Skip to main content
SUPERVISOR
Payam Asadi
پیام اسدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maryam Beheshti
مریم بهشتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Life Cycle Cost Optimization of Steel Structures Retrofitted by Viscoelastic Dampers Considering the Effects of Random Parameters
The aim of this thesis is to investigate the effect of using viscoelastic dampers in seismic retrofitting of weak steel structures and reducing the life cycle cost of the building, while taking the effect of the random parameters, including the type of accelerogram, excitation frequency and ambient temperature, in to account. For this purpose, a three-parameter fractional derivative Kelvin model is used, being capable of realistic modeling of the damper’s behavior and including the effect of temperature and frequency. In order to calculate the response of the structure, UMRHA method has been used. The natural frequencies and mode shapes have been calculated using the continuation method. After modal decomposition of the structure, the response of each SDF system has been calculated by means of Newmark method. Also, the ductility demand parameter has been used according to ASCE 7-10 to account for nonlinear behavior of the structure. Then, a weak steel structure is modeled with viscoelastic dampers mounted on it, and a life cycle cost analysis is performed, taking in to account the effects of random parameters, assuming two kinds of behavior for the structure: linear and nonlinear. In the section attributed to the assumption of nonlinear behavior, the results are illustrated in the form of IDA curves, fragility curves and life cycle cost of the building for 6 different retrofitting scenarios. The results demonstrate the impact of utilizing viscoelastic dampers for reducing structural response and failure cost. Additionally, comparison of the results of the 6 distinct scenarios, shows that increasing the retrofitting cost does not necessarily lead to decreasing the failure cost. This proves the importance of maintaining an optimal design. In the section attributed to the assumption of linear behavior, after presenting IDA and fragility curves, it is attempted to maintain an optimal design by means of genetic algorithm, with the objective of minimizing the life cycle cost of the structure, while enhancing structural performance. Afterwards, the results are compared for optimal and non-optimal scenarios, which emphasizes the superiority of the optimal design.
هدف این پایان‌نامه بررسی تاثیر میراگرهای ویسکوالاستیک در مقاوم‌سازی لرزه‌ای‌ سازه فولادی ضعیف و کاهش هزینه چرخه عمر آن، با توجه به اثر پارامترهای تصادفی همچون نوع شتاب‌نگاشت، فرکانس تحریک و دمای محیط است. به این منظور از مدل سه پارامتری مشتق کسری کلوین استفاده شده که توانایی مدل‌سازی میراگر به صورت واقع‌گرایانه را داشته و امکان لحاظ اثر پارامترهای تصادفی دما و فرکانس را فراهم می‌سازد. جهت محاسبه پاسخ سازه مجهز به میراگر ویسکوالاستیک، از روش UMRHA استفاده شده است. به این منظور ابتدا فرکانس‌های اصلی و مودشکل‌ها با استفاده از روش تداومی محاسبه شده و پس از تجزیه مودال سازه، پاسخ هر یک از سیستم‌های یک درجه آزادی با استفاده از روش نیومارک به دست آمده است. جهت لحاظ تاثیر رفتار غیرخطی سازه از پارامتر شکل‌پذیری طلب مطابق با روش پیشنهادی استاندارد ASCE 7-10 بهره گرفته شده است. در ادامه، مدل‌سازی یک سازه فولادی ضعیف انجام شده و تحلیل هزینه چرخه عمر سازه مذکور، پس از نصب میراگرهای ویسکوالاستیک و منظور کردن تاثیر پارامترهای تصادفی با دو فرض رفتار خطی و غیرخطی سازه انجام گرفته است. در بخش مربوط به فرض رفتار غیرخطی سازه، نتایج در قالب منحنی‌های IDA، منحنی‌های شکنندگی و هزینه چرخه عمر برای 6 سناریوی متفاوت مقاوم‌سازی، ارائه شده است. نتایج به دست آمده، گویای تاثیر چشمگیر استفاده از میراگرهای ویسکوالاستیک در کاهش پاسخ سازه و هزینه خرابی هستند. همچنین تاثیر لحاظ پارامترهای تصادفی بر روند محاسبات در نتایج قابل مشاهده است. مقایسه 6 سناریو مختلف نشان می‌دهد که افزایش هزینه مقاوم‌سازی لزوما به کاهش هزینه خرابی منجر نمی‌شود که بیانگر اهمیت ارائه یک طرح بهینه برای مقاوم‌سازی سازه‌ها است. در بخش مربوط به فرض رفتار خطی، پس از ترسیم منحنی‌های IDA و شکنندگی، این بار با استفاده از الگوریتم ژنتیک سعی بر ارائه طرحی بهینه با هدف کمینه کردن هزینه چرخه عمر و ارتقای سطح عملکرد سازه شده است. سپس نتایج به دست آمده برای دو طرح بهینه و غیر بهینه مقایسه شده‌اند که گواهی بر برتری طرح بهینه می‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی