Optimum design of semi-active dampers between adjacent buildings of different sizes subjected to seismic loading including soil-structure interaction
Zemin- yapı etkileşimi dahil sismik yüklenmeye maruz kalan farklı boyutlarda bitişik binaların arasında kullanılan yarı aktif damperlerin optimum tasarımı
- Tez No: 709910
- Danışmanlar: PROF. DR. MUHAMMAD N.S. HADI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Wollongong
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 315
Özet
Metropol şehirlerde, inşaat yapılari genellikle mevcut arazi eksikliğinden oturu birbirine yakın inşa ediliyor.Kontrol sistemi cihazlarının çeşitli tipleri bir yapının deprem hareketine yanıtını azaltmak için bitişik yapılarda önerilebilir. Bir yapısal sismik yanıtı azaltmak için bitişik binalar arasında sönümleme cihazları ek olarak yuklenebilir. Bu çalışmanın amacı, yapısal bir sisteminin rastgele sismik tepkisini analiz etmek için, birbirine bitişik iki bina da yeni bir yöntem gelistirerek bu sistemin sıvı viskoz sönümleme ve kauçuk yatağı cihazlari ile analizini saglamak. Bunla ilgili olarak, iki yetersiz ayrilmis binalarin deprem etkisi ile carpismasi sonucu olusan elastik olmayan davranislari dikkate alinarak bir arastirma gerceklestirilir. Sismik tepkiden dolayi kaynaklanan bu darbe sırasında, çok katlı bitişik binaların elastik olmayan cevapları deplasman, ivme ve kesme kuvvetinin azaltılmasına bagli olarak zemin-yapi etkilesimi de incelenmiştir. El-Centro 1940 Kobe 1995, Sakarya 1999, Loma Prieta 1989 ve Düzce 1999 deprem kayıtları bu çalışmada farklı yer hareketleriyle birlikte iki bina deprem yanıtını incelemek için kullanılır. Ikinci dereceden sabit katsayılı denklemleriyle sonuçlanan sistemleri birinci mertebeden adi diferansiyel sistemi olarak yeniden formüle edilmiş ve MATLAB adi diferansiyel denklem çözücü kullanılarak çözülmüştur. Binalarin carpisma davranisi onemli bir etkiye sahip hafif yapilari uzerinde ki bir tepki amplifikasyona ve akma dayanimlarina bagli olarak kalici deformasyonlara neden olabiliyor. Parametrik calismanin neticesi sonucu, hafif ve digerine gore daha esnek olan yapinin maksimum deplasman noktasi binalar arasindaki bosluk mesafesi, katlarin kendi agirliklari, yapilarin sertlik ve surtunme katsayilari gibi yapisal parametrelerine karsi cok duyarlidir. Bitişik binalarin yanal burulma tepkisi carpisma meydana geldiginde etkilenir. Hafif ve ağır binaların modal tepki gecmisleri önemli ölçüde küçük zemin-yapi etkilesimine sahip sistemlerde etkisi az kalmaktadir. Bundan başka, aynı zamanda, elastik olmadigi varsayılan hafif binanın en ust katin büküm etkisi azaltıldigi görülmektedir büyük zemin-yapi etkilesinde, kucuk zemin-yapi degerlerine gore kiyaslandiginda. Bu çalışma depremler altında birbirine bağlı bitişik binaların sismik tepki azaltılmasında, optimal yarı aktif amortisörler etkinliğini magnetorheological (MR) damperleri ile en iyi optimal sonuçlar almak icin araştırıyor. Modifiye Bouc-Wen modeller MR damperler için kullanılır. Bu çalışmanın uygulanmasında zorluklardan biri MR amortisörlerin tamamen yetenekleri kullanabileceği etkili bir optimal kontrol stratejisi geliştirmek. Bu nedenle, genetik algoritmalar dayalı önemli bir görev (GA) giriş gerilimlerini ve amortisörler sayısını elde etmek için her kat seviyesinde istenen kontrol kuvvetleri anlamak için geliştirilmiş. Doğrusal kuadratik regülatör (LQR) denetleyicisi istenen kontrol kuvvetleri elde etmek için kullanılrken, istenen voltaj ise, kısaltıldı gerilim hukuku (CVL) ile hesaplanır. Kontrol amacı en aza indirmek hem yapının maksimum yer değiştirmesini ve ivme cevaplarıni. Çok hedefli standart genetik olarak kullanılan operasyonlar bir uygunluk fonksiyonu dönüştürülür yani seçim, çaprazlama ve mutasyon. Aslında, sayısının artırılması amortisörler sistemin dinamik yanıt derinleşebilir. Bunun bir sonucu olarak, azalan amortisörler sayısı zorunlu olarak sistemin etkinliğini arttırır.
Özet (Çeviri)
Building structures are often built close to each other because of lack of available land in metropolitan cities. To reduce the response of a structure to earthquake excitation, various types of control system devices have been proposed for adjacent buildings. One of the methods to mitigate structural seismic response is installing supplemental damping devices between adjacent buildings. The aim of this study is to develop a method for analysing the random seismic response of a structural system consisting of two adjacent buildings interconnected by fluid viscous damping and rubber bearing devices. An investigation is carried out to analyse the earthquake induced pounding between two insufficiently separated buildings considering the inelastic behaviour of the structures' responses. The seismic response history analysis of multi-storey inelastic adjacent buildings of different sizes with soil-structure interaction (SSI) during impact is investigated based on the reduction of displacement, acceleration and shear force responses of adjacent buildings. The El-Centro 1940, Kobe 1995, Sakarya 1999, Loma Prieta 1989 and Duzce 1999 earthquake records are used to examine the seismic response of two buildings under the different ground motions in this study. The resulting systems of second order constant coefficient equations are reformulated as a system of first order ordinary differential equations and solved using the ordinary differential equation solver of MATLAB. The pounding behaviour of the buildings has considerable influence on the behaviour of the lighter building causing substantial amplification of the response and leading to considerable permanent deformations due to yield strengths. The parametric investigation has led to the conclusion that the peak displacement of the lighter and more flexible building is very sensitive to the structural parameters by varying gap size, storey mass, the friction coefficient for sliding, and structural stiffness. The lateral torsion response of the couple buildings is affected when impact takes place with the adjacent buildings. The modal response histories of the lighter and heavier buildings are significantly reduced due to the effect of the small SSI. Further, it is also observed that the roof twist of the lighter building which is assumed to be inelastic is decreased for the large SSI effect compared to the small SSI effect. This study investigates the efficacy of optimal semi-active dampers for achieving the best results in seismic response mitigation of adjacent buildings connected to each other by magnetorheological (MR) dampers under earthquakes. The modified Bouc-Wen models are used for MR dampers. One of the challenges in the application of this study is to develop an effective optimal control strategy that can fully utilize the capabilities of the MR dampers. Hence, a significant task based on genetic algorithms (GA) is improved in order to obtain input voltages and number of dampers to understand the desired control forces at each floor level. Linear quadratic regulator (LQR) controller is used for obtaining the desired control forces, while the desired voltage is calculated based on clipped voltage law (CVL). The control objective is to minimize both the maximum displacement and acceleration responses of the structure. The multi objectives are first converted to a fitness function that is used in standard genetic operations, i.e. selection, crossover, and mutation. In fact, increasing the number of dampers can exacerbate for the dynamic response of the system. As a result, decreasing the number of dampers necessarily increase the efficiency of the system.
Benzer Tezler
- Deprem etkisindeki yapıların aktif kontrolü
Active control of structures under seismic excitation
BEKİR BORA GÖZÜKIZIL
- Semi-active suspension control design and analysis for different types of vehicles and road irregularities.
Farklı araç ve yol düzensizlikleri için yarı aktif süspansiyon kontrol tasarımı ve analizi
MERTCAN TEZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mekatronik MühendisliğiBahçeşehir ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BARAN ALİKOÇ
- Manyeto-reolojik sıvılı yarı-aktif bir sönümleyici tasarımı ve analizi
Design and analysis of a semi-active damper with mangnetorheological fluid
ZEKERİYA PARLAK
Doktora
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL ÇALLI
- Yapıların yarı-aktif MR damperler ile kontrolü
The control of structures with semi-active MR dampers
ÖZGE ŞAHİN ÇETİN
Doktora
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NACİ ÇAĞLAR
- Yığma yapılar için kütle sönümleyicilerin yapay zeka algoritmaları ile optimizasyonu
Optimization of mass dampers with artificial intelligence algorithms for masonry buildings
OĞUZ UZDİL
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGAY ÇOŞGUN
PROF. DR. SİNAN MELİH NİGDELİ