Sismik izolasyon ve ayarlı sıvı sönümleyicili hibrit kontrol sistemlerinin optimizasyonu ve makine öğrenmesi ile tahmini
Optimization of hybrid control systems with seismic isolationand tuned liquid damper and prediction with machine learning
- Tez No: 958890
- Danışmanlar: PROF. DR. GEBRAİL BEKDAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
Sismik taban izolatörleri, yapısal ivmenin azaltılmasında ve deplasman kontrolünde etkili kontrol cihazlarıdır. Çok katlı yapılarda yapı ağırlığıyla izolatör zorlanmakta, enerji yeteri kadar izolasyon katmanında sönümlenemeyerek üst yapıya aktarılmaktadır. Sismik izolatörlere gelecek kuvvetli titreşimler, izolatörün fazla hareketiyle sonuçlanarak, izolatör bağlantı noktalarında mekanik hasara ya da izolasyon katmanında malzeme deformasyonuna yol açabilmektedir. Yakın fay gibi yıkıcı özellikleri olan ve büyük yer değiştirmelere sebep olan depremlerde, izolasyonlu sistemlere sönümleyici ilavesi önerilmektedir. Ayarlı sıvı sönümleyici (TLD) sistemler, yapısal deplasmanları azaltmada, bünyesindeki sıvının çalkalanmasından faydalanan kontrol cihazlarıdır. Bu iki sistemin hibrit kullanımı, yapıda toplanan ivme ve deplasmanların azaltılmasında etkilidir. Bu tez çalışmasında, sismik taban izolatörü ve TLD'den oluşan hibrit bir sistemin optimum tasarım süreci ve TLD yerleştirilecek alanın boyut limitlerini dikkate alarak sistem özelliklerini tahmin eden bir makine öğrenmesi modeli oluşturulması hedeflenmiştir. Yapılan ilk uygulamada, yakın fay depremleri altındaki bir yapının tabanına sismik izolatör ve en üst katına TLD yerleştirilmiş, izolatörlü sistemin farklı sönüm ve hareketlilik kapasiteleri için izolatöre TLD ilavesinin, yapısal kontrole etkisi araştırılmıştır. İzolatör ve sönümleyici özellikleri, yapının maksimum ivmesini azaltmaya yönelik uyarlanabilir armoni arama algoritması ile optimize edilmiştir. TLD ilavesinin, yakın fayın izolatör seviyesindeki yerdeğiştirmeleri sınırlayarak hasar almasını önleyici etkileri olduğu belirlenmiştir. Tez çalışmasında yapılan ikinci uygulamada, yapı kütlesinden bağımsız olarak sismik izolatör ve TLD'li hibrit kontrol sistemine sahip bir yapının tasarım parametrelerini tahmin eden bir makine öğrenmesi modelleri geliştirilmiştir. Darbeli yakın fay depremleri altındaki standart bir yapının deprem davranışı Matlab Simülink aracılığıyla simüle edilmiş, jaya algoritması optimizasyonuyla optimum tasarım parametreleri ve yapı davranışı kaydedilmiştir. Elde edilen optimum tasarım özellikleri ve çeşitli parametrelerle veri seti oluşturulmuştur. Kontrol sistemi yerleştirilecek alanın boyut limitleri ve sıvı özellikleri dikkate alınarak, TLD tank boyutları, izolatör ve TLD sönümleme oranları ve periyotlarını tahmin eden makine öğrenmesi modelleri üretilmiştir. Geliştirilen öğrenme modelleri arasında en etkili algoritmalar belirlenmiş, tahmin edilen değişkenler arasında TLD tank yarıçapı, sıvı yüksekliği ve izolatör periyodu özelliklerinin %96'yı aşan bir doğrulukla ve %8 civarında ortalama mutlak hatayla tahmin edilebildiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Seismic base isolators are effective control devices in reducing structural acceleration and displacement control. In multi-storey structures, the isolator is forced by the weight of the structure, and the energy is not sufficiently absorbed in the isolation layer and is transferred to the superstructure. Strong vibrations that will occur to seismic isolators may result in excessive movement of the isolator, causing mechanical damage at the isolator connection points or material deformation in the isolation layer. In earthquakes with destructive features such as near fault and causing large displacements, the addition of a damper to isolation systems is recommended. Tuned liquid damper (TLD) systems are control devices that utilize the sloshing of the liquid within them in reducing structural displacements. The hybrid use of these two systems is effective in reducing the acceleration and displacements accumulated in the structure. In this thesis, it is aimed to create a machine learning model that estimates the system properties by considering the optimum design process of a hybrid system consisting of a seismic base isolator and TLD and the size limits of the area where the TLD will be placed. In the first application, a seismic isolator was placed at the base of a structure under near-fault earthquakes and TLD was placed at the top floor, and the effect of TLD addition to the isolator on the structural control was investigated for different damping and mobility capacities of the isolator system. Isolator and damper properties were optimized with an adaptive harmony search algorithm to reduce the maximum acceleration of the sturcture. It has been determined that the addition of TLD has preventive effects on the isolator from being damaged by limiting the displacements at the isolator level of the near fault. In the second application carried out in the thesis study, a machine learning models was developed that estimates the design parameters of a structure with a hybrid control system with seismic isolator and TLD, independent of the building mass. The earthquake behavior of a standard structure under pulsed near-fault earthquakes was simulated via Matlab Simulink, and the optimum design parameters and structure behavior were recorded with the Jaya algorithm optimization. A data set was created with the optimum design properties and various parameters obtained. Considering the size limits of the area where the control system will be placed and the liquid properties, machine learning models that predict TLD tank dimensions, isolator and TLD damping ratios and periods were produced. The most effective algorithms were determined among the developed learning models, and it was determined that among the predicted variables, TLD tank radius, liquid height and isolator period properties could be predicted with an accuracy exceeding 96% and a mean absolute error around 8%.
Benzer Tezler
- Design optimization of a hybrid vibration control system for buildings structures
Bina yapıları için bir hibrit titreşim kontrol sisteminin tasarım optimizasyonu
BASEL SALAAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Deprem Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GEBRAİL BEKDAŞ
- Yapısal kontrol sistemleri ve sıvı sönümleyicilerin yapılarda kullanımı
Structural control systems and the use of liquid dampers on the structures
ERSAN SANSARCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ
- Deprem etkisindeki yapıların sismik taban izolasyonu ve çoklu ayarlı kütle sönümleyici sistemleri ile karma korunması
Hybrid protection of earthquake excited structures by using seismic base isolation and multiple tuned mass damper systems
MOHAMMAD HARRIS WAHEB
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Deprem Mühendisliğiİstanbul Aydın Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEPANTA NAİMİ
- Deprem etkisindeki yapıların aktif kütle sönümleyici ve aktif kiriş kontrol sistemleri ile korunması
Active mass damper and active tendon control for earthquake excited structures
MUSTAFA MELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ
- Yapıların sismik izolasyonunda ileri denetim algoritmalarının uygulanması
Application of advanced control algorithms in seismic isolation of structures
OĞUZ YAKUT
Doktora
Türkçe
2007
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ALLİ