کنترل نیمه فعال سازه‌های دارای میراگرهای MR و Orifice تحت بارهای انفجاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر به بررسی سازه‌های برشی مجهز به میراگرهای MR و Orifice تحت بار انفجار زیرسطحی پرداخته‌ شده است. این مطالعه علاوه بر تحریک انفجار زیرسطحی (با توجه به ماهیت متفاوت این‌ گونه از بارگذاری‌ها) به ‌منظور بررسی روند کارآیی و مقایسه پاسخ­ های حاصل از اعمال این ‌گونه تحریک به سازه از تحریک زلزله نیز بهره گرفته است. دو میراگر انتخابی از دسته ابزارهای کنترل نیمه فعال هستند، که با بهره‌گیری از تغییر ولتاژ ورودی و تغییر میدان مغناطیسی، نیروی تولیدی میراگر را متناسب با تحریک وارده تغییر می‌دهند. پاسخ‌های سازه بر اساس عملکرد میراگرهای انتخابی با بهره‌گیری از الگوریتم Clipped-Optimal بررسی ‌شده است. در این الگوریتم، به ‌منظور بررسی دقیق­تر پاسخ ­های سازه­ های انتخاب ‌شده نیروی میراگرها با استفاده از ولتاژ بهینه و ولتاژ حداکثر به سازه اعمال ‌شده است. لازم به ذکر است، علاوه بر کنترل نیمه فعال در برخی از موارد به ‌منظور مقایسه بین پاسخ‌های به ‌دست ‌آمده از الگوریتم کنترل LQR نیز استفاده‌ شده است. در این پژوهش از دو سازه 3 و 5 طبقه برای بررسی عملکرد الگوریتم مورد اشاره تحت تحریک وارده استفاده ‌شده است، بر این اساس به ‌منظور تخفیف اثرات مخرب ناشی از تحریکات وارده به سازه دو میراگر در طبقات مختلف جایگذاری شده ­اند. با توجه به بهره‌گیری از الگوریتم مورد اشاره و نتایج تحلیل دو سازه برشی و اعمال میراگرها در طبقات مختلف سازه‌ها، می‌توان عملکرد مناسب الگوریتم و میراگرها را در سازه‌های انتخابی مشاهده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Semi-active control of structures with MR and Orifice dampers subjected to underground blast-induced vibration

نویسندگان [English]

  • amir hossein ghaffari
  • Hosein Ghaffarzadeh
civil engineering faculty, tabriz university, tabriz, iran
چکیده [English]

Using the control tools is an efficient method to decrease the responses of the structure under external excitations. In this regard, this study investigates the performance of two structures equipped with MR dampers and Orifice dampers under blast-induced vibration. In addition to stimulating the underground blast-induced vibration (due to the different nature of these loads), seismic excitation has also been used to evaluate the efficiency of these dampers. These dampers are semi-active devices, which change the output force of the damper by changing the input voltage and magnetic field of dampers. Also, in this paper, clipped-optimal algorithm was used. This algorithm can generate optimal damper force by changing the voltage at each time step based on the input forces. In this research, structural responses based on optimal and maximum voltage are considered. Also, the numerical results of the structure are compared with LQR algorithm. The LQR algorithm is considered a criterion for reducing structural responses to blast-induced vibration. The results indicate that the proposed method (the different locations and types of dampers) is efficient for decreasing the responses of the structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shear building
  • MR damper
  • Orifice Damper
  • Clipped-Optimal Algorithm
  • Underground Blast

مراجع

[1] F. Yi, S. J. Dyke, J. M. Caicedo, J. D. Carlson, Experimental Verification of Multi-Input Seismic Control Strategies for Smart Dampers, Journal of Engineering Mechanics, 127(11)(2001), 1152–1164.
[2] Y. Chae, J. M. Ricles, R. Sause, Modeling of a large-scale magneto-rheological damper for seismic hazard mitigation . Part I : Passive mode,42(5) (2012),669-685.
[3] A. Bahar, F. Pozo, L. Acho, J. Rodellar, A. Barbat, Parameter identification of large-scale magnetorheological dampers in a benchmark building, Computers & Structures, 88(3-4) (2010), 198–206.
[4] N. M. Rahbari, B. F. Azar, S. Talatahari, H. Safari, Semi-active direct control method for seismic alleviation of structures using MR dampers, Structural Control and Health Monitoring, 20(6) (2012)1021-1042.
[5] S. C. Dutta, S. Kumar, P. S. Bhoyar, M. A. Hussain, Sajal, Behavior of vertically irregular structures near mines: Comparison of responses under seismic and mine blast-induced ground motion, The Structral Design of Tall and Special Buildings, 31(1) (2022) 1–18.
[6] M. Bitaraf, O. E. Ozbulut, S. Hurlebaus, L. Barroso, Application of semi-active control strategies for seismic protection of buildings with MR dampers, Engineering Structures, 32(10) (2010), 3040–3047.
[7] F. Oliveira, M. A. Botto, P. Morais, Semi-active structural vibration control of base-isolated buildings using magnetorheological dampers, journal of low frequency noise, Vibration and Active Control , 37(3) (2017)1–12.
[8] A. Younespour, H. Ghaffarzadeh, Semi-active control of seismically excited structures with variable orifice damper using block pulse functions, Smart Structures and Systems, 18(6) (2016)1111–1123.
[9] P. D. Mondal, A. D. Ghosh, S. Chakraborty, Performance of N-Z Base Isolation System for Structures Subject to Underground Blast, Proceedings of the International Symposium on Engineering under Uncertainty: Safety Assessment and Management (2013)1007-1020.
[10] S. Chakraborty, S. Ray-chaudhuri, Control of Blast-Induced Vibration of Building by Pole Placement and LQG Control Algorithm, Advances in Structural Engineering (2015)381-391.
[11] M. Bozorgvar, S. M. Zahrai, Semi-active seismic control of buildings using MR damper and adaptive neural-fuzzy intelligent controller optimized with genetic algorithm, Journal of Vibration and Control ,25(2) (2019) 273–285.
[12] A. Bathaei, S. M. Zahrai, M. Ramezani, Semi-active seismic control of an 11-DOF building model with TMD+MR damper using type-1 and -2 fuzzy algorithms, Journal of Vibration and Control, 24(13) (2018) 2938–2953.
[13] H. Ghaffarzadeh, E. A. Dehrod, N. Talebian, Semi-active fuzzy control for seismic response reduction of building frames using variable orifice dampers subjected to near-fault earthquakes, Journal of Vibration and Control. 19(13) (2012) 1980–1998.
[14] N. Wongprasert, M. D. Symans, Experimental Evaluation of Adaptive Elastomeric Base-Isolated Structures Using Variable-Orifice Fluid Dampers, Journal of Structural Engineering, 131(6) (2005) 867–877.
[15] T. Kobori, M. Takahashi, K. Ogasawara, seismic response controlled structure with active variable stiffness system, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 22(11) (1993) 925–941.
[16] M. D. Symans and M. C. Constantinou, Seismic testing of a building structure with a semi-active fluid damper control system, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 26(7) (1997) 759–777.
[17] D. K. Pandey, S. K. Mishra, Moving orifice circular liquid column damper for controlling torsionally coupled vibration,Journal of Fluids and Structures, 82 (2018) 357–374.
[18] A. Yanik, Seismic control performance indices for magneto-rheological dampers considering simple soil-structure interaction, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 129 (2020) 105964.
[19] L. M. Jansen, S. J. Dyke, Semi-Active Control Strategies For MR Dampers : A Comparative Study, Journal of Engineering Mechanics, 126 (8) (2000) 795–80.
[20] O. Yoshida, S. J. Dyke, Seismic Control of a Nonlinear Benchmark Building Using Smart Dampers, Journal of Engineering Mechanics, 130(4) (2004) 386–392.
[21] K. Hacıefendiog, K. Soyluk, F. Birinci, Numerical investigation of stochastic response of an elevated water tank to random underground blast loading, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment volume  26 (2012) 599–607.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 55، شماره 2
اردیبهشت 1402
صفحه 319-336

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار