IR
۳۷۹۱پ
فارسی
IR
طرح لرزهای بهینه میراگر TMD بر پایه عملکرد قاب فولادی با استفاده از روش زماندوام
[پایان‌نامه]
Performance-based optimum design of TMD on steel structures by Endurnce Time method
/مجید توکلی نیا
: مهندسی عمران
، ۱۳۹۸
۲۲۲ص.
:
زبان: فارسی
چاپی - الکترونیکی
جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
مهندسی عمران- زلزله
۱۳۹۸/۰۶/۰۱
صنعتی سهند
در دهه‌های اخیر از سیستم‌های کنترلی مختلفی جهت کاهش خسارات ناشی از زلزله استفاده شده است .در این میان میراگر جرمی تنظیم شده (TMD) یکی از ساده‌ترین و قابل اطمینان‌ترین سیستم کنترل غیرفعال محسوب میگردد که به طور گسترده‌ای جهت کاهش پاسخ سازه تحت تحریکات دینامیکی به کار رفته است .روابط فرم‌بسته برای طراحی TMD که طبق فرضیات ساده‌کننده و اهداف مختلفی برای سازه‌های یک درجه آزادی استخراج شده‌اند، لزوما منجر به طرحی بهینه با اهداف مورد نظر طراح نخواهند شد .از طرفی با توجه به هزینه بالای ساخت و اجرای TMD و همچنین پیچیدگی رفتار دینامیکی آن که به عوامل مختلفی وابسته است، استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌یابی برای طرح بهینه‌ی TMD امری اجتناب‌ناپذیر است .برای تعیین تابع هدف مسائل بهینه‌یابی می‌توان از مبانی نسل‌های اولیه‌ی طراحی بر اساس عملکرد استفاده کرد که در آن با تعریف اهداف عملکردی مختلف از سازه انتظار می‌رود که تحت زلزله با شدت‌های مختلف، عملکرد مشخصی را ارضا کند .بهترین روش برای درک عملکرد سازه تحت شدت‌های مختلف زلزله، استفاده از مدل‌های غیرخطی و اعمال رکورد زلزله‌های محتمل با توجه به ساختگاه می‌باشد .اما این شیوه مستلزم تحلیل‌های پرحجم و زمان‌بر دینامیکی می‌باشد که استفاده از روش‌های طراحی بهینه با تعداد تکرار زیاد در محاسبات را تقریبا غیرعملی می‌نماید .در روش زماندوام که در واقع یک آنالیز بارافزون دینامیکی است، از توابع شتابی استفاده میگردد که شدت‌های مختلف زلزله متناظر با زمان‌های مختلف اعمال تابع شتاب زماندوام است .در این روش با کاهش هزینه‌های محاسباتی تعریفی بسیار ساده و دقیق برای هر سطح خطر لرزهای ارائه میگردد .در این پژوهش با استفاده از الگوریتم ژنتیک، مسائل بهینه‌یابی یک‌هدفه و دوهدفه برای طرح بهینه TMD در قاب‌های خمشی فولادی با مشخصات مختلف توسعه داده شده است .برای این منظـور از هدف عملک‍ـردی مبنا (BPON) طب‍ـق است‍ـاندارد ASCE ۱۳-۴۱ با تابعی هدفی بر مبنای نسبت دریفت طبقات استفاده شده است که جهت ارزیابی پاسخ سازه از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی به روش زماندوام در نرم‌افزار OpenSees استفاده شده است .نتایج حاکی از آن است که پارامترهای بهینه نه تنها منجر به کاهش پاسخ مناسبی در سطوح عملکرد LS و CP شده است، بلکه اثرات ناتنظیمی قابل ملاحظه‌ای در رفتار TMD در سطح عملکرد CP مشاهده نمی‌گردد .با مقایسه نتایج مسائل بهینه‌یابی با روابط فرم‌بسته‌ی Den Hartog و Sadek مشاهده شد که نه تنها پارامترهای بهینه‌ی جستجو شده در این تحقیق منجر به عملکرد بهتری در سازه میگردد، بلکه این پارامترهای بهینه در مواردی دارای مقدار کوچکتری از روابط فرم‌بسته نیز می‌باشند .همچنین نشان داده شد که لزوما با افزایش جرمTMD ، کارآیی آن افزایش نخواهد یافت و ممکن است بهترین کارآیی TMD در نتیجه‌ی تنظیم به مودهای بالاتر باشد .با بررسی پارامترهای بهینه‌ی TMD تحت رکوردهای حوزه دور و حوزه نزدیک زلزله، مشاهده شد که پارامترهای بهینه تحت متوسط رکوردهای حوزه نزدیک دارای پایداری مناسبی هستند.
In recent decades, various control systems have been used to reduce the damages caused by earthquakes. Among them, Tuned Mass Damper (TMD) is a passive control system and is one of the simplest and most reliable control devices widely used to reduce structural response under dynamic excitations. The closed-form equations proposed for TMD design are derived based on simplifying assumptions and various objective functions for SDOF systems. These equations do not necessarily lead to optimal TMD design with desired goal of designer. On the other hand, with respect to high cost of TMD and the complexity of its dynamic behavior that depends on various factors, this is inevitable to use optimization algorithm for optimal TMD design. In order to determine the objective function of the optimization problems, we can use the basic principles of early generation of performance-based design in which by selecting an objective performance, the structure is expected to satisfy a specific performance under earthquakes at different intensities. The best option for evaluating the performance of structures under different earthquake intensities is to use a nonlinear model and apply probable earthquakes in the construction site. But, this method requires time-consuming dynamic analyzes, which makes it almost impractical to use optimal design methods with a large number of iterations. To remedy, we can use Endurance Time (ET) method which is actually a kind of incremental dynamic analysis. The different intensities of the excitation in this method correspond to the different times of applying ET acceleration function to the structure. In this study, by using genetic algorithm, single objective and two objective optimization problems have been developed for optimal design of TMD in steel moment frames with different properties. For this purpose, the Basic Performance Objective equivalent to New building standards (BPON) is used in accordance with ASCE 41-13 with an objective function based on Interstory Drift Ratio (IDR). Also, in order to evaluate the structural responses, the OpenSees software is used for nonlinear time history analyses based on ET method. Results show that the optimal parameters not only lead to an appropriate reduction in structural responses at LS and CP performance levels, but also it will not suffer from mistuning effects at CP performance level. Comparing the results of optimization problems with Den Hartog and Sadek closed-form equations, it is observed that not only the optimal parameters which are searched by GA lead to better performance in the frames, but also in some cases these optimized parameters have smaller values than closed-form results. It has also been shown that with increasing TMD mass, its efficiency does not increase necessarily. On the other hand, the best efficiency of TMD may be as a result of adjusting to modes higher than first mode of structures. Examining the optimum parameters of TMD under near-field and far-field earthquake record sets shows that these parameters have appropriate robustness under average near-field record sets.
ba
Performance-based optimum design of TMD on steel structures by Endurnce Time method
TMD
الگوریتم ژنتیک
تحلیل غیرخطی
روش زماندوام
طراحی بر اساس عملکرد
Tuned Mass Damper (TMD), Genetic Algorithm, Nonlinear Dynamic Analysis, Endurance Time Method (ET), Performance-based Design
TMD، الگوریتم ژنتیک، تحلیل غیرخطی، روش زماندوام، طراحی بر اساس عملکرد
توکلی‌نیا، مجید
چرختاب بسیم، محمد، استاد راهنما
ایران
20230715
عمران ،۳۰۲۶۱ ،۱۳۹۸
رگاریم ه‌نیهب ی‌اهزرل ح‌رط TMD م‌اودنامز ش‌ور زا ه‌دافتسا اب ی‌دلاوف ب‌اق درکلمع ه‌یاپ رب.pdf
عادی
عادی
3791.pdf
p30261.pdf
0
ایمانی
متن
0
پ۳۷۹۱
فارسی
نمایه‌سازی قبلی
pe
TF
92029
1
a
Y
