Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed Behbahani,AmirMehdi Halabian
سعید بهبهانی (استاد مشاور) امیرمهدی حلبیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamad Mahdi Zafarani
محمد مهدی زعفرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

New Algorithms for Optimum Control of Smart Nonlinear Asymmetric Buildings Equipped With Magneto-Rheological (MR) Dampers Subjected to Seismic Loads
Development of a robust control algorithm for asymmetric buildings due to randomness of ground excitations and torsional behavior has been always a significant challenging task in vibrations control of structures. While the control algorithm in a simple approach could be designed ignoring the dependency of stiff and flexible edges’ Engineering Demand Parameters (EDPs), the present research aimed also to develop a control strategy that mitigates simultaneously asymmetric edges inelastic responses of plan-asymmetric buildings equipped with Magneto-Rheological (MR) dampers. Hence in this dissertation intelligent algorithms including Coupled and Uncoupled Fuzzy Logic Control algorithms integrated with non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGAII) and also a new adaptive model base control strategy using the advantage of inelastic static pushover analysis as an offline input data with Multi-Input Multi-Output (MI-MO) application have been developed and examined. The effectiveness of the proposed controllers on the inelastic seismic behavior of smart plan-asymmetric one- and multi-storey structures were evaluated under various strong and ordinary ground motions. To take inelastic behavior of controlled asymmetric building’s members into account the fiber elements modeling was employed. Furthermore robustness of the proposed adaptive strategy due to randomness direction of two-component ground motions was evaluated. Effect of distribution of dampers on the inelastic torsional response of multi-storey asymmetric moment frame buildings was considered and used to determine optimal location of dampers for 3-storey buildings while earthquake directionality effects was considered. In order to alleviate all difficulties to design a proper actuator location for a nine-story building and attain the desired level of performance, the NSGAII algorithm was applied considering eak inter-story drift ratio and peak floor rotation and the base shear force as the three objective functions for the optimal design problem. Key Words : Asymmetric building, nonlinearity, adaptive control, MR damper, earthquake directionality
توسعه الگوریتم بهینه جهت کنترل لرزه ای سازه های نامتقارن غیرخطی مجهز به میراگر مگنتورئولوژیک (MR) در این رساله انجام پذیرفته است. رسیدن به یک ارزیابی جامع جهت انتخاب نوع الگوریتم کنترلی مناسب برای کنترل سازه های نامتقارن غیرخطی از طریق یک سری مطالعات پارامتریک بر روی سازه های نامتقارن غیرخطی یک طبقه با خصویات نرم، سخت و درگیر پیچشی انجام گرفت. به این منظور از هر دو دسته الگوریتم مبتنی بر مدل (LQR و LQG) و الگوریتم های هوشمند (فازی) استفاده گردید و قابلیت هر کدام از الگوریتم ها جهت کنترل رفتار پیچشی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفت. به دلیل وجود رفتار پیچشی غیرخطی سیستم و نیز رفتار شدیدا غیرخطی میراگر، جهت ارزیابی قابلیت الگوریتم فازی و مقایسه آن با الگوریتم های مبتنی بر مدل, از روش های بهینه سازی به منظور تعیین قوانین و توابع شکل فازی استفاده گردید. از سوی دیگر به دلیل تمایل به کنترل سیستم با رفتار پیچشی و کنترل همزمان جابجائی دو نقطه در دو لبه سخت و نرم سازه، از الگوریتم ژنتیک چند هدفه جهت بهینه سازی بهره گرفته شد. در این راستا علاوه بر به کارگیری فازی جهت هدایت یک میراگر در هر لبه, مدل فازی وابسته به منظور کنترل همزمان میراگرهای نصب شده در هر دو لبه نرم و سخت نیز توسعه و بهینه گردید. از ویژگی های مدل وابسته در نظرگرفتن مستقیم آثار پیچش در توابع و قوانین فازی می باشد. از سوی دیگر الگوریتم های مبتنی بر مدل که از الگوریتم های خطی هستند به دلیل استفاده از معادلات حاکم بر سیستم و وارد نمودن مشخصات نامتقارنی به صورت مستقیم در روابط خود, جهت استفاده در سیستم های پیچشی البته با رفتارغیرخطی مورد توجه قرار گرفتند. در این راستا الگوی تطبیقی این استراتژی بر مبنای استفاده از فیدبک های جابجائی و بهنگام نمودن ماتریس سختی به دست آمده از منحنی پوش سازه, توسعه داده شد. مهمترین نتایج حاصل شده شامل بهبود نامتقارنی و کنترل همزمان شتاب و جابجائی، مشخص کننده موفقیت هر دو دسته کنترلر در محدوده وسیعی از سیستم های نامتقارن غیرخطی تحت اثر تحریکات مختلف پالس دار و بدون پالس بود. در این میان کنترلر تطبیقی به دلیل استفاده از معادلات حاکم بر سیستم به عملکرد بالاتری دست یافت. در ادامه توانایی استراتژی تطبیقی جهت کنترل لرزه ای مجموعه سازه های نامتقارن سه و نه طبقه با خصوصیات مختلف سازه های پیچشی مورد ارزیابی قرار گرفت. به جهت ارزیابی سیستم کنترلی، پارامترهایی نظیر چرخش دیافراگم و دریفت لبه ها به ضوابط کنترلی مورد استفاده در مراجع کنترلی اضافه گردید و مجموعه این ضوابط با نگاه به ارزیابی میزان عملکرد کنترلر در ارتفاع، به صورت طبقه به طبقه اصلاح گردید. نتایج به دست آمده تحت اثر تحریکات پالس دار و بدون پالس نشان دهنده موفقیت سیستم کنترلی در بهبود رفتار پیچشی سازه های مورد استفاده بود. از سوی دیگر وجود رفتار غیرخطی تاثیر گذار در سازه های کنترل شده سبب گردید تا کنترلر تطبیقی به موفقیت بالاتری نسبت به کنترلر غیرتطبیقی دست پیدا نماید. به جهت بررسی مقاوم بودن این الگوریتم، تاثیر امتداد تحریکات دو بعدی بر عملکرد کنترلر نیز مورد توجه قرار گرفت. توجه به توزیع در ارتفاع علاوه بر مقایسه ماکزیمم پاسخ، جهت تعیین امتداد بحرانی، از نتایج به دست آمده از این مطالعه بود. در طراحی یک سیستم کنترلی بهینه، علاوه بر انتخاب استراتژی و نوع میراگر, جانمائی بهینه میراگرها نیز حائز اهمیت می باشد و در این رساله به طور مبسوط مورد توجه قرار گرفت و تاکید گردید که استفاده از تعداد زیادتر میراگر به خصوص برای سازه های بلند مرتبه لزوما به جواب بهتر منتهی نمی گردد. واژگان کلیدی : ساختمان نامتقارن، رفتار غیرخطی، کنترلر تطبیقی، الگوریتم فازی، میراگر MR، امتداد تحریک و جانمائی میراگر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی