کنترل سازه‌ها با استفاده از سیستم جداگر لرزه‌ای غیرخطی هوشمند

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

در این مقاله با مدل‌سازی سازه سه‌بعدی یک ساختمان معیار به بررسی کنترل پاسخ سازه مجهز به سیستم جداگر و میراگر غیرخطی به صورت هوشمند با به کارگیری الگوریتم روش مود لغزشی پرداخته ‌شده است. به‌ منظور استفاده از قابلیت جداگرهای غیرخطی مورد استفاده در این سازه در کاهش پاسخ‌ و مقابله با اثرات زمین ‌لرزه‌های مختلف، سازه مورد نظر تحت اثر هفت نوع زلزله مختلف تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی قرارگرفته است. با توجه به بهره‌گیری از سیستم جداگرهای غیرخطی، از روش مدل‌سازی باک ون جهت مدل­سازی غیرخطی رفتار این سیستم استفاده ‌شده است. معادلات حرکت سیستم برای روسازه و زیرسازه ساختمان با در نظر گرفتن سه درجه آزادی به صورت دو درجه آزادی انتقالی و یک درجه آزادی دورانی در هر طبقه، نوشته شدند. نتایج تحلیل‌های متعدد انجام ‌شده بر روی سازه معیار و کنترل فعال آن نشان داد، که با توجه به استفاده از جداگرهای لرزه‌ای غیرفعال، تحت زلزله‌های نزدیک گسل، سیستم کنترلی غیرفعال به‌ تنهایی مناسب نبوده و بهره‌گیری از سیستم کنترلی ترکیبی یا جداگر‌های لرزه‌ای هوشمند در این مناطق یک ضرورت محسوب می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Control of Structures with Nonlinear Smart Base Isolation System

نویسندگان [English]

  • Hossein Ghaffarzadeh
  • Amir Hossein Ghaffari
Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz
چکیده [English]

The present paper investigates the operation of the sliding mode on three-dimensional benchmark building with smart base isolation to reducing the dynamic responses of seismically excitation. According to the being three-dimensional, interweaving responses of the structure with each other, cohesiveness of behavior of superstructure and base level and computing the nonlinear force of base isolation systems, this building is very complex. Under these circumstances, we used extended sliding mode theory to applying the benchmark building. Also, the actuators are located only at the base level and in the two main directions. The results indicate that the proposed control system improved the building responses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Three dimensional building
  • Sliding mode control theory
  • lead-rubber bearing
  • Smart base isolation
Chang CM, Spencer BF, Shi P, “Multiaxial active isolation for seismic protection of buildings”, Structural Control and Health Monitoring, 2014, 21 (4), 484-502.
Constantinou M, Mokha A, Reinborn A, “Teflon bearings in base isolation. ii: modeling”, Journal of Structural Engineering, 1990, 116 (2), 455-474.
Erkus B, Johnson EA, “Smart base-isolated benchmark building Part III: a sample controller for bilinear isolation”, Structural Control and Health Monitoring, 2006, 13 (2-3), 605-625.
Naeim F, Kelly JM, “Design of Seismic Isolated Structures: From Theory to Practice”, Earthquake Spectra, 1999, 1-23.
Kelly JM, “Earthquake-Resistant Design with Rubber”, springer, 1997, 35-59.
Kim HS, Roschke PN, “Design of fuzzy logic controller for smart base isolation system using genetic algorithm”, Engineering Structures, 2006, 28 (1), 84-96.
Mohebbi M, Dadkhah H, Shakeri K, “Optimal hybrid base isolation and mr damper”, International Journal of Optimization in Civil Engineering, 2015, 5 (4), 493-509.
Nagarajaiah S, “System identification of base isolated USC hospital building from recorded response”, Proceedings of the International Modal Analysis Conference-IMAC. SEM, Bethel, CT, United States, 1999.
Narasimhan S, Nagarajaiah S, Johnson EA, Gavin HP, “Smart base-isolated benchmark building. Part I: problem definition”, Structural Control and Health Monitoring, 2006, 13 (2-3), 573-588.
Narasimhan S, Nagarajaiah S, “Key Findings from the Nonlinear Base-isolated Benchmark”, 19th Analysis & Computation Specialty Conference, 2010, 295-304.
Narasimhan S, Nagarajaiah S, “Smart base isolated buildings with variable friction systems: H controller and SAIVF device”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2006, 35 (8), 921-942.
Narasimhan S, Nagarajaiah S, Johnson EA, “Smart base-isolated benchmark building part IV: Phase II sample controllers for nonlinear isolation systems”, Structural Control and Health Monitoring, 2008, 15 (5), 657-672.
Park YJ, Wen YK, Ang A, “Random vibration of hysteretic systems under bi-directional ground motions", Earthquake engineering & structural dynamics, 1986, 14 (4), 543-557.
Ribakov Y, “Base-isolated structures with selective controlled semi-active friction dampers”, The Structural Design of Tall and Special Buildings, 2011, 20 (7), 421-439.
Suresh S, Narasimhan S, Sundararajan N, “Adaptive control of nonlinear smart base-isolated buildings using Gaussian kernel functions”, Structural Control and Health Monitoring, 2008, 15 (4), 585-603.
Wang Y, Dyke S, “Smart system design for a 3D base-isolated benchmark building”, Structural Control and Health Monitoring, 2008, 15 (7), 939-957.
Wen YK, “Method for random vibration of hysteretic systems”, Journal of the Engineering Mechanics Division, 1976, 102 (2), 249-263.