اثر بیشینه شتاب زلزله بر کنترل فازی نیمه‌فعال سازه با میراگر مایع تنظیم‌شونده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشکده شیمی و صنایع، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

2 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی شیمی و صنایع ، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

چکیده

سازه‌های بلندمرتبه در مناطق لرزه‌خیز، به سیستم‌های کنترلی کارآمدی نیاز دارند تا پاسخ‌های دینامیکی شدید ناشی از زلزله را کاهش دهند. میراگرهای مایع با پره قابل تنظیم، به عنوان یک سیستم نیمه‌فعال، برای کاهش این پاسخ‌ها مطرح شده‌اند. سیستم‌های مرسوم کنترل غیرفعال یا بهینه خطی ممکن است نتوانند در تمامی سناریوهای لرزه‌ای عملکرد مطلوبی ارائه دهند. از این رو، توسعه سیستم‌های تطبیق‌پذیر مانند کنترل فازی که قابلیت تنظیم خودکار در لحظه را دارند، ضروری به نظر می‌رسد. در این مطالعه، عملکرد کنترل فازی در مقایسه با روشهای کنترل غیرفعال و بهینه خطی بر روی یک سازه یک درجه آزادی مجهز به میراگر مایع، تحت زلزله‌های متفاوت (حوزه دور-گسل، نزدیک-گسل و پالس نزدیک-گسل) با شدت‌های ۰٫۱ تا ۰٫۹ شتاب زمین، با استفاده از ۱۲ شاخص عملکردی بررسی شد. نتایج نشان داد سیستم کنترل فازی، به طور ویژه در زلزله‌های پالس نزدیک-گسل (مانند زلزله کوکائلی) با کاهش ۲۰ درصدی جابجایی بام سازه، عملکرد بهتری داشت. با افزایش شدت زلزله، کارایی این سیستم بهبود یافت و کاهش چشمگیری در ارتعاشات سازه مشاهده شد. در زلزله‌های حوزه دور-گسل نیز، عملکرد کنترل فازی در اکثر موارد برابر یا بهتر از روش‌های دیگر بود و در برخی شاخص‌ها، میانگین کاهش ۲ تا ۵ درصدی ثبت شد. با این حال، در برخی زلزله‌های نزدیک-گسل، افزایش اندکی در جابجایی و پاسخ طیفی سازه دیده شد که ناشی از ماهیت غیرخطی زمین‌لرزه‌های این حوزه است. همچنین، در موارد خاص، خطای تطبیقی سیستم کنترل فازی باعث شد عملکرد آن ضعیف‌تر از کنترل بهینه خطی باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Peak Ground Acceleration’s Impact On Semi-Active Fuzzy Control Using Adjustable Liquid Damper

نویسندگان [English]

  • Javad Hashemi 1
  • Hamed Enayati 2
1 MSc of Civil Engineering, Dept. of Civil Engineering, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr, Iran
2 Assistant Professor, Dept. of Civil Engineering, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr,
چکیده [English]

Numerous tall buildings located in seismic zones require efficient control systems to mitigate the intense dynamic responses induced by earthquakes. Variable baffles tuned liquid dampers have been proposed as a semi-active control approach to reduce these responses. Conventional passive or optimally linear control systems may not consistently deliver optimal performance across all seismic scenarios. Therefore, the development of adaptable systems, such as fuzzy control with self-adjusting capability, appears essential. This study compares the performance of fuzzy control with passive and linear quadratic regulator control methods applied to a single-degree-of-freedom structure equipped with a liquid damper under various seismic excitations (near-fault, far-field, and near-fault pulse). The examined earthquakes ranged from 0.1 to 0.9 of peak ground acceleration, and twelve performance indices were utilized for evaluation. The results demonstrate that the fuzzy control system performs particularly well during near-fault pulse earthquakes (e.g., Kocaeli earthquake), achieving approximately a 20% reduction in roof displacement. As earthquake intensity increases, the effectiveness of this control method improves, with significant reductions in structural vibrations observed. In far-field earthquakes, the fuzzy control consistently performed on par with or better than the other methods, with an average displacement reduction of 2 to 5% across certain indices. However, some near-fault earthquakes exhibited slight increases in displacement and spectral response, attributed to the nonlinear nature of seismic ground motions in these zones. Additionally, in certain cases, the adaptive fuzzy control system's errors led to performance inferior to that of the linear quadratic regulator control method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Peak Ground Acceleration
  • Fuzzy Logic Control
  • Structural Dynamic Response
  • Tuned Liquid Damper
  • Semi-Active Control
CAPTCHA Image