SUPERVISOR
Payam Asadi
پیام اسدی (استاد راهنما)
STUDENT
Ghasem Asadpour
قاسم اسدپور
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Improvement of Stochastic Linearization Technique to Analyze Structures with Nonlinear Fluid Viscous Dampers
Improvement of Stochastic Linearization Technique to Analyze Structures with Nonlinear Fluid Viscous Dampers Ghasem Asadpour g.asadour@cv.iut.ac.ir Date of Submission: July 2020 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc. Language: Farsi Supervisors: Dr. Payam Asadi (asadi@cc.iut.ac.ir) Viscous dampers are used to control the vibration of structures and energy absorption of the structure. Laboratory studies have shown that their force function in terms of power is the speed of their two ends in general. Many studies on linearization technique of behavior of nonlinear dampers are concentrated. By linearization, it is possible to analyze the structures equipped with them at a higher speed, as well as the modal analysis of the structures equipped with them in accordance with regulations. In this study, possible optimal functions of Non-Gaussian for Linearization of nonlinear dampers Using Linear method randomization are optimized. These functions are for structures with a degree of freedom in two modes: structures based on firm soil and based on soft soil and also in three modes of completely linear behavior, two-linear behavior and linear behavior in terms of soil interaction and structure are obtained. Optimization was with the help of genetic algorithm. For the first case of completely linear structures, the error of calculating the standard displacement deviation with the optimal functions obtained under earthquake with PGAs of 0.1 g to 0.6 g has been reduced by about 4% compared to the case of using the possible Gaussian function and is limited to about 5%. Also the standard speed deviation error is limited to about 5.4%. The relative error of displacement of the roof of a 6-floor structure under natural accelerometers with the help of statistical linearization with the proposed non-Gaussian functions was about 24% less than other compared statistical methods .For the second case of structures with elastoplastic behavior, error calculation of the standard deviation of the ductility of claim with the optimal functions obtained under earthquake with PGAs of 0.2g to 0.6g compared to the mode of use of the probable Gaussian function is reduced by about 7.5 % and limited to about 8 percent. Also derived standard deviation error of the ductility of the solvent is limited to about 9.1%. The amount of roof displacement of the studied structure under natural accelerometers with the help of statistical linearization with the proposed non-Gaussian functions in both cases of structures based on hard soil and soft soil had the lowest error. The relative error of displacement of the roof of a 5-floor structure under natural accelerometers with the help of statistical linearization with the proposed non-Gaussian functions was about 41% less than the compared gaussian statistical method.For the third case of structures with linear behavior in terms of soil-structure interaction error of calculating the standard displacement deviation with the optimal functions obtained under earthquake with PGAs of 0.1 g to 0.6 g compared to the mode of using the function Gaussian probability is reduced by about 1.6% and limited to about 8.5%. Also standard speed deviation error is limited to 6.4%. The relative error of displacement of the roof of a 5-floor structure under natural accelerometers with the help of statistical linearization with the proposed non-Gaussian functions was about 28% less than the compared Gaussian statistical method.Based on the results obtained for each of the soft soil and hard soil conditions, an optimal non-Gaussian function for all different ?s and PGAs has been suggested. Keywords : Nonlinear viscous damper; Stochastic linearization technique; Non-Gaussian probability density function; Monte Carlo simulation method; Nonlinear power-law damping; Optimum probability density function
میراگرهای ویسکوز جهت کنترل لرزهای سازهها و جذب انرژی سازه کاربرد دارند. مطالعات آزمایشگاهی نشان داده است که تابع نیروی آنها در حالت کلی برحسب توانی از سرعت دو انتهای آنها است. مطالعات بسیاری بر روی تکنیک خطی سازی رفتار میراگرهای غیرخطی متمرکزشده است.در این مطالعه توابع بهینه احتمالی غیرگوسی برای خطیسازی میراگرهای غیرخطی با استفاده از روش خطی سازی تصادفی بهینهشدهاند. این توابع برای سازههای یک درجه آزادی در دو حالت سازههای متکی بر خاک سخت و متکی بر خاک نرم و همچنین در سه حالت رفتار کاملاً خطی، رفتار غیرخطی و رفتار خطی با لحاظ اندرکنش خاک و سازه بهدستآمدهاند. بهینهیابی با کمک الگوریتم ژنتیک بوده است. برای حالت اول سازه با رفتار کاملاً خطی، خطای محاسبه انحراف استاندارد جابجایی با توابع بهینه بهدستآمده تحت زلزله با PGA هایg1/0 تا g6/0 نسبت به حالت استفاده از تابع احتمالی گوسی در حدود 4 درصد کاهشیافته و به مقدار حدودی 5 درصد محدودشده است. همچنین خطای انحراف استاندارد سرعت به مقدار حدودی 4/5 درصد محدودشده است. مقدارخطای نسبی جابجایی بام سازه 6 طبقه تحت شتابنگاشتهای طبیعی با کمک خطی سازی آماری با توابع پیشنهادی غیرگوسی نسبت به سایر روشهای آماری مقایسه شده در حدود24% کمتر بوده است.برای حالت دوم سازه با رفتار دوخطی، خطای محاسبه انحراف استاندارد شکلپذیری طلب با توابع بهینه بهدستآمده تحت زلزله با PGA های g2/0 تا g6/0 نسبت به حالت استفاده از تابع احتمالی گوسی در حدود 5/7 درصد کاهشیافته و به مقدار حدودی 8 درصد محدود شده است. همچنین خطای انحراف استاندارد مشتق شکلپذیری طلب به مقدار حدودی 1/9 درصد محدود شده است. مقدار جابجایی بام سازه موردبررسی تحت شتابنگاشتهای طبیعی با کمک خطی سازی آماری با توابع پیشنهادی غیرگوسی در هر دو حالت سازههای متکی بر خاک سخت و خاک نرم دارای کمترین خطا بوده است. مقدارخطای نسبی جابجایی بام سازه 5 طبقه تحت شتابنگاشتهای طبیعی با کمک خطی سازی آماری با توابع پیشنهادی غیرگوسی نسبت به روش آماری گوسی مقایسه شده در حدود41% کمتر بوده است.برای حالت سوم سازه با رفتار خطی با لحاظ اندرکنش خاک و سازه، خطای محاسبه انحراف استاندارد جابجایی با توابع بهینه بهدستآمده تحت زلزله با PGA های g1/0 تا g6/0 نسبت به حالت استفاده از تابع احتمالی گوسی در حدود 6/1 درصد کاهشیافته و به مقدار حدودی 5/8 درصد محدودشده است. همچنین خطای انحراف استاندارد سرعت به مقدار حدودی 4/6 درصد محدودشده است. مقدارخطای نسبی جابجایی بام سازه 5 طبقه تحت شتابنگاشتهای طبیعی با کمک خطی سازی آماری با توابع پیشنهادی غیرگوسی نسبت به روش آماری گوسی مقایسه شده در حدود28% کمتر بوده است. بر اساس نتایج بهدستآمده برای هر یک از حالات خاک نرم و خاک سخت، یک تابع غیرگوسی بهینه برای تمامی توان سرعتها و PGA های مختلف پیشنهادشده است.