مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

طراحی میراگر جرمی متوازن دوگانه اینرتر برای کنترل لرزه ای بهینه ساختمان با الگوریتمهای تکاملی و هوش جمعی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
3 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
10.22065/jsce.2025.530566.3763
چکیده
میراگر جرمی متوازن با اینرتر، در حال تبدیل شدن به یک دستگاه شناخته شده برای کاهش ارتعاشات ساختمان‌هاست ولی اتصال آن به طبقات مختلف، می‌تواند با چالش اجرایی معماری همراه باشد. برای غلبه بر این چالش، دراینجا سامانه میراگر جرمی اینرتر دوگانه برای کنترل یک ساختمان معیار 10 طبقه با میرایی ذاتی 2 درصد مورد مطالعه قرار گرفته است که جرم میراگر جرمی اینرتر بین دو وزنه بصورت متغیر بهینه شده است و پایانه‌های دستگاه مکانیکی اینرتر به وزنه‌های میراگر متصل گردیده است. طی بهینه یابی نسبت‌ فرکانسی، نسبت میرایی و نسبت جرمی وزنه‌ها با هدف به حداقل رساندن نُرم بی‌نهایت تابع تبدیل گریز طبقات جستجو می‌شوند. الگوریتم ژنتیک بعنوان یک روش تکاملی پایه، الگوریتم دسته ذرات بهینه یاب بعنوان یک روش متداول در زمره هوش جمعی درکنار الگوریتم نوین جستجوی پرنده گریزان برای مساله حاضر ویژه سازی شده اند. مقایسه نتایج، حاکی از برتری چشمگیر سرعت و کیفیت همگرایی الگوریتم جستجوی پرنده گریزان با قابلیت عبور از بهینه‌های موضعی می باشد چنانچه طی حالت‌های مختلف توانست تا بیش از 40% بهبودتابع هدف نسبت به میانگین نتایج دو روش دیگر بدست دهد. پس از طراحی بهینه سامانه‌های کنترل، مقایسه رفتاری سامانه اینرتر تک دارای اتصال پایانه دوم اینرتر به طبقات متفاوت با سامانه اینرتر دوگانه، برتری عملکرد سامانه میراگر جرمی اینرتر دوگانه را تحت مجموعه ای از شتابنگاشت‌های حوزه دور و نزدیک زلزله (با اثر جهت پذیری رو به جلو و گام پرتاپی) آشکار می نماید.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Designing Double Tuned Mass Damper Inerter for optimal seismic control of buildings by evolutionary and swarm intelligent algorithms

نویسندگان English

Maziar Fahimi Farzam 1
Mohsen Shahrouzi 2
Javad Gholizadeh 3
1 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Kharazmi University, Tehran, Iran
3 MSc. student, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده English

The tuned mass damper inerter is becoming a well-recognized device for reducing building vibrations. However, connecting it to different floors may pose architectural and practical challenges. To overcome this limitation, the dual tuned mass damper inerter (DTMDI) system is investigated for controlling a 10-story benchmark building with 2% inherent damping, where the TMDI mass is variably distributed between two auxiliary masses and the mechanical inerter terminals are connected to two masses of a double tuned mass damper. An optimization process is carried out to find the optimal frequency ratio, damping ratio, and mass ratio of the absorbers with the aim of minimizing the infinity norm of the transfer function of floor drifts. Genetic Algorithm as an evolutionary method, Particle Swarm Optimization as the most popular swarm intelligent method, along with the recently developed Escaping Bird Search, are customized for the current problem. Comparison of the results indicates a significant superiority of EBS in convergence rate and quality of the mean results about 40% among the treated cases, and its capability to escape from local optima. After optimal design of the control systems, behavioral comparison of a single-inerter system with the secondary terminal connected to different floors and the proposed DTMDI system reveals the superior performance of the proposed configuration under a set of far-field and near-field ground motions including forward directivity and fling-step effects.

کلیدواژه‌ها English

Computational Intelligence
Passive Control
Tuned Mass Damper Inerter
Optimization
Seismic design

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 دی 1404

  • تاریخ دریافت 17 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری 09 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 07 دی 1404