مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

رویکرد بازگشتی در کنترل تطبیقی سازه های مجهز به میراگر ستون مایع تنظیم شده در سازه های مقاوم در برابر زلزله با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکترای مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
2 استاد دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران ، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.580722.3970
چکیده
تاکنون کنترل ارتعاش سازه‌ها با استفاده از میراگرهای ستون مایع تنظیم‌شده (TLCDs ) به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال، اکثر مطالعات شرایط تکیه گاهی را به صورت گیردار درنظرگرفته و اندرکنش غیرخطی خاک-سازه (SSI) را نادیده می‌گیرند، که این موضوع می‌تواند عملکرد میراگرها را به طور قابل توجهی تضعیف کند. پیشرفت‌های اخیر، مانند میراگرهای ستون مایع تنظیم‌شده گازی(TLCGD) که از طریق تنظیم مجدد فشار گاز سازگار می‌شوند، سازگاری را بهبود بخشیده‌اند، اما به امکانات پیچیده و شناسایی مکرر سیستم متکی هستند. در این مطالعه، یک استراتژی کنترل تطبیقی با رویکرد بازگشتی برای افزایش تاب‌آوری لرزه‌ای سازه‌های عمرانی با در نظر گرفتن اثرات SSI پیشنهاد شده است. در این روش استهلاک انرژی از طریق کنترل غیرفعال میراگرهای مایع، به همراه کنترل فعال سازه با حضور تاندون‌های فعال، ایجاد شده است. کنترل غیرخطی با رویکرد بازگشتی با وجود نامشخص بودن پارامترهای سیستم به حفظ پایداری سیستم سازه-میراگر-خاک پرداخته و با بهره گیری از روش بهینه‌یابی انبوه ذرات باعث کاهش نیروهای کنترلی شده است. بررسی‌های عددی بر روی یک ساختمان برشی ۱۰ طبقه ، یک ساختمان برشی ۲۰ طبقه و یک سازه معیار ۹ طبقه که تحت رکوردهای زلزله تاریخی متعدد قرار گرفته‌اند، نشان داد سیستم ترکیبی پیشنهادی، جابجایی و دریفت را نسبت به TLCD های غیرفعال بیشتر کاهش داده و در مقایسه با سیستم‌های کنترل فعال به نیروهای کنترلی بسیار کمتری نیاز دارد. نتایج عددی نشان داده است، این روش جایگزین عملی و مناسبی برای میراگرهای ستون مایع تنظیم شده گازی TLCGD می باشد و کاربرد TLCD ها را برای طراحی مقاوم در برابر زلزله در سازه‌های بلند و حیاتی گسترش می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Hybrid Adaptive Backstepping Control of Tuned Liquid Column Dampers for Seismic-Resilient Structures with Soil–Structure Interaction

نویسندگان English

Nazanin Nazmdar Shahri 1
Fereidoun Amini 2
1 PhD Candidate of Structural Engineering, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
2 Professor of Structural Engineering, College of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Structural vibration control using tuned liquid column dampers (TLCDs) has been widely studied; however, most applications assume fixed-base conditions and neglect nonlinear soil–structure interaction (SSI), which can significantly undermine performance. Recent advances, such as smart tunable liquid column gas dampers (TLCGDs) that adapt via gas-pressure retuning, have improved adaptability but rely on complex hardware and frequent system identification. In this study, a hybrid adaptive backstepping–TLCD control strategy is proposed to enhance the seismic resilience of civil structures while considering SSI effects. The method combines the passive energy dissipation of TLCDs with the robustness of nonlinear adaptive backstepping control, optimized through particle swarm optimization, to ensure stability under parameter uncertainties while reducing actuator demand. The adaptive backstepping approach is used to make the structure follow the intended behavior, and guarantees the stability of the TLCD-structure-soil system. Numerical investigations on a 10-story shear building, a 20-story benchmark building, and a 9-story benchmark structure subjected to multiple historical earthquake records demonstrate that the proposed hybrid system consistently achieves greater reductions in displacement and drift ratio than passive TLCDs and requires significantly lower control forces than active-only systems. The results highlight a practical and robust alternative to gas-based TLCGD approaches, extending the applicability of TLCDs to earthquake-resistant design of tall buildings and critical infrastructure.

کلیدواژه‌ها English

Structural control
Adaptive control
Backstepping method
Liquid Column Damper
Soil-Structure Interaction
Particle Swarm Optimization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 10 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 18 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 16 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 10 مهر 1405