Novel displacement dependent viscousdamper for semi-active control of the seismic response of multi-storey buildings
Yer değiştirmeye bağlı viskoz damperlerin yarı aktif kontrolü olarak çok katlı binaların sismik tepkisinde kullanımı
- Tez No: 985781
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MİHAİL PETKOVSKİ, DR. ÖĞR. ÜYESİ SİMON ALEXANDER POPE, PROF. DR. IMAN HAJİRASOULİHA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: The Unıversıty Of Sheffıeld
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yarı aktif kontrol cihazları, çok katlı binaların sismik tepkisinin kontrolü için pasif cihazlara göre önemli avantajlar sunar, ancak şu anda önerilen sistemler yüksek karmaşıklıktan mustariptir, bu da kontroldeki tepki gecikmelerine ve sağlamlıklarıyla ilgili endişelere yol açar. İdeal bir yarı aktif kontrol basit olmalı, zemin kesme kuvveti ve binanın deformasyonlarını sınırlarken hızlı tepki ve yeterli kontrol kuvvetleri sunmalıdır. Sürtünme tabanlı yarı aktif sistemler, büyük kontrol kuvvetleri sunar, ancak yavaştır ve yüksek enerji girdisi gerektirir. Bu çalışmanın odak noktası olan viskoz akışkan sönümleyiciler, çok küçük enerji gereksinimleri ile hızlı tepkiler sunar, ancak maksimum zemin kesme kuvvetinin kontrolünde zorluklar ortaya çıkarır. Bu çalışma, akışkan viskoz damper kuvvetlerinin yapının deformasyonlarına (kat ötelenmesi) bağlı olarak kontrol edildiği, yakın zamanda önerilen bir yarı aktif kontrol sistemi (2-4DDD: Yön ve Yer Değiştirmeye Bağlı) üzerine kurulmuştur. Bu, yarı aktif kontrolün amacının, damper kuvveti ile kat ötelemesi arasında önceden tanımlanmış bir ilişkiyi sürdürmek olduğu anlamına gelir. Bu çalışma ilk olarak, Chevron çapraz konfigürasyonunda kurulu akışkan viskoz sönümleyicilerle donatılmış iki tipik çok katlı moment dirençli çerçevenin (alçak ve orta katlı binalar) gerçekçi beş farklı güçlü deprem tepkisi senaryosunda uygulandığında 2-4DDD'nin performansını değerlendirir. Yarı aktif sistemlerin basitleştirilmiş, doğrusal-elastik çok serbestlik dereceli sistemlere uygulandığı önceki tüm araştırmaların aksine, bu araştırma, plastik mafsalların gelişimi de dahil olmak üzere doğrusal olmayan tepkinin zaman tanımlı simülasyonları aracılığıyla yürütüldü. Performans, yapısal hasarla doğrudan ilişkili olan kat ötelenmesi ve zemin kat göçme riskinin bir ölçüsü olan toplam taban kesme kuvveti değerlendirilerek incelendi. Çalışma daha sonra yapısal histerezisin (kat kesme kuvveti ve katlar arası ötelenme arasındaki ilişki) şeklini kontrol etmek için tasarlanmış iki yeni yarı sönümleyici kontrol algoritmasını tanıtıyor: 2-4DVD (Yer Değiştirme ve Hıza Bağlı) ve 2-4VDD (Hıza ve Yer Değiştirmeye Bağlı); ve her sistem için kontrol parametrelerinin dikey dağılımı için bir tasarım metodolojisi sunuyor. Performansları yine doğrusal olmayan zaman geçmişi simülasyonları ile değerlendirilir. Pasif doğrusal olmayan viskoz damper ve mevcut 2-4DDD viskoz damper ile karşılaştırıldığında yeni yarı aktif sistem 2-4DVD'nin sonuçları şunu göstermektedir: yeni kontrol algoritması (i) azaltılmış yer değiştirme açısından her ikisinden daha etkilidir (aynı veya daha az toplam taban kesme kuvveti için) ve (ii) farklı deprem yükleri altında 2-4DDD'den daha sağlamdır. 2-4DVD kontrolünün toplam taban kesme kuvvetinde potansiyel bir gelişme olarak tanıtılan 2-4VDD %20-26 oranında daha düşük maksimum toplam taban kesme kuvveti sundu. Ancak önemli ölçüde artan maksimum damper kuvvetleri (%80'in üzerinde), bu kontrol sisteminin yapıdaki taban kesmesinin kritik olduğu durumlarda alternatif olarak kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Semiactive (SA) control devices offer significant advantages over passive devices for control of the seismic response of multistorey buildings, but the currently proposed systems suffer from high complexity, leading to increased response lags and concerns about their robustness. An ideal semiactive control should be simple, offering fast response and sufficient control forces while limiting the storey shear and the deformations of the building. Friction based SA systems offer large control forces but are slow and require high energy input. Viscous fluid dampers, which are the focus of this study, offer fast response with very small energy requirements, but introduce difficulties in controlling the maximum storey shear. This study builds on a recently proposed semiactive control system (2-4DDD: Direction and Displacement Dependent) based on fluid viscous dampers in which the damper forces are controlled by the deformations of the structure (storey drift). This means that the aim of the semiactive control is to maintain a predefined relationship between the damper force and the storey drift. This study first assesses the performance of 2-4DDD when applied in a realistic scenario of earthquake response of two typical multistorey moment resisting frames (low- and medium-rise buildings) equipped with fluid viscous dampers installed in a Chevron brace configuration and subjected to 5 recorded strong earthquakes with different predominant frequency ranges. Unlike all previous research, in which the SA systems were applied to simplified, linear-elastic MDOF systems, this investigation is carried out by the means of time history simulations of nonlinear response, including development of plastic hinges in the main structure. Performance is assessed by evaluating story drift, which is directly associated with structural damage, and total base-shear which is a measure of the risk of ground floor failure. The study then introduces two new SA control algorithms designed to control the shape of the structural hysteresis (the relationship between storey shear and inter-storey drift): 2-4DVD Displacement and Velocity Dependent) and 2-4VDD (Velocity and Displacement Dependent); and a design methodology for the vertical distribution of control parameters for each system. Their performance is again assessed by non-linear time history simulations. The results of the new SA system 2-4DVD, compared with a passive non-linear viscous damper (PNLV) and the existing 2-4DDD viscous damper, show that the new control algorithm is (i) more effective than both in terms of reduced displacement (for the same or less total base shear), and (ii) more robust over a range of ground motions than the 2-4DDD. The 2-4VDD, introduced as a potential improvement in the total base shear of 2- 4DVD control, produced lower maximum total base shear by 20-26%, but with significantly increased maximum damper forces (up to over 80%); and can be used in cases where the base shear in the main structure is critical.
Benzer Tezler
- Yüksek yapılar için tasarlanan yeni tip bir yarı-aktif kontrollü sismik titreşim sönümleyicinin deneysel incelemesi ve sistem modeli
Experimental investigation and system modeling of a novel semi-active controlled seismic vibration damper designed for high-rise structures
SEFER ARDA SERBES
Doktora
Türkçe
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHSİN ENGİN
- Novel approaches for microscale sensing using silicon and graphene based devices
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA BULUT COŞKUN
- Postcolonial theory and the deconstruction of the centre in Caryl Phillips's Cambridge
Başlık çevirisi yok
ARTUR JAUPAJ
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
İngiliz Dili ve EdebiyatıFatih Üniversitesiİngiliz Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMED BAKARİ
- Dynamic relief provision planning for en route refugees in humanitarian logistics
İnsani lojistikte göç halindeki mülteciler için dinamik yardım sağlama planlaması
AMIRREZA PASHAPOUR
Doktora
İngilizce
2025
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiKoç ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği ve Operasyon Yönetimi
PROF. DR. FATMA SİBEL SALMAN ULUTAŞ
- A parallel monolithic approach for the numerical simulation of fluid-structure interaction problems
Akışkan-yapı etkileşimi problemlerinin sayısal simülasyonu için paralel monolitik bir yöntem
ALİ EKEN
Doktora
İngilizce
2016
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAYRİ ACAR
DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN