عنوان پایان‌نامه
کاربرد میراگر حاوی سیال مغناطیسی در کنترل نیمه فعال پل ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1412;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45459
- تاریخ دفاع
- ۲۳ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- محمدمیلاد هرندی
- استاد راهنما
- سید امیر کیوان قربانی تنها
- چکیده
- قرارگیری کشور ما در منطقه لرزه¬خیز دنیا و وقوع زلزله¬های شدید در این منطقه، نیاز برای کنترل سازه¬ها در مقابل این گونه حوادث طبیعی را در کشور به خوبی روشن می¬کند. پل¬ها به عنوان یکی از مهمترین راه¬های ارتباطی بین شهرها، از اهمیت ویژه¬ای برخوردار هستند، به این مفهوم که پس از وقوع زلزله باید همچنان به کاربری خود ادامه دهند. از این رو کنترل پل¬ها در مقابل زلزله نیاز جدی کشور می¬باشد. کنترل نیمه¬فعال روشی موثر در کاهش بازتاب سازه¬ها بدون نیاز به منبع عظیم انرژی است، بدین صورت که وسیله کنترل کننده با صرف مقادیر ناچیزی از انرژی، مشخصات فیزیکی خود را به نحوی تغییر می¬دهد که بیشترین میزان انرژی را از زلزله جذب کرده و مانع از جذب این انرژی توسط المان¬های سازه¬ای و در نتیجه خرابی و خسارت ¬گردد. در تحقیق پیش¬رو به بررسی عملکرد کنترل نیمه¬فعال پل¬ها با استفاده از میراگر حاوی سیال دارای خاصیت مغناطیسی پرداخته شده است. مشخصات مکانیکی این میراگر بر اثر قرار گرفتن در میدان مغناطیسی تغییر می¬کنند به گونه¬ای که با افزایش شدت میدان، نیروی میرایی تولیدی توسط آن افزایش پیدا می¬کند. برای بررسی عملکرد میراگر ذکر شده روی پل¬ها، مدل اجزاء محدود پل قیزقلعه¬سی ساخته شده است. به علت بزرگ بودن سختی محوری عرشه در مقابل سختی خمشی ستون¬ها و روابط فشردگی استاتیکی می¬توان سازه را به صورت یک درجه آزادی در نظر گرفت (این ایده توسط پرادونو بررسی شده است). برای بررسی اثر وسیله کنترل¬کننده، پاسخ-های سازه در دو حالت کنترل نشده و کنترل شده با الگوریتم¬ نیمه¬فعال، تحت زلزله¬های السنترو، کوبه، هاچینوهه و نورتریج، با یکدیگر مقایسه شده است. در حالت کنترل نیمه¬فعال از الگوریتم Clipped Optimal به عنوان الگوریتم کنترل و از روش کنترل بهینه خطی کلاسیک برای تعیین نیروی کنترلی استفاده شده است. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص می¬گردد که استفاده از این روش کنترلی به بهبود و کاهش پاسخ سازه کمک شایانی می¬کند. به گونه¬ای که بیشینه تغییر مکان افقی آن را حدود 40 درصد و محتوای انرژی را 50 درصد کاهش می¬دهد.
- Abstract
- Seismological study is an inevitable stage in design and exploitation of a large scale infrastructure. In a region where the probability of earth quake occurrence is high, further investigation is recommended to reduce the impact of seismic forces on the structure and thus improve the stability of the construction. An active mountain range trend belonging to the Alpine-Hymalian seismic belt is situated between the Caspian Sea and the Persian Gulf in Iran. As bridges are becoming a dominant feature in the road network of this area, there is a huge demand for additional investigation regarding seismic effects on bridge structures. Up until now, a great deal of constructed facilities has been built as passive structures which rely on their mass and solidity that could resist outside forces. Such structures are incapable of adapting to the dynamics of an ever-changing environment. Consequently, in order to provide flexibility in structures and improve safety level, an innovative concept has been developed in the field of structural protection generally termed as Structural Control. This study focuses on application of magnetorheological (MR) dampers in semi-active control of bridges under seismic excitation. MR damper is a semi-active control device, whose function relies on a fluid. The viscosity of the fluid is change by applying the magnetic field. This phenomenon is reversible, very fast, and consumes very little power. The Clipped Optimal algorithm is used for determining the applied voltage to the MR damper and the classical linear optimal control to determining the optimal control force. To demonstrate the efficiency of the proposed damper in semi-active algorithms, controlled and uncontrolled behaviour of a bridge in the four major earthquakes such as El Centro, Kobe, Northridge and Hachinohe is investigated. The finite element model of the bridge is built using MATLAB program. By ignoring the axial deformations and employing static condensation, the model is simplified to a one degree-of-freedom system. The model is then compared to the full scale model of the same bridge which was built in ETABS in order to verify the SDOF model. The comparison demonstrates a difference of 3.5% in the period. Additionally, the MR damper model and the Clipped Optimal algorithm were made using MATLAB Simulink. At the end, it is demonstrated that the proposed damper can effectively reduce the induced structural vibrations from an earthquake by using a small amount of external energy.
