Enhancing earthquake performance of civil structures via structural control
Yapısal kontrol ile inşaat yapılarının deprem performansının artırılması
- Tez No: 702834
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜRSOY TURAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Civil Engineering, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Aktif denetim, Aktif denetim sistemleri, Gürbüz denetim, Karma denetim sistemleri, Optimum denetim, Pasif denetim sistemleri, Sistem denetimi, Active control, Active control systems, Robust control, Hybrid control systems, Optimum control, Passive control systems, System control
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, sismik yükler altında yapısal tepkileri hafifletmek için iki farklı tipte kıyaslama binası (3 ve 20 katlı) kullanılmıştır. Kontrol cihazları olarak aktif (aktüatörler), yarı aktif (manyeto-reolojik damperler), pasif (ayarlanmış kütle sönümleyicileri ve sürtünmeli sarkaç yatakları) ve hibrit kontrolörler kullanılmaktadır. Farklı kontrol stratejilerini uygulama amacıyla, 3 katlı yapı doğrusal modellenmiştir. Aktif ve yarı aktif kontrol cihazları kullanılırken, LQR, PDD durum geri bildirimli, kutup-yerleştirme, $H_{\infty}$, $ H_2 $ kontrol algoritmaları uygulanmıştır. Pasif cihazlar olarak, nominal-doğrusal modelde TMD'ler ve FPBS'ler kullanılmıştır. Kullanılan kontrölörlere ek olarak, hibrit kontrolörler: Bir TMD ve aktüatör/MRD'den oluşan, ve bir FPBS ve aktüatör/MRD'den oluşan iki farklı model kullanılmıştır. Makul aralıklar içinde kütle, rijitlik ve sönümleme matrislerinde belirsizliklere sahip aynı doğrusal yapının deprem performansını arttırmak için gürbüz bir kontrolör olan $\mu$-sentez kullanılmıştır. Tezin son kısmında, pasif ve hibrit kontrol stratejilerini uygulamak için doğrusal olmayan 20 katlı bir kıyaslama yapısı modellenmiştir. STMD ve MTMD pasif kontrolör konfigurasyonları kullanılmıştır. Ayrıca, STMD'ye seri olarak bağlanmış bir aktüatör aracılığıyla gürbüz bir kontrol algoritması kullanılır. Bunun için, doğrusal olmama durumlarının neden olduğu varyasyonlar kestirilmiş ve bu varyasyonlar belirsizlik aralığının tespitinde kullanılmıştır. Elde edilen belirsizlikleri içeren 20 katlı doğrusal yapı için denetleyici tasarımında bir $ \mu -$ sentezinden faydalanılmıştır. Daha sonra, doğrusal olmayan şekilde modellenen 20 katlı kıyaslama yapısını kontrol etmek için tasarlanan gürbüz kontrolör kullanılır. Sonuç olarak, doğrusal olmayan temelli belirsizlikler için gürbüz bir kontrol elde edilir. Son olarak, hem frekans hem de zaman alanlarındaki yapısal tepkiler tartışılır. Çalışma boyunca, tüm doğrusal ve doğrusal olmayan simülasyonları gerçekleştirmek için Matlab, Python ve OpenSees (Tcl/Tk) kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, two different benchmark buildings (3 and 20-story) are employed to attenuate structural responses under seismic disturbances. As control devices, active (actuators), semi-active (Magneto-rheological dampers), passive (Tuned mass dampers and Friction Pendulum Bearings), and hybrid controllers are utilized. The 3-story structure is modeled linearly and employed to apply to different control strategies. Some control algorithms: LQR, PDD-state-feedback, pole-placement, $H_{\infty}$, $ H_2 $, are used with active and semi-active control devices. As passive devices, TMDs and FPBSs are utilized on the nominal-linear model. Thereafter, hybrid controllers are employed: one composed of a TMD and actuator/MRD and one composed of an FPBS and actuator/MRD. A robust controller, $\mu$-synthesis, is employed to control the same linear structure having uncertainties in mass, stiffness, and damping matrices within reasonable ranges. A nonlinearly-modeled 20-story benchmark structure is employed to implement passive and hybrid control strategies. As passive devices, STMD and MTMD setups are employed. Further, a robust control algorithm is used through an actuator serially connected to the STMD. Subsequently, variations caused by nonlinearities are determined. These variations are regarded as uncertainties, and the $\mu$-synthesis is utilized in the design of a robust controller on a truncated linear model. Then, the designed robust control is employed to control the 20-story benchmark structure modeled nonlinearly. The structural responses in both frequency and time domains are discussed. Matlab, Python, and OpenSees framework (Tcl/Tk) were employed to realize all linear and nonlinear simulations throughout the study.
Benzer Tezler
- Deprem etkisindeki yapıların aktif kontrolü
Active control of structures under seismic excitation
BEKİR BORA GÖZÜKIZIL
- Betonarme yapılarda lifli polimerler ile güçlendirme uygulamalarının parametrik analizi
Parametric analysis of fiber-reinforced polymer strengthening applications in reinforced concrete structures
SELİN BAZANCİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN
- Yapısal kontrol sistemleri ve sıvı sönümleyicilerin yapılarda kullanımı
Structural control systems and the use of liquid dampers on the structures
ERSAN SANSARCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ
- Comparative seismic analysis of reinforced concrete buildings with varied geometry of structural members
Farklı taşıyıcı eleman geometrilerine sahip betonarme binaların karşılaştırmalı sismik analizi
ABDULAHI MOHAMED GURE
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Gelişim Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMAD RESHAD NOORI
- Structural lightweight concrete with natural perlite aggregate and perlite powder
Doğal perlit agregalı ve öğütülmüş perlit katkılı taşıyıcı hafif beton
MESUT AŞIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LUTFULLAH TURANLI