طراحی سیستم کنترلی غیرفعال در سازه های مجهز به میراگرهای اصطکاکی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایرا

2 دانشجوی دکتری مهندسی عمران- زلزله، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 -استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

10.22065/jsce.2021.236501.2173

چکیده

در مطالعه حاضر طراحی یک سیستم کنترل تطابق‎پذیر در سازه‎های با میراگر اصطکاکی ارائه شده است. در این طراحی با در نظر گرفتن سازه بعنوان یک سیستم دینامیکی، برخی از خصوصیات آن نظیر سختی و میرایی طوری ‌تنظیم‌ شده که اثر دینامیکی نیرو روی سازه تا سطح قابل قبولی کاهش پیدا کند. با این روش فرکانس طبیعی سازه، شکل طبیعی و همچنین مقادیر میرایی متناظر آن به گونه ای تغییر می‎یابد که نیروهای دینامیکی ناشی از بارهای محیطی کاهش یابند. در این تحقیق ابتدا معادلات حرکت برای یک سازه با چند درجه آزادی دارای میراگر اصطکاکی بیان شده و در ادامه با استخراج ماتریس سختی سیستم و حل معادلات حرکت، پاسخ جابجایی و شتاب سازه محاسبه شده است. سپس طراحی سیستم کنترلی دو حالته بر مبنای بهینه‎سازی پاسخ شتاب یا جابجایی سازه به گونه ای انجام شده که مقدار نیروی مناسب لغزش میراگر با توجه به مقدار حداکثر جابجایی یا شتاب سازه قابل تنظیم باشد. نتایج شبیه‎سازی‎ها و تحلیل‎های عددی برای سازه‎های 4، 6، 8 و 10 طبقه تحت رکوردهای زلزله متفاوت توسط سیستم کنترلی پیشنهادی، مقدار نیروی لغزش بهینه سازه را با در نظر گرفتن الویت شتاب یا جابجایی نتیجه می‎دهد. به گونه‎ای که به عنوان نمونه برای یک سازه 8 طبقه، مقدار حداکثر جابجایی سازه 7 برابر کمتر از مقدار مجاز آن در آیین نامه می‎باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Designing Passive Control System in Friction-Damped Structures

نویسندگان [English]

  • Karen Khanlari 1
  • kamyar Gharra 2
  • Jafar Asgari Marnani 3
1 Assistant Professor, Department of Civil engineering, Faculty of Technology and Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 PhD Candidate, Department of Civil Engineering, Faculty of Technology and Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University , Tehran, Iran
3 Assistant Professor,, Department of Civil engineering, Faculty of Technology and Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, designing a compatible control system in structures with friction dampers is presented. The purpose of the design is to regulate some of its properties, such as stiffness and damping, considering the structure behavior as a dynamic system, so that the dynamic effect of force on the structure is reduced to an acceptable level which causes changes to the natural frequency of the structure, the natural shape, and the corresponding damping values so that the dynamic forces caused by the environmental loads will be reduced. This study declares the equations of motion for a structure with a few degrees of freedom with a friction damper and the displacement response and structural acceleration are hereby calculated by extracting the system stiffness matrix and solving the equations of motion. In following, a two-mode control system, based on optimizing the acceleration response or displacement of the structure is designed in a way that makes the appropriate force of damper friction be adjustable in accordance with the maximum displacement or acceleration of the structure. The results of numerical analysis on 4, 6, 8 and 10 story structures, under different earthquake records, shows that the proposed control system is able to summarize the optimal slip force by considering the priority of acceleration or displacement. So that, for An 8-story structure, the maximum displacement of the structure is 7 times less than the allowable value in the regulations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Control System
  • Friction Damper
  • Numerical Method
  • Slip Load
  • SGA Algorithm Optimization Problem

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 01 بهمن 1401
  • تاریخ دریافت: 04 تیر 1399
  • تاریخ بازنگری: 30 آبان 1399
  • تاریخ پذیرش: 30 دی 1399