طرح بهینه میراگر جرمی متوازن تحت اندرکنش خاک-سازه به کمک الگوریتم جستجوی تقابلی متناوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، کرج، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی زلزله، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، کرج، ایران

چکیده

در این پژوهش، طراحی بهینه میراگر جرمی متوازن تحت اندرکنش خاک–سازه مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، تابع هدف بر پایه حداقل‌سازی نرم H_∞ تابع تبدیل جابجایی بام در حوزه فرکانس تعریف شده و پارامترهای میراگر با استفاده از جستجوی تقابلی متناوب بهینه‌سازی شده‌اند. این الگوریتم فراابتکاری به شیوه خاص خود از یادگیری تقابلی برای جستجوی موثر بهینه سراسری بهره می برد. پس از تعیین مقادیر بهینه، عملکرد لرزه‌ای سازه در حوزه فرکانس و تحت مجموعه‌ای از رکوردهای حوزه دور و نزدیک در حوزه زمان ارزیابی شده است. نتایج بیانگر کاهش قابل توجه پاسخ‌های لرزه‌ای سازه در حالت کنترل‌شده در مقایسه با سازه اولیه، متعاقب تنظیم بهینه میراگر در هر حالت است. همچنین مشاهده شد که سیستم کنترل در تحریک‌های حوزه دور عملکرد بهتری نسبت به حوزه نزدیک دارد. افزون بر این، مقایسه حالات پی صلب، خاک سخت و خاک نرم نشان می‌دهد که شرایط خاک اثر معناداری بر مقادیر بهینه و کارایی سیستم میراگر دارد. نتایج تحقیق حاضر بیانگر اهمیت توجه هم‌زمان به اندرکنش خاک–سازه و انتخاب بهینه پارامترهای میراگر در تحقق عملکرد مطلوب کنترل لرزه‌ای می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Opposition-switching search for optimal seismic control by tuned mass damper considering soil-structure interaction

نویسندگان [English]

  • Mohsen Shahrouzi 1
  • Seyed Hossein Hosseini Lavasani 1
  • Javad Gholizadeh 2
1 Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Kharazmi University, Karaj, Iran
2 MSc Student, Faculty of Engineering, Kharazmi University, Karaj, Iran
چکیده [English]

In this study, the optimal design of a tuned mass damper (TMD) considering soil–structure interaction (SSI) is investigated. To this end, the objective function is formulated based on minimizing the H∞ norm of the roof-displacement transfer function in the frequency domain. The TMD parameters are optimized utilizing Opposition-Switching Search (OSS). It is a powerful metaheuristic algorithm that applies opposition-based learning in its particular steps to effectively seek the design space for global optimum. After obtaining the optimal parameters, seismic performance of the controlled structure is evaluated both in the frequency do-main and under a set of far-field and near-field earthquake records in the time domain. Consequently, significant reduction in the seismic responses of structure was observed in each case due to the proposed control by the optimized TMD. Furthermore, the controlled system exhibits better performance under far-field ground motions. In addition, comparison between the rigid, stiff, and soft soil conditions shows that soil flexibility has a remarkable influence on both the optimal parameters and the performance of the TMD. These findings highlight the importance of simultaneous consideration of SSI effects and optimal TMD design in achieving efficient seismic control.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Passive Control
  • Tuned Mass Damper
  • Opposition-Switching Search
  • Soil-structure interaction
CAPTCHA Image