21400

21400

كنترل تطبيقي سازه‌هاي نامتقارن با رويكرد رفتار غير خطي چرخشي

دكتري

عمران

98-97

1398/6/24

دكتر فريدون اميني

عمران

يكي از مهم‌ترين اهداف مهندسين سازه، تامين ايمني جاني و مالي براي ساختمان‌هاي ساخته شده تحت اثر بار زلزله مي‌باشد. براي دستيابي به اين هدف ابتدا بايستي سازه به طور صحيح مدلسازي شده و پاسخ آن در محدوده قابل قبول باشد. در سال‌هاي اخير كنترل سازه‌ها با توجه به پتانسيل مناسب براي كاهش پاسخ سازه، مورد توجه بسياري از محققين بوده است. در ميان روش‌هاي كنترل سازه نيز روش كنترل تطبيقي به دليل قابليت انطباق خود با محيطِ پيراموني، بين محققين محبوبيت زيادي يافته است. اما بايد توجه كرد كه اكثر مطالعات صورت گرفته بر روي كنترل تطبيقي در حوزه خطي و سازه‌هاي الاستيك دوبعدي بوده است. اين در حالي است كه در واقعيت معمولا سازه داراي عدم تقارن در پلان مي‌باشد. هم‌چنين با توجه به اينكه حركت ناشي از پيچش ساختمان در زلزله‌هاي گذشته باعث بروز خسارات فراواني شده است، مدلسازي صحيحِ ساختمان‌هاي نامتقارن و كاهش پاسخ آن‌ها امري بسيار مهم مي‌باشد. يكي از اهداف اين پايان‌نامه استفاده از روش كنترل تطبيقي براي كاهش پاسخ سازه‌هاي نامتقارن در پلان مي‌باشد. هم‌چنين مدلسازي سازه‌هاي مورد بررسي با در نظر گرفتن غير خطي چرخشي (اينرسي) مي‌باشد. براي كاهش پاسخ ديناميكي سازه‌هاي نامتقارن از دو الگوريتم كنترل تطبيقي استفاده شده است و با استفاده از اين دو روش پاسخ‌هاي پيچشي و انتقالي سازه كاهش مي‌يابند. از سويي ديگر ميراگر جرمي تنظيم شده يكي از پركاربردترين ابزارها در كنترل سازه‌ها مي‌باشد. يكي از ويژگي‌هاي اين ابزارِ كنترل، جابجايي‌ نسبتا زياد مي‌باشد. از اين رو انتظار مي‌رود كه در برخي موارد پاسخ ميراگر جرمي تنظيم شده در محدوده غير خطي باشد. تا كنون تحقيقات زيادي بر روي رفتار غير خطي ميراگر جرمي تنظيم شده انجام شده است. اما رفتار غير خطي اين نوع ميراگر در دو جهت كم‌تر مورد توجه محققين بوده است. يكي ديگر از اهداف اين پژوهش مدلسازي رفتار غير خطي ميراگر جرمي تنظيم شده در دو جهت مي‌باشد. نتايج حاكي از آن است كه پاسخ ديناميكي ميراگر جرمي تنظيم شده در دو بعد با پاسخ متداول مدل‌هاي خطي مي‌تواند تفاوت كند و در آن پديده‌هايي نظير انتقال انرژي و اشباع اتفاق بيفتد.

1398/09/19

Adaptive control of asymmetric rotationally non-linear structures

9/15/2019 12:00:00 AM

One of the main goals of the structural engineers is to design the buildings safely under seismic loads. To gain this goal, the structure must be modeled properly and the structure response must remain in an acceptable range. In recent years, structural control has been proposed by many researchers. Among the structural control systems, adaptive control has become popular for the researchers. But a lot of researchers in this field have focused on two-dimensional and elastic structures. However, the plan of the building can be asymmetric and torsional motions can cause a lot of damages in the earthquake. So it is so important to model the asymmetric structures correctly and reduce the response of these structures. One of the goals of this thesis is to reduce seismic response of asymmetric structures by means of adaptive control. In this study, the inertia (rotational) non-linearity is considered in the modeled structures. To reduce the dynamic response of the modeled structures, two adaptive algorithms are used. These algorithms are Simple Adaptive Control (SAC) and Linear Quadratic Regulator (LQR). By using mentioned algorithms, the translational and torsional response of the modeled structures are reduced. On the other hand, Tuned Mass Dampers (TMD’s) are well-known devices in the structural control. TMD’s usually experience high level of displacement, so TMD’s can exhibit non-linear behavior. A lot of researches have been done to model the non-linear behavior of the TMD’s. But very little attention has been paid to bi-directional non-linear behavior of the TMD’s. The other propose of this research is to model the non-linear behavior of the TMD’s in two directions. The nonlinear dynamic equations of motion are derived for the modeled TMD’s and perturbation analysis has been done to derive the dynamic response of these TMD’s. The results show that the dynamic response of the TMD’s can become different if the non-linearity is considered in two directions and the phenomena such as saturation and energy transfer can take place.