ارزیابی کارآیی میراگر ویسکوز فعّال در زلزله‌های حوزه دور و نزدیک

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری سازه، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، مازندران

10.22065/jsce.2020.197694.1927

چکیده

این پژوهش به بررسی کارآیی سیستم میراگر ویسکوز فعّال(AVDS) در کنترل ارتعاشات ناشی از زلزله‌های حوزه‌ی دور و نزدیک پرداخته است. این میراگر که قابلیت نصب در المان‌های مهاربندی شورون را دارد،می‌تواند نیروی کنترلی مورد نیاز برای کاهش دامنه‌ی ارتعاش سازه را تا رسیدن به حدّ اشباع مشخصی تامین نماید. عملکرد کنترل فعّال در کاهش اثرات ناشی از زلزله حوزه‌ی دور در مطالعات مختلفی بررسی شده است. امّا کارآیی این سیستم در کنترل ارتعاشات ناشی از زلزله حوزه‌ی نزدیک با توجّه به پدیده‌ی تاخیر زمانی مورد تردید است. ماهیت ضربه‌ای و پالس مانند موج زلزله در نزدیکی گسل باعث کاهش اثرگذاری کنترل فعّال در سازه می‌گردد. که نتایج حاصل از این پژوهش نیز مؤیّد این مطلب است. در این روند یک کد کامپیوتری در نرم افزار متلب و بر اساس الگوریتم کنترل بهینه‌ی لحظه‌ای نیومارک ارائه شده است. عملکرد این کد بر اساس سه مساله‌ی مختلف صحّت سنجی و بررسی شده است. سپس نتایج تحلیل دینامیکی سازه‌ای 7 طبقه بر اساس این کد محاسبه و در دو حالت کنترل شده و کنترل نشده و با استفاده از رکوردهای زلزله حوزه‌ی دور و نزدیک ارائه شده است. بر اساس این نتایج به نظر می‌رسد استفاده از سیستم‌های کنترل فعّال هرچند در زلزله های حوزه‌نزدیک نیز مؤثّر هستند، امّا به کارگیری تمهیداتی در این روند ضروری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessing the Efficiency of an Active Viscous Damper in Near-Field and Far-Field Earthquakes

نویسندگان [English]

  • Ali Jalaeefar 1
  • Mahdi Kiani 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering. Islamic Azad university, North Tehran branch, Tehran, Iran
2 Ph.D. Candidate, Department of Civil Engineering. Babol Noushiravani University, Babol, Iran
چکیده [English]

The present article involves evaluating the efficiency of an active viscous damper in controlling vibrations caused by near and far field earthquakes. Being installed on chevron bracing systems, the damper is able to provide necessary controlling forces to diminish vibration amplitude up to its' saturation limit. Many researchers have worked on the concept of seismic active control under far field waves. But the efficiency of this system is not guaranteed in near field ones due to time delay phenomenon. Pulse and shock entity of near field seismic waves leads to decreasing active control effects and the present research also proves the fact. A computer based algorithm is developed using Newmark instantaneous optimal control method in MATLAB software.The performance of this code is validated and evaluated based on three different reference problems. Then the analysis results of a 7-storey structure are calculated based on the code. The analyses are developed using both controlled and uncontrolled states. Also near field and far field earthquake records are used in this process and the results are compared in different tables and graphs. Based on the results, it seems that active control systems in spite of their effectiveness in near field earthquakes, needs necessary scheming and changes in the process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Active viscous damper
  • instantaneous optimal control
  • Near Field Earthquake
  • Far Field Earthquake
  • acceleration
  • Velocity
  • Displacement
[1] Cheng, F. Y. Jiang, H. and Lou, K. (2008). Smart structures: Innovative systems for seismic response control. Boca Raton: CRC Press/Taylor & Francis Group.
[2] Soong, T.T. Costantinou, M.C. (1994). Passive and active structural vibration control in civil engineering.   Springer-Verlag Wien. No.345 
[3] Nikoo K. Hazaveh.  Geoffrey W. Rodgers, J. Chase, G. Pampanin, S. (2017). Experimental test and validation of a direction and displacement dependent viscous damper. Asce Journal of Engineering Mechanics. Volume 143. Issue 11   
[4] Younespour, A. Ghaffarzadeh, H. (2015). Structural active vibration control using active mass damper by block pulse functions. Sage Journals. Journal of Vibration and Control. Vol 21, Issue 14.
[5] Don-HoYanga Ji. Hwan Shina Hyun. Wook Leeb Seoug. Ki Kima Moon. Kwak, K. (2017). Active vibration control of structure by active mass damper and multi-modal negative acceleration feedback control algorithm. Elsevier. Journal of Sound and Vibration. Volume 392, Pages 18-30.
[6] Foti, D. (2014), On the Seismic Response of Protected and Unprotected Middle-Rise Steel Frames in Far-Field and Near-Field Areas, Shock and Vibration, Volume 2014, Article ID 393870.
[7] Naderpour, H. Naji, N. Burkacki, D.  Jankowski, R. (2019), Seismic Response of High-Rise Buildings Equipped with Base Isolation and Non-Traditional Tuned Mass Dampers, Applied Sciences. Vol. 9, P. 1201.
[8] Ribakov, Y. Gluck, J. Reinhorn, A.M. (2001). Active viscous damping system for control of MDOF structures.  Earthquake engineering and structural dynamics. Volume 30. Pages 195-212.
[9] Soong, T.T. State-of-the-art review: Active structure control in civil engineering. (1988). Engineering Structures, Vol. 10, No. 2, pp. 73-84.
[10] MATLAB and Statistics Toolbox. (Release 2012b). The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States. 
[11] Chopra, A.C. (2002) Dynamics of structures: Theory and application to earthquake engineering. 2nd Edition, Prentice Hall Inc.