کاربرد میراگرهای MR در کنترل لرزه‌ای سازه‌ها به روش جداسازی جرمی قائم

عبدی, محمد شاهرخ; نکویی, مسعود; جعفری صحنه‌سرایی, محمد علی

doi:10.48303/bese.2021.242931

کاربرد میراگرهای MR در کنترل لرزه‌ای سازه‌ها به روش جداسازی جرمی قائم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

² استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد علوموتحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران،

³ استادیار، گروه سازههای صنعت برق، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران

10.48303/bese.2021.242931

چکیده

روش جداسازی جرمی قائم (VMI) به‌عنوان یکی از روش‌های جدید برای کنترل لرزه‌ای سازه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش کل سازه به‌صورت دو زیرسیستم جرمی و سختی تفکیک می‌شود و ارتباط بین آنها توسط یک ‌لایه جداساز برقرار می‌گردد. در این تحقیق از میراگر مگنتورئولوژیک در دو حالت کنترل غیرفعال با ولتاژ صفر و کنترل نیمه‌فعال با ولتاژ متغیر بین صفر و 9 ولت و نیز میراگر ویسکوز بر اساس روش کنترلی غیرفعال بر مبنای میرایی بهینه به‌عنوان لایه جداساز مابین دو زیرسیستم مذکور استفاده‌ شده است. جهت بررسی کارایی روش پیشنهادی، چهار تیپ سازه یک درجه آزاد با زمان تناوب‌های 0/5، 1/0، 2/0 و 3/0 ثانیه با جرم‌های یکسان برابر 100 تن، مورد بررسی قرار گرفتند. هفت زلزله با مشخصات زلزله‌های حوزه نزدیک با بزرگی بیش از 6/5 ریشتر و فاصله کمتر از 10 کیلومتر تا گسل جهت آنالیز مدل‌ها انتخاب شدند. نتایج حاکی از آن است که روش کنترل نیمه‌فعال توانایی کاهش ماکزیمم جابه‌جایی و ماکزیمم برش پایه سازه را به میزان 6 و 30 درصد نسبت به حالت جداسازی نشده داراست. همچنین استفاده از روش‌های میرایی بهینه و کنترل غیرفعال به ترتیب سبب کاهش 21 درصدی و افزایش 8 درصدی ماکزیمم جابه‌جایی سازه و کاهش 57 و 63 درصدی ماکزیمم برش پایه سازه به‌صورت میانگین، نسبت به حالت جداسازی نشده می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مهندسی سازه

مراجع

Skinner, R.I., Robinson, W.H., and McVerry, G.H. (1993) An Introduction to Seismic Isolation. John Wiley & Sons Ltd. Baffins Lane. Chichester, West Sussex PO19 IUD, England.
Cheng, F.Y., Jiang, H., and Lou, K. (2008) Smart Structures: Innovative Systems for Seismic Response Control. CRC Press/Taylor & Francis Group.
Christenson, R.E. (2001) Semiactive Control of Civil Structures for Natural Hazard Mitigation: Analytical and Experimental Studies (Ph.D. Thesis). Department of Civil Engineering and Geological Sciences, University of Notre Dame, Notre Dame, Indiana.
Nekooei, M. and Ziyaeifar, M. (2009) Spectral investigation on behaviour of mass isolated structures and their semi-active control against earthquakes. JSEE, 10, 243-252.
Ziyaeifar, M. and Noguchi, H. (1998) Partial mass isolation in tall buildings.Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 27, 49-65.
Ziyaeifar, M. (2000) Method of mass isolation in seismic design of structures. The 12^th World Conference on Earthquake Engineering, Auckland, New Zeland.
Ziyaeifar, M. and Tavousi, S. (2005) Mass participation in non-classical mass isolated systems. Asian Journal Of Civil Engineering (Building And Housing), 6, 273-301.
Nekooei, M. and Ziyaeifar, M. (2008) Vertical siesmic isolation of structures. Journal of Applied Sciences, 8, 4656-4661.
Nekooei, M. and Ziyaeifar, M. (2008) Seismic behaviour of vertical mass isolated structures. 2008 Seismic Engineering Conference: Commemorating the 1908 Messina and Reggio Calabria Earthquake, AIP Publishing, Reggio Calabria, Italy.
Nekooei, M. and Ziyaeifar, M. (2008) Spectral investigation on the seismic behaviour of vertical mass isolated structures against earthquake. The 14^th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China.
Nekooei, M. and Ziyaeifar, M. (2012) Vertical seismic isolated structures with semi-active control system. The 15^th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal.
Ziyaeifar, M., Gidfar, S., and Nekooei, M. (2012) A model for mass isolation study in seismic design of structures. Structural Control and Health Monitoring, 19, 627-645.
Milanchian, R., Hosseini, M., and Nekooei, M. (2017) Vertical isolation of a structure based on different states of seismic performance. Earthquakes and Structures, 13(2), 103-118.
Milanchian, R., Hosseini, M., and Nekooei, M. (2018) Vertical seismic isolation by viscous and visco-elastic dampers based on different states performance for response reduction. Bulletin of Earthquake Science and Engineering, 5(5), 91-104.
Milanchian, R. and Hosseini, M. (2019) Study of vertical seismic isolation technique with nonlinear viscous dampers for lateral response reduction. Journal of Building Engineering, 23, 144-154.
Milanchian, R., Hosseini, M., and Nekooei, M. (2020) Vertical isolation of 1-story structures with the nonlinear viscous dampers for seismic response reduction. Journal of Civil and Environmental Engineering, 50.1(98), 65-76.
Nekooei, M., Rahgozar, N., and Rahgozar, N. (2021) Vertical seismic isolated rocking-core system. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings, 0(0), 1-10.
Spencer Jr., B.F., Dyke, S.J., Sain, M.K., and Carlson, J.D. (1997) Phenomenological model for magnetorheological dampers. Journal of Engineering Mechanics, 123, 230-238.
Dyke, S.J., Spencer Jr., B.F., Sain, M.K., Carlson, J.D. (1996) Modeling and control of magnetorheological dampers for seismic response reduction. Smart Materials and Structures, 5(5), 565-575.
PEER (2013) PEER NGA-West2 Database. Pacific Earthquake Engineering Research Center. University of California, Berkeley, California.
Uz, M.E. and Hadi, M.N.S. (2014) Optimal design of semi active control for adjacent buildings connected by MR damper based on integrated fuzzy logic and multi-objective genetic algorithm. Engineering Structures, 69, 135-148.