Skip to main content
SUPERVISOR
Payam Asadi
پیام اسدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Soheil Salajegheh
سهیل سلاجقه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Optimum Seismic Design of MR Damper for Steel Structures with a Goal to Minimize Total Life Cycle Cost
Designing the important structures with high limit targets is not easily accessible while the customary seismic-resistant systems are in use. Hence, control systems are employed to reach structural performance goals. This thesis concentrates on optimum seismic design of structures that are equipped with magnetorheological (MR) dampers in order to decrease structural response and the structure’s life cycle costs. MR dampers are categorized into semi-active control systems in which forces are dependent on the input voltage. In this study the modified behavioral model of Bouc-Wen is used to simulate the behavior of MR dampers. This model has higher accuracy rate for simulating the behavior of MR dampers in comparison to similar models. Fuzzy control is used to control the input voltage of the damper in a way that the voltage will be chosen and applied in accordance to structural responses. Newmark-Beta method is utilized to calculate the MR damper equipped structure’s response considering the fact that it has a nonlinear behavior. Interstory drift limitations of ASCE 07-16 were placed as the allowable performance limits of the structure. Numerical results of a steel structure case study of 11 story showed magnificent effect of MR dampers in decreasing structural responses up to 26 and life cycle cost up to 11 percent. Also, considering various layouts of dampers shows that increasing the cost of dampers does not necessarily lead to lessening of life cycle costs which portrays the necessity of proposing an optimized plan for using MR dampers in the structure. The results of optimized seismic design showed that, aiming for a decrease in damper costs, drift limitations are observed with 27 percent cost decrease in comparison to unified distribution of dampers and when the goal is to minimize life cycle costs, by the 26 percent decrease rate of the damper costs, the total life cycle cost decreased 17 percent in comparison to the unified distribution of dampers. Analysis results demonstrated that the proposed fuzzy control has superior performance when it is intended to minimize the total expected life cycle costs. Keywords MR damper, Fuzzy control, Seismic optimization, Genetic algorithm, nonlinear dynamic analysis, Analysis Life Cycle Cost
در سازه­های با اهمیت بالا حصول عملکرد مجاز با سیستم­های متداول مقاوم لرزه­ای به راحتی امکانپذیر نیست. به همین علت از سیستم­های کنترلی برای حصول اهداف عملکردی استفاده می­شود. هدف این پایان­نامه طراحی لرزه­ای بهینه سازه­های مجهز به میراگرهای مگنتورئولوژیک [1] (MR) با هدف کاهش پاسخ­ها و هزینه چرخه عمر سازه است. میراگرهای MR، از دسته سیستم­های کنترلی نیمه­فعال هستند که نیروی آن­ها وابسته به ولتاژ ورودی است. در این مطالعه، از مدل رفتاری بوک-ون اصلاحی برای مدل­سازی رفتار میراگر MR استفاده شده است. این مدل در مقایسه با مدل­های مشابه از دقت بالاتری برای شبیه­سازی رفتار میراگر MR برخوردار است. از کنترل فازی برای کنترل ولتاژ وارده به میراگر استفاده شده است تا ولتاژ را مطابق با پاسخ­های سازه انتخاب و به میراگر وارد کند. جهت محاسبه پاسخ سازه غیرخطی مجهز به میراگر MR از روش بتا-نیومارک استفاده شده است. محدودیت جابجایی نسبی طبقه­ای استاندارد ASCE 07-16 به عنوان حد عملکردی سازه انتخاب شده است. نتایج تحلیل­های عددی برای یک سازه 11 طبقه، گویای تأثیر چشمگیر استفاده از میراگرهای MR با توزیع یکنواخت در کاهش پاسخ سازه تا 26 درصد و هزینه چرخه عمر تا 11 درصد است. همچنین کنترل حالت ­ های مختلف توزیع میراگر نشان می­دهد که افزایش هزینه میراگرها لزوماً به کاهش هزینه چرخه عمر منجر نمی­شود که بیانگر اهمیت ارائه یک طرح بهینه برای استفاده از میراگرهای MR در سازه است. نتیجه طراحی لرزه­ای بهینه نشان داده است هنگامیکه هدف کاهش هزینه مبراگرها بوده است، با کاهش هزینه 27 درصد نسبت به حالت توزیع یکنواخت میراگرها، محدودیت جابجایی رعایت شده است. در حالتی که هدف کمینه کردن هزینه چرخه عمر بوده است، با کاهش 26 درصدی هزینه میراگرها ، هزینه کلی چرخه عمر تا 17 درصد نسبت به حالت توزیع یکنواخت کاهش یافته است. نتایج تحلیل­ها نشان داده است که کنترل فازی پیشنهاد شده ، هنگامیکه هدف کمینه نمودن هزینه چرخه عمر بوده عملکرد بهتری داشته است. کلمات کلیدی میراگر MR، کنترل فازی، بهینه­سازی لرزه­ای، الگوریتم ژنتیک، تحلیل دینامیکی غیرخطی،تحلیل هزینه چرخه عمر [1] Magnetorheological Damper

ارتقاء امنیت وب با وف بومی