طراحی سیستم کنترل نیمه فعال با سختی متغیر برای سازه های غیرخطی
چکیده
در این پایان نامه به طراحی سیستم کنترل نیمه فعال با سختی متغیر برای سازههای غیرخطی و بررسی کارایی آن در کاهش پاسخ های سازه تحت اثر تحریکات زلزله پرداخته شده است. برای این منظور دو مکانیزم کنترلی مهاربندی با سختی متغیر نیمه فعال و جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال با سختی متغیر به عنوان نمونه مورد استفاده قرار گرفته اند. به منظور ارزیابی بهتر کارایی این دو مکانیزم کنترلی نیمه فعال در بهبود رفتار لرزه ای سازه ، همتاهای غیرفعال این دو مکانیزم نیز مدل سازی و بررسی شده و نتایج با هم مقایسه گردیده است. مکانیزم مهاربندی با سختی متغیر نیمه فعال از طریق قفل و باز کردن سیستم مهاربندی بر اساس چهار حالت الگوریتم کنترلی بر پایه ی تئوری مود لغزشی متناسب با رفتار سازه های غیرخطی جهت تعیین فرمان مناسب برای قفل یا باز کردن مهاربند هر طبقه مورد بررسی قرار گرفته است. مکانیزم جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال نیز از طریق تنظیم پارامتر سختی بر اساس دو الگوریتم کنترلی نیمه فعال متناسب با رفتار سازه های غیرخطی بر مبنای 1- کنترل بهینه ی آنی و قانون کنترل برشی و 2- کنترل بالانس اصلاح شده، جهت تعیین فرمان های مناسب برای انتخاب سختی در هر لحظه توسعه یافته است. برای تعیین مقادیر بهینه ی پارامترهای سیستم کنترل نیمه فعال (شامل ماتریس های وزنی در تابع عملکرد الگوریتم کنترل فعال و مقادیر سختی حداکثر و حداقل ابزار نیمه فعال) از تعریف یک مسئله ی بهینه سازی و حل آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. جهت انجام بررسی روی سازه های با رفتار غیرخطی، آنالیز عددی روی یک قاب ساختمانی هشت طبقه ی برشی با رفتار دوخطی هیسترسیس انجام گرفته است. نتایج بررسی های انجام شده نشان می دهد که عملکرد دو مکانیزم کنترل نیمه فعال بر اساس الگوریتم های کنترلی توسعه یافته در کاهش پاسخ های سازه با رفتار غیرخطی مناسب و بهتر از عملکرد همتاهای غیرفعال این دو مکانیزم بوده است. همچنین عملکرد الگوریتم های کنترلی با هم متفاوت می باشد و در مکانیزم جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال تنظیم سختی بهتر از تنظیم میرایی عمل می کند. همچنین عملکرد بهینه جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال در سازه های غیرخطی به مشخصات سختی و پارامترهای سیستم کنترلی بستگی دارد و برای عملکرد بهتر سیستم کنترلی باید پارامترهای آن با توجه به مشخصات زلزله ی طرح به صورت بهینه طراحی گردد. در انتها عملکرد دو مکانیزم مهاربندی با سختی متغیر نیمه فعال و مکانیزم جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال با سختی متغیر در کاهش پاسخ های سازه تحت زلزله های مختلف با هم مقایسه می شوند.