کنترل لرزه ای فعال با درنظرگیری رفتار غیرخطی سازه و خاک، با استفاده از تئوری فازی

علم کنترل لرزه ای سازه ها، همواره به دنبال کاهش آآثار مخرب نیروهای لرزه ای است. با این وجود، تسلیم خاک تحت اثر بارهای تشدید یافته ناشی از نیروهای زلزله، می تواند موجب اثرات غیرقابل جبرانی در سازه شود و سازه متحمل بارها و نیروهایی شود که برای آن طراحی نشده است. این پدیده نامطلوب در نهایت منجر به از میان رفتن کلیه اهداف عملکردی سازه -که در مرحله ی طراحی دنبال شده است- می گردد. در این مقاله با مدل سازی سه بعدی اجزای محدود از سازه بتنی بلند مرتبه ی مجهز به میراگر جرمی فعال و با بررسی جنبه های کمتر توجه شده ای مانند بلندشدگی شالوده و آآثار اندرکنش غیرخطی خاک و سازه، تلاش شده است که مطالعه جامعی پیرامون سوالات موجود در زمینه کنترل لرزه ای سازه های مجهز به میراگر جرمی فعال با توجه به آآثار غیرخطی شدن رفتار خاک، انجام شود. برای این منظور تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی روی مدل سازه، تحت ۲۲ جفت رکورد زلزله های حوزه دور (FEMA P۶۹۵ ضمیمه A) انجام شده است. برای مدل سازی رفتار هیسترزیس بتن از مدل ایبارا استفاده شده است. مدل سازی خاک توسط روش پیشنهادی ATC ۴۰  وFEMA ۴۴۰  انجام شده است. برای بهینه یابی و ارزیابی پارامترهای میراگر جرمی فعال (شامل نسبت تنظیم، نسبت جرم و نسبت میرایی) از روش طیف میراگر جرمی، با بررسی تغییرات پاسخ های سازه، استفاده شده است. برای محاسبه نیروی کنترل میراگر جرمی فعال از تئوری فازی استفاده شده است. نتایج بیانگر این مطلب است که با ورود سازه به حوزه رفتار غیرخطی و اندرکنش آن با رفتار غیرخطی خاک، بازدهی میراگر جرمی فعال در کنترل بلندشدگی شالوده کاهش می یابد اما در کنترل جابه جایی جانبی و جابه جایی نسبی درون طبقه ای، دارای بازدهی قابل قبول و مناسبی است. با ارزیابی نتایج تحلیل سه بعدی یک سیستم غیرخطی خاک- سازه مجهز به میراگر جرمی فعال مشخص شد که برای مجموعه رکورد های در نظر گرفته شده و با توجه به ویژگی های لحاظ شده برای الگوریتم فازی در این مقاله از میراگر جرمی فعال می توان در کنترل جابه جایی جانبی سازه و تغییرمکان نسبی درون طبقه ای به شکل ن مطلوبی استفاده نمود و کاهشی حدودا ۱۵ درصدی در این مقاله مشاهده می شود. همچنین مشخص شد میراگر جرمی فعال در کنترل میزان بلندشدگی شالوده سازه مستقر بر خاک های سخت تاثیر چندانی را ندارد اما با نرمتر شدن خاک میراگر جرمی فعال می تواند سبب کاهشی حدود ۳ درصد را به صورت میانگین ایجاد نماید.

کلیدواژه ها:

active control ، nonlinear SSI ، uplift ، Ibarra model ، far-field earthquakes ، three-dimensional structure. ، کنترل لرزه ای فعال سازه ها ، رفتار غیرخطی خاک ، بلندشدگی شالوده ، مدل ایبارا ، زلزله حوزه دور ، سازه سه بعدی.