza en términos del modelo previamente propuesto utilizando datos experimentales, y luego se propaga en un arquetipo estructural utilizando simulaciones Monte Carlo. Los resultados también se comparan con estimaciones obtenidas utilizando los procedimientos en las actuales normativas nacionales e internacionales. Se espera que los hallazgos de esta investigación mejoren el modelado actual del comportamiento constitutivo de los HDRBs y la comprensión del impacto de las consideraciones de modelado de los HDRBs en la respuesta sísmica de estructuras sísmicamente aisladas. Además, los hallazgos relacionados con la incertidumbre aleatoria del comportamiento constitutivo de los HDRBs podrían proporcionar datos cuantitativos para enriquecer la metodología utilizada actualmente en diseño.