تاثير كنترل نيمه فعال بر پاسخ غيرخطي سازه ها در قالب تحليل ديناميكي افزايشي

The Effect of Semi-active Control on Nonlinear Response of Structures through Incremental Dynamic Analysis

در اين پژوهش رفتار غيرخطي سازه هاي كنترل شده به كمك تحليل ديناميكي افزايشي بررسي شده است. تحليل ديناميكي غيرخطي سازه هاي كنترل شده به كمك روش قياس نيرو و فضاي حالت انجام گرفت. با ارايه منحني هاي IDA براي سه نوع سازه بدون سيستم كنترلي، تحت اثر كنترل بهينه و نيز داراي كنترل نيمه فعال در كنار يكديگر، مي توان تاثير سيستم كنترل بر رفتار سازه را مشاهده نمود. ابتدا معرفي اجمالي از IDA، كنترل سازه اي، كنترل نيمه فعال SHD و FAM ارايه شده است. در ادامه مدل فشرده سازي استاتيكي كامل (FSCM) به عنوان روشي كه مي تواند رفتار غيرخطي، فشرده سازي استاتيكي و ماتريس كامل ميرايي رايلي را به طور همزمان در مدل لحاظ كند، معرفي و براي حالتي كه كنترل نيمه فعال سازه اي به مدل اعمال شود تعميم داده و فرمولاسيونهاي مربوطه بيان شدند. مثالهاي عددي براي تحليل قاب پنج طبقه و زلزله هاي مقياس شده ارايه و مدل سازه براي هر دو وضعيت كنترل شده و بدون كنترل، با رفتار غيرخطي در نظر گرفته شد. الگوريتمهاي كنترل مورد استفاده در پژوهش، كنترل بهينه و كنترل نيمه فعال SHD بوده اند. به كمك برنامه نويسي در محيط MATLAB، سازه در سه حالت بدون كنترل، با كنترل بهينه و با كنترل نيمه فعال SHD (و در چند حالت مختلف جانمايي ابزار كنترل) تحليل و منحني هاي IDA آن ارايه شده اند. در انتها نتايج و تفسيرهايي كه براي سازه هاي با و بدون كنترل مي توان از منحني هاي IDA دريافت نمود و منجر به درك بهتري از رفتار ديناميكي سازه خواهند شد، به تفصيل بيان شده اند.

It this paper, incremental dynamic analysis (IDA) of the controlled structures is presented. Nonlinear dynamic analyses for controlled structures are performed through Force Analogy Method (FAM) and State-space. IDA curves are demonstrated for un-controlled structures, under optimal control and under semi-active control. Therefore, the influence of control system for structures and changes in its behavior could be observed. Introductions for IDA, structural control, Semi-active Hydraulic Damper (SHD) and Force Analogy Method (FAM) are explained in the article. Full Static Condensation Model (FSCM) is introduced as a recent method that could consider non-linear behavior (through FAM and State-Space), static condensation and full Rayleigh damping matrix. In this article, FSCM is extended for the structures which are protected by optimal or semi-active control system. Therefore nonlinear behavior of controlled structures was considered. Numerical examples for a 5-story frame under scaled earthquakes were presented. The structure, for both controlled and un-controlled conditions, was modeled by the way that it could consider non-linear behavior. Control algorithms that have been used in the program were optimal control and SHD semi-active control. Programming was performed in MATLAB and IDA curves for no-control, optimal control and SHD control (with different arrangements of SHD control tools) are calculated and illustrated. At the end of the numerical section, some results and interpretations were extracted from IDA curves of controlled and un-controlled. They are explained in details and could give better understanding for dynamic behavior of the structures.