1 لمباني الية لبة الزلزستجا تحسين ا باستعمالرتفاع المعدنية المنخفضة ا المخمدات الهيدروليكية المغنطيسيةتحكم وم( H∞ ) م. يزن الغصين( 1 ) د.م. هالة توفيق حسن( 2 ) د.م. تركي طبق( 3 ) ملخص: ال على ايدا متزم طلبالعال يشهد ايم تصم أ زللز بنيه مقاومه ل ، وبالرغمطر الزلمخاليب تخفيض اسا من تطور ا الية لز وابنيهلمشافيمثل ا( لهامةبنية اصه في اقتصادية خائر البشرية والخساي من ا زلنا نعان ،يم التصم وكودات.)... لمصارف ا( لمنشآتلديناميكية لبة استجاجابي باي طريقه التحكم شبه ا تأتيSemi Active Control كحل ذكي و) ئم ملي التحكملبناء، وبالتاكن محدده في اما في اصهاكن التحكم بخوا ل وضع مخمدات يممشكلة، من خذه ال له، يتم ضبطها باستجابته لتناسبستجابة لتحسين امثلحل ا المبنى مما يجعلها يخضع له ال الذيكيلديناميحمل ا اللمباني ا. يهدف البحث لتقييميجاب أثر استخدام التحكم شبه ا ي( كي خطي ديناميتحكم بوساطة مH∞ ) ستجابة على ا( لمغناطيسية المخمدات الهيدروليكية استخدام زل بالزة التي تتعرض لبني اMR damper التركيز ل، من خ) علىي من بناء معدن3 ط و ابق يمثل ا بنية المنخفضةرتفاع. ا وقد اظهرتيجابيه التحكم شبه انتائج فاعل ال ي تحسين في لى من خبة المبنستجا ا تخفيضبق مما بين الطواح النسبي نزياء والبناعلى اعظميل ا نتقا ابنيةية على ا الطر الزلزلمخاهم لتخفيض اجابي هو حل مي التحكم شبه ا يثبت أن المنخفضةرتف ا اع. لمفتاحية:ت اكلما البنية الية لبة الزلزستجابي، ايجا التحكم شبه الية، مخمدات الهيدروليكية المغنلعا ا اطيسية، ( كي خطي ديناميتحكم مH∞ .) ( 1 ) ف د.م. هالة حسن و د.م. تركي طبق. الغصين بإشراطالب يزنلالة ماجستير ل سياق رس اعد البحث في( 2 ) ئية الزلزالينشام الهندسة ا في قس مدرس ة- البحوث الزلزاليةسات ولدرالعالي ل المعهد ا- جامعة دمشق.( 3 ) احث في مركزسات و الدراعلمية. البحوث ال
13
Embed
تحسين الاستجابة الزلزالية للمباني بوساطة متحكم (H) in A4
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
لزالية من تطور اساليب تخفيض المخاطر الز ، وبالرغمبنيه مقاومه للزالزلأ تصميم يشهد العالم طلبا متزايدا علىوكودات التصميم، ال زلنا نعاني من الخسائر البشرية واالقتصادية خاصه في األبنية الهامة )مثل المشافي وابنيه
المصارف ...(. مالئم( كحل ذكي و Semi Active Controlتأتي طريقه التحكم شبه االيجابي باالستجابة الديناميكية للمنشآت )
لهذه المشكلة، من خالل وضع مخمدات يمكن التحكم بخواصها في اماكن محدده في البناء، وبالتالي التحكم الحمل الديناميكي الذي يخضع له المبنى مما يجعلها الحل االمثل لتحسين استجابة لتناسبباستجابته، يتم ضبطها
.المبانيعلى استجابة (∞Hبوساطة متحكم ديناميكي خطي ) يأثر استخدام التحكم شبه اإليجاب يهدف البحث لتقييم
(، من خالل التركيز MR damperاألبنية التي تتعرض للزالزل باستخدام المخمدات الهيدروليكية المغناطيسية )ي النتائج فاعليه التحكم شبه اإليجاب وقد اظهرتاالرتفاع. المنخفضةبنية يمثل األ ابقو ط 3 بناء معدني منعلى
نزياح النسبي بين الطوابق مما تخفيضاستجابة المبنى من خالل في تحسين نتقال االعظمي ألعلى البناء واال اال .اعاالرتف المنخفضة يثبت أن التحكم شبه اإليجابي هو حل مهم لتخفيض المخاطر الزلزالية على األبنية
، اطيسيةالعالية، مخمدات الهيدروليكية المغنالتحكم شبه اإليجابي، استجابة الزلزالية لألبنية الكلمات المفتاحية: (.∞Hمتحكم ديناميكي خطي )
اعد البحث في سياق رسالة ماجستير للطالب يزن الغصين بإشراف د.م. هالة حسن و د.م. تركي طبق.( 1)
جامعة دمشق.-المعهد العالي للدراسات والبحوث الزلزالية -ةمدرس في قسم الهندسة االنشائية الزلزالي( 2)
البحوث العلمية.الدراسات وفي مركز احث ( 3)
2
Improving Seismic Response of Low-Rise Buildings
with Magneto Rheological Damper
Eng. Yazan Alghasin (1)
Dr. Eng. Hala Hasan (2) Dr. Eng. Turki Tabak (3)
ABSTRACT
There is a growing demand on earthquakes resistant buildings, where we still suffer
from human and economic losses, especially in important buildings (such as
hospitals, banks...), in spite of the development of risk reduction methods and
seismic design codes.
The Semi Active Control of dynamic response is a smart and adaptable solution for
this problem. By using Magneto Rheological (MR) dampers, and controlling there
properties, we can control the building response in the real time of a dynamic
movement. The dampers are tuned to adapt to dynamic loads, which the building is
subject to, making it the best solution to improve buildings response.
This article presents the impact of Semi Active control to the buildings seismic
response using MR dampers. MR Dampers are controlled, by the optimal linear
control theory in MATLAB, by electrical orders change in the field (0~2.5A).And
Then results are compared with the Uncontrolled building (without dampers), and
traditional Passive controlled building, where the dampers works the whole length
of time by constant electric current (2.5A).
Focusing on 3-story steel structures representing typical low-rise buildings, the
results show Effectiveness in improving the response by reducing the maximum
displacement and the relative displacement between floors as well, which proves that
the Semi Active Control is an important solution for reducing seismic risk on
low-rise buildings.
KEY WORDS: Semi active control, Earthquake structural control, MR dampers,
(H∞) controller.
(1) This research was prepared in the context of a Master thesis of Eng. Yazan Alghasin under the
supervision of Dr. Hala Hasan and Dr. Turky Tabak.
(2 ) Teacher at the Seismic Structural Engineering Department- Higher Institute of Seismic Research and
Studies - University of Damascus.
(3 ) Researcher in Scientific and Studies Research Centre.
3
المقدمة:-1في ذلااق طااااطنيهاااا يولويااة في تعتبر حماااياااة المبااااني بمااا
الزلزالية:للية الس وق غير المر ل ضرر االنشا ي الموضعي -1
( الذي يزود structural local damageوالتشاااااااااااااا اات )المنشااااااااااااااأ باامكاانياة لتبادياد الطااطاة الكاامناة ويخولاه ل نجااا والب ااا م ل ااار الزالزا، ا ا تبااار ةااذا الساااااااااااااا وق في
صااااااميم سااااااو ي ودنا الا تصااااااميم اطتصااااااادي وم م الت ل منشأ .
يلية حضاااااااافة مخمدات و ناصااااااار ت وم بتبديد الطاطة -2 ي نا تشوةها )التحكم الس بي باستجابة المنشأ(.
م االضااااااااافية، وردود يفعاا طو باضااااااااافة المنشاااااااا ت ( وشاااااااااااااابااااااه Active controlخ ا التحكم االيجااااااابي )
ةاااااااذا نو ألو ، (Semi active control)االياجاااااااابي اسااااتجابة المنشاااا تيتفا ا مع معطيات الهز االرضااااية و
.استجابة ممكنة يفضايعطي فانه
يهد البحت لدراساااااااااااة ي ر التحكم شااااااااااابه هدف البحث:طة بة الزلزالية ل مباني العالية بواساإليجابي ا االستجا
(.MRمخمدات الهيدروليكية المغناطيسية ) الدراسة النظرية:-3
منشاااااااا ت ل يعتبر مفهوم تحسااااااااي االسااااااااتجابة الديناميكية (structural control بدي ) االساااليت الت يدية م
خ ا حضاااااااااافة تخميد وردود يفعاا اضاااااااااافية، مما ي دي ، [3] منشااااااااااا تل حلا خفض في االساااااااااااتجابة الديناميكية
وبساااابت ي ةذا نو يتفا ا مع معطيات الهز االرضااااية واستجابة المنش ت فانه يعطي يفضا استجابة ممكنة.
[2]أنواع التحكم باستجابة المنشآت:-3-1 التحكم السلبي باستجابة المنشآت:
( األك ر Passive controlيعتبر نىام التحكم السااااااا بي )يعتمد و ،بي انىمة التحكم باسااااااتجابة المنشاااااا ت نتشااااااارا ا
ا تباديد الطاطة باضااااااااااااااافة تخميد ل منشااااااااااااااأ وال يحتاج لمصاااااادر خارجي ل طاطة. يتم ضاااااابط التخميد اإلضااااااافي ليتوافق مع اسااااااااتجابة المنشااااااااأ وتردداته، مما يجع ه غير
ي يطادر ا االساااااااتجابة لتغيرات المنشاااااااأ مع الزم يو التنفيااذ. تفت ر نىم التحكم الساااااااااااااا بي خطااأ في النمااذجااة و
ل كفا بسااااابت صااااااعوبة الحصااااااوا ا اسااااااتجابة دطي ة ومو وطة تتفق مع االستجابة الفع ية ل منشأ.
التحكم اإليجابي باستجابة المنشآت:
Activeتزاياااد االةتماااام باااأسااااااااااااااااليااات التحكم اإليجاااابي )
مهمة في السااااايطر وتحساااااي المنشاااااأ نشاااااأت ت نية يخر تحتاااج لطاااطااة منخفضااااااااااااااة، وذات يدا ااالي ةي يجهز
ةذه ،(Semi Active Controlالتحكم شااااااابه اإليجابية )األجهز ةي مبااااددات ل طاااااطااااة )مخماااادات( م ااااا يجهز التحكم الساااااااااا بي، ولكنها تمتاز بخصاااااااااااا صاااااااااااها المتغير
ل زم في الوطت الح ي ي ا بسااااار ة و التي يمك ضااااابطهام لرغماو ا ،لتحساي االساتجابة الديناميكية ل منش ت
محدودية ةذه األجهز فانها تحما بعضا م الخصا ص ااادر ا مراطباااة ال و في كاااالالجاااذاباااة ل نىم اإليجاااابياااة
كما يمكنها تحسااااااي صاااااافات المخمدات ، الوطت الح ي يالمزرو ااة بااأماااك محاادد م المنشاااااااااااااااأ اسااااااااااااااتنااادا حلا
وبالتالي تحسي المنشأ بأكم ه. االستجابة( تعري التحكم شااابه اإليجابي م ارنة 1)الشاااكا يوضااا
stateفضااااااا الحالة )تصااااااب معادالت الحركة بشااااااكا
space model) :التالي
�� = 𝐴𝑟𝑒𝑑 ∗ 𝑍 + 𝐵𝑟𝑒𝑑 ∗ ��
�� = 𝐶𝑟𝑒𝑑 ∗ 𝑍 + 𝐷𝑟𝑒𝑑 ∗ �� )ألنه يعبر حالة ( شااااااعا الحالةZtند و الشااااااعا )
م مكو وةو شااااااااااااااعااا حركااة البنااا في لحىااة معينااة(( شااااااااااااعا مدخ ت Uوسااااااااااار ات الطوابق، و )انت االت
)التساااااار األرضاااااي وال و المتولد في النىام الديناميكي( شااااااااااااااعاااااا Y، و)المخمااااادات ك و مركز في الطوابق(الحساااااااااااااااسااااااااااااااات مخرجات النىام الديناميكي ويعبر
.الموز ة في المبنايتم اااد فصاااااااااااااااا الماادخ ت التي يتم التحكم بهااا )طو
خ ت التي ال يتحكم بهاااااا )طو المخمااااادات( الماااااد التسار الزلزالي( بالمعادالت التالية:
(H∞(: نظام البناء التقليدي من اجل كتابة متحكم )5الشكل )
(:Bang-Bang controllerمتحكم )-3-5ال و المط وباااة م ة( الساااااااااااااااااب اااK) اتعطي المتحكمااات
لك بسااااااابت صاااااااعوبة معادالت (Fdesired) المخمداتالمخمد الهيدروليكي المغناطيساااااااااااي ال يمك تحويا ال و
مباشاااااااار م خ ا توابع كهربا ييمر المط وبة إلشااااااااار ومعاادالت المخمد، لذلق نح بحاجه لمتحكم حضااااااااااااااافي
.(v( حلا حشار كهربا ية )Fdيترجم ال و المط وبة )
ي وم ، حيت المتحكمةذا طري ه ما( 6)الشااااااااااكا يبي بم ااااااارناااااه ال و [9]( Bang controller-Bangمتحكم )
( في Fmr( مع ال و المتولد في المخمد )Fdالمط وباة )( وي وم بتشااااااااااااااغيا او حطفا sec 1/1024يجزا ال اانية )
ن حى ينه بتكرار المخمد ل حصااااااوا ا ال و المط وبةاإلطفا والتشاااااغيا بسااااار ة كبير ت ترت ال و المتولد في المخمااد م ال و المط وبااة م المخمااد وبااالتااالي تحكمنااا بالمخمد دو الرجو لمعادالته م ةنا اتا اسم المتحكم
( Bang onالذي ي رر التشاااااااااااااغيا في يجزا م الزم ) (.Bang offواالطفا في يجزا يخر م الزم )
6
(Bang-Bang(: متحكم )6)الشكل الدراسة التحليلية:-4
نمذجة المنشأ مع التحكم:-4-1تماااات نمااااذجااااة المنشاااااااااااااااااأ مع التحكم م خ ا برناااااما
(MATLAB Simulink ،) (، حيت يم ا كا 9)الشكا( نصاااااااااااار م ناصاااااااااااار النموذج وتم ا Blockمربع )
الخطوط الية الربط بي ةذه العناصر.
ماتالب البناء على برنامج ج(: نموذ7)الشكل [3]( Spencerتمات نمذجة البنا باسااااااااااااااتخدام برناما )
رناما حسات بطري ة العناصر المحدود م خ ا وةو بادخاا بيانات البنا )ال وابت( مصااافوفة الع د والعناصااار دخااااا المتغيرات )ال و في المخمااادات الموز اااة ا وا الطوابق والتساااااااار األرضاااااااي( وذلق م خ ا تح يا ال
مبي ال(، bilinear hysteresis ناااا ي الخطياااة )خطي ( خطو Time Historyوتح يااااا ) (،8) الشااااااااااااااكااااا في
(. وبنتيجااااااة التح يااااااا تم 1/10240secبخطو بت طيع )الحصاااااااوا ا مخرجات )االنت االت الطاب ية، السااااااار ، والتسااااااااااااااار ااات( كمااا يبي البرناااما يماااك تطور ال اادونااة
لة الحمو ي تفترض الدراساااااااة وتشاااااااكا المفاصاااااااا ال دنة.كا طابق يشاااكا لوس ي موز ه بانتىام ا كا طابق و
صاااااااااااااا ااات )ديااااافرام( يوز ال و األف ياااة ا االطاااااري وسااااو تركز ةذه الدراسااااة ا تح يا الجانبيي بتساااااو ( إلطار في االتجاه ال صااااااااااااااير م 2Dفي المسااااااااااااااتوي )
.(3Dالبرناما ا نمذجة ) ذلق لعدم حمكانية المبنا،( MRألية العمل المشترك بين مخمدات )-4-2
( المكو م m ×54.87 m 36.58) المسااااااااااااا ط االف يالتجاه شاااااماا جنوت وساااااتة فتحات في يربع فتحات في ا
(.m 9.15االتجاه شرق غرت جميعها متساوية البعد )
طوابق المعياري 3(: بناء 9الشكل ) اوم ت اديه م حطارات داخ يهالبناا حيات يتاأل نىاام
الحماا الشاااااااااااااااطولي ل مبنا وم حطاارات خاارجيه م اومة حياات م اااومااه األ مااد ةي .ت اااوم ال و األف يااة ل عزوم .ا باسكااغمي 248ا باسكاا والجوا ز غمي 345 بوساطة ( ∞𝑯) المتحكمتطوير -4-4
(Matlab control toolbox:) م يجا تحسااااااااي نتا ا المتحكم تم تعديا نموذج النىام الااااديناااااميكي ل مبنا بحياااات تكو جميع مخرجاااااتااااه ذات
( يصااااااااااااااغر م طيم ااااااابتااااااة 𝐻∞ Normمعيااااااار يدا )(‖𝐻∞‖ ≤ λ = حيااااات تم فصاااااااااااااااااااا المخرجاااااات ،( 1
)انت االت وسااااااار وتساااااااار ات( بعضاااااااها، تم ييضاااااااا
حضاااااااااااااااااافااااة مخرج لخطااااأ التحكم وةو يعبر الخطااااأ الحاااصااااااااااااااا ناادمااا تزيااد ال و المط وبااة في المخمااد اسااااااااااااااتطا ته، كذلق تم حضااااااااااااااافة ف تر لكا مخرج وكا
(. ن حى ييضااا حضااافة ي ر الضااجيا 11الشااكا )مدخا كمدخا حضافي ل بنا .
(H∞متحكم )ير نظام البناء الديناميكي وفق (: تطو 10الشكل )
(e ). ةو الخطأ الذي يجت ي يكو يصغر ما يمك (plant systemةو النىااااام الااااديناااااميكي الااااذي ي ) م ااااا
البنا وخواص مدخ ته وخواص مخرجاته.( با طا وز Wight function: Wت وم توابع الوز )
لمخرجاات النىام ا النطاق الترددي وذلق لتحسااااااااااااااي توابع يدا المتحكم ضاااام ترددات معينة حيت مخرجات
االوز ةي األخطاااا التي يجااات ي تكو يصااااااااااااااغر مااا( بتحويا االضااااااااااااطرات 𝑊𝑔𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑 𝐴𝑐𝑐. كما ي وم )يمك
( الا اضااااااااطرات Gaussian white noiseالعشااااااااوا ي )يما ا االضاااااااطرات الزلزالي الذي يخضاااااااع له المبنا في الف رات ال ادمة ساااااااأطدم الح وا المتبعة في تصاااااااميم ةذه
التوابع.
( وز التسار األرضي الزلزالي:𝑾𝒈𝒓𝒐𝒖𝒏𝒅 𝑨𝒄𝒄ع )تابتسااااااااااااااتخااااادم األبحاااااات ااااااد توابع وز ترددياااااة ليحوا االضاطرات العشاوا ي الغوساي الذي يفرضااه المتحكم في حسات الضجيا الذي يخضع له نىام المبنا الديناميكي
(Gaussian white noise الا ضااااااااااااااجيا يشااااااااااااااباااااااه )الذي يخضاااااااع له المنشااااااااأ االضاااااااطرات الزلزالي الح ي ي
و ااد ماا ت وم ةذه األبحات باال تماد ا توابع تحويا
8
( الاااذي ي وم باااايجااااد Kanai-Tajimi filterم اااا تاااابع ) اما التضاااااااااخيم الزلزالي الترددي ل تساااااااااار الزلزالي في
ضم تربة معينة ذات خواص الطب ة الصخرية األسا (numالبسااااااااااااااط )جذور التالية تالمعاادالبي معيناة. ت
حيااااات:( Wground Accتاااااابع )( لden) الم اااااامجاااااذور و (S0ةو اااابااات الك اااافاااة الطيفياااة ) لتسااااااااااااااااار في طب اااة
( Zg= 0.3 &Wg= 37.3) ، وموطعال يسااااافاالصاااااخرية بفرض انها ةي التخمياد والدور الطبيعي في تربة الموطع
صخرية S0 = 0.03zg/(π ∗ wg ∗ (4 ∗ zg
2 + 1))
num = √S0 ∗ [2 ∗ zg ∗ wg , wg2]
den = [1 ,2 ∗ zg ∗ wg , wg2]
Wground Acc = 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟 𝐹𝑢𝑛𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 (𝑛𝑢𝑚, 𝑑𝑒𝑛)
( طيم التضخيم الزلزالي الترددي 11الشكا )ويوض ل تسار الزلزالي ن حى ينه يضخم التسار الزلزالي في
( بعيدا المجاا الترددي الذي Hz 6~5مجاا تردد )تهتز فيه لألبنية الزلزالية المزود بالمخمدات كما ي
تحسنت نتا ا المتحكم بشكا م حوى ند استخدام طي االساااااااتجابة النت اا طوابق المبنا المخمد كتابع وز ولم نعااد بحاااجااة لعم يااات معاااير ك ير في الحصااااااااااااااوا ا
يناف التحكم الس بي في النتا ا.متحكم ( وز ال و الترددي في مشغ ت التحكم:𝑾𝑨𝒄𝒕تابع )
م يجا ي يعما المتحكم بشاااااااااكا منط ي و م ي يجت ي يب ي المتحكم جهد مشغ ت التحكم تحت طيمة معينة ةي اساااااااااااتطا ة ت ق المشاااااااااااغ ت ويال تتجاوز طيمة ال و
ا جة ديناميكي المشغالمط وبة ت ق ال يمة لذلق يجت نمذ(Actuator dynamics ضاااااااااافة ( في معادالت التحكم وا
وز ا جهد التحكم. بساااابت صااااعوبة نمذجة معادالت ( تم اساااااااااااااتخدام وز تردد ي وم باب ا طو MRمخمدات )
المخمد تحت طيمة اساااتطا ته لك يزيد يو يخفض الوز تردديا ليب ي ما المشاغا ضم سر ة محدد تم اختيار
(، كما 100Hzاا ما المخمد بتردد يصااااااااااااااغر م )مجالوز الترددي المختاااااار لمخماااااد (13الشااااااااااااااكاااااا )يبي
(MR:)
.لتابع وزن رد فعل المشغل (: التضخيم الترددي13الشكل )تم تجربة د مجاالت ل سااااااااااااار ة التي يعما بها المخمد
100
101
102
103
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
From: xg2dot
norm To: xg
2dot
Mag
nitu
de (
abs)
Kanai-Tajimi f ilter
Frequency (Hz)
10-1
100
101
102
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
From: xg 2dot norm To: xg 2dot
Magnitu
de (
abs)
W_ground Acc
Frequency (Hz)
W xg Kanai
W xg used
7
ل وصااااوا ل مجاا األفضااااا حيت تبي ي ر ةذا الوز في المخمد بمجاا طو معي وساار ة معينة تجعا حب ا ما
نتا ا التحكم يفضا. ( وزن تسارع الطوابق:𝑾𝒇𝒍𝒐𝒐𝒓 𝑨𝒄𝒄تابع )
لم يسااااااتخدم تابع وز لساااااار الطوابق وذلق بساااااابت دم اسااااااااااااتخدامها في حسااااااااااااات خطأ المتحكم وتم حةماا ي ر الساااااااااااااار ة تماما ذلق لعدم يةميتها في تصااااااااااااااميم األبنية
الزلزالي.
السجل الزلزالي المستخدم في التحليل:-4-5 (16)ا الشااكتم تح يا البنا ا سااجا زلزاا الساانترو،
(Vmax=2.5A.) وفق ماااااا تع( في كاااااا الطوابق MR) بوجود مخمااااادات
بتياااار كهرباااا ي يتراوس في المجااااا برنااااما التحكميوامر (v = 0~2.5A.)
(: سجل زلزال السنترو16الشكل )
101
102
103
104
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
From: x 2dot To: x 2dot_norm
Magnitu
de (
abs)
W_floor Acc
Frequency (Hz)
101
102
103
104
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
From: x1 To: x1norm
Magnitu
de (
abs)
W_floor dis
Frequency (Hz)
11
نتائج الدراسة والمناقشة:-5 طوابق والمخمدات في كل الطوابق: 3نتائج مبنى
النسااااااااابي س( م ارنة لنتا ا االنزيا19الشاااااااااكا ) يوضااااااااا ( Pdb_3اال ىمي والتساااار الطاب ي اال ىمي ل مبنا )
( حيت يخفض التحكم الشاااااااااابه اإليجابي Cdb_3) ومبنا دم (، وذلق بالرغم م %8االنزياس النسااااااااابي بنسااااااااابة )
حضافة يي طو جديد ل مبنا.
نتقال والتسارع الطابقي لمبنى 17الشكل ) (: مقارنة نتائج اال
(Pdb_3( ومبنى )Cdb_3) على زلزال السنترو باستخدام (.∞Hمتحكم )
المخمد في الطابق األول:تم اساااااااااتخدام المخمدات في الطابق األوا ف ط وم ارنتها مع المبنا باادو تحكم والمبنا مزود بااالتحكم الساااااااااااااا بي حيت ن حى ي ر استخدام التحكم شبه اإليجابي الم حوى
طة ومضااااااااااخمة حركة الطابق األخيرمانعة يي تخميد ل طا(، 1يوضاا الجدوا ) لأل ر الزلزالي ا الطوابق الدنيا.
زيع وتو وفق اسااااتراتيجيات التحكم انت ت طوابق المبنا
( بعض 2يوضاااااااااااااا الجااادوا )المخمااادات في الطوابق. التساااااااار (،Driftالنساااااابي ) معايير األدا وةي االنزياس
دخ ت (، دد المفاصا التي m/secAcc)2(اال ىمي )(، معيااااار الطاااااطااااة المخمااااد Hinge-nمرح ااااة ال اااادونااااة )
(.DisEnrgبالمفاصا ال دنة في لحىة الدورا األ ىم )لة السابقة تشبه إضافة التحكم شبه اإليجابي أن المس إ
Active massع ل ى م بنى مزود بمخم د الكتل ة )
damper.في الطابق االخير )
نزياح والتسارع لمبنى20الشكل ) الثالث طوابق (: نتائج اال
والمخمدات في الطابق األخير وفق استراتيجيات التحكم.
(: نتئج انتقال طوابق مبنى الثالث طوابق.1الجدول )
Story Displacement (mm) 1st 2nd 3rd Uncontrolled Building 70.90 190.46 308.09
1st story passive 6.79 52.57 103.76 3rd story passive 65.28 135.52 136.88
2nd&3rd story passive 35.00 37.77 38.44 1st story controlled 21.84 48.91 93.92 3rd story controlled 55.89 116.91 122.60 2nd&3rd controlled 30.46 34.99 35.55
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-10
-5
0
5
10
El_Centro
(a) Top story Accelration (m/sec2)
Time (sec)To
p s
tory
Acc
elra
tio
n (
m/s
ec2)
passive Acc
Control Acc
UnControl Acc
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
El_Centro
(b) Top story displacement (m)
Time (sec)
To
p s
tory
dis
pla
cem
ent
(m)
passive dis
Control dis
UnControl dis
0.4 0.5 0.6 0.70
1
2
3
4(c) Max Absolute Acceleration (g)
Acceleration (g)
Sto
ry l
evel
Pdb_3
Cdb_3
UCdb_3
0 0.01 0.02 0.03 0.040
1
2
3
4(d) Max Drift Ratio
Max Drift Ratio
Sto
ry l
evel
Pdb_3
Cdb_3
UCdb_3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-10
-5
0
5
10
El_Centro
(a) Top story Accelration (m/sec2)
Time (sec)Top s
tory
Acc
elra
tion (
m/s
ec2)
passive Acc
Control Acc
UnControl Acc
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
El_Centro
(b) Top story displacement (m)
Time (sec)
Top s
tory
dis
pla
cem
ent
(m)
passive dis
Control dis
UnControl dis
0.4 0.5 0.6 0.70
1
2
3
4(c) Max Absolute Acceleration (g)
Acceleration (g)
Sto
ry l
evel
Pdb_3
Cdb_3
UCdb_3
0 0.01 0.02 0.03 0.040
1
2
3
4(d) Max Drift Ratio
Max Drift Ratio
Sto
ry l
evel
Pdb_3
Cdb_3
UCdb_3
12
3( م ارنة االنزياس النسااااااااااااابي لمبنا 21يبي الشاااااااااااااكا )طوابق وفق اسااااااااااااااتراتيجياااات التحكم بااااسااااااااااااااتخااادام توزيع مخمااادات مخت حيااات ن حى مساااااااااااااااااةماااة التحكم في
تحسي استجابة البنا .(: نتئج نتائج معايير األداء وفق استراتيجيات التحكم 2الجدول )
المختلفة لمبنى الثالث طوابق.Strategy Drift Acc Hinge-n DisEnrg
يعطي التحكم اإليجااابي بواسااااااااااااااطااة التحكم الخطيفارق ضاااااااااااااا يا نتا ا التحكم الساااااااااااااا بي بالتوزيع الت ياااادي ل مخماااادات وذلااااق لعاااادم طاااادر المتحكم الخطي ا تم ياا جميع خواص البناا والمخمادات وانماا ت ريت
م ياااأخاااذ بعي اال تباااار فتصااااااااااااااميم المتحكم ل خطي لهاااا .(MRمخمد ) الخطيهالخطيه ناصر البنا و
حياات يخفض التحكم الشاااااااااااااابااه اإليجااابي االنزياااس دم حضاااافة يي (، وذلق بالرغم م %8النساابي بنساابة )
طو جديد ل مبنا. د ن يفضاااااااااااا طا التحكم شااااااااااابه اإليجابي نتا ا ي
م خ ا طوابق 3في مبنا تغير توزيع المخمااااااداتالتالي وب يخر نتا ا ا حسااااات بعض النتا ا تحساااي
:تحسي استجابة البنا الك ية
ف ط وااسااااااااااتخدام المخمد الساااااااااا بي في الطابق األ خفض انت ااااا الطاااابق األخير وب ي االنزيااااس النساااااااااااااابي مشااابه ل مبنا بدو تحكم بينما اسااتطعنا باضااافة التحكم
يتخفيض االنزياس النسااااااااابي الك توزيع و شااااااااابه اإليجابي نااا ىمي ل باالنت اااا األتخفيض و ا كااامااا االرتفااا
(11%.)
اسااااااااااتخدام المخمد الساااااااااا بي في الطابق األخير ح بي وب ي االنزياس النسااااا ف ط خفض انت اا الطابق األخير
مشااابه ل مبنا بدو تحكم بينما اسااتطعنا باضااافة التحكم ىمي ل بناااااا نت ااااااا األشااااااااااااااباااااه اإليجاااااابي تخفيض اإل
اسااااااااااااتخدام المخمد الساااااااااااا بي في الطابق ال اني ح وال اااالااات خفض انت ااااا الطوابق االع وياااة وب ي االنزيااااس النسابي مشاابه ل مبنا بدو تحكم بينما اساتطعنا باضااافة
بي تخفيض االنزياس النساااااااتوزيع و التحكم شااااااابه اإليجابي ىمي االنت ااا األتخفيض و االرتفاا ، ا كااماا الك ي .(%8)ل بنا
يوصي البحث بما يلي:در البحاااااات التوزيع الت ياااااادي ل مخماااااادات ا كااااااا الطوابق وال يتي ةذا التوزيع الحصااااوا ا فروق كبير مع التحكم السااااااااااا بي الت يدي ح النتا ا السااااااااااااب ة تطرس يساااااااااااااا اة حوا اسااااااااااااااتخاادام المخماادات والتحكم في العزا الزلزالي )المخمد في الطابق األوا(، يو في مخمد الكت ة شاااااااااابه اإليجابي )المخمد في الطابق االخير(، وحتا في تحساااي اساااتجابة المباني المعزولة زلزاليا باضاااافتها فوق طاااابق العزا )المخمااادات في الطاااابق ال ااااني وال اااالااات(.
وةذا ما يوصي البحت في دراسته الح ام.
0.01590.0129 0.0114
0.01770.0154
0.0088 0.0077
0.07% 0.07%
0.0000
0.0050
0.0100
0.0150
0.0200
uncontrolled passivecontrol
Semi activecontrol
استراتيجية التحكم
االنزياح النسبي
Dampers in first stories
Dampers in top story
Dampers in 2nd&3rd stories
Dampers in all stories
13
اسااااااااااااااتخاادام معااادالت المخمااد كمااا يوصااااااااااااااي ببحاات ي رال خطيااااة في بنيااااة المتحكم م خ ا نىريااااات التحكم
ال خطية او نىريات الذكا الصنعي.
كما يوصاااااي ببحت ي ر اساااااتجابة األبنية ذات ال خطية األ اااااد م خ ا ربط المتحكم باااااأحاااااد براما التح ياااااا
(.… ANSYS, ABAQUSبالعناصر المحدود ) :المراجع-7
1. Mulligan, K.J., Experimental and
analytical studies of semi-active and passive
structural control of buildings. 2007.
2. Cheng, F.Y., H. Jiang, and K. Lou,
Smart structures: innovative systems for
seismic response control. 2010: CRC Press.
3. Dyke, S. and B. Spencer Jr. A
comparison of semi-active control strategies
for the MR damper. in Intelligent Information
Systems, 1997. IIS'97. Proceedings. 1997.
IEEE.
4. Christenson, R., B. Bass, and Y.Z. Lin,
NEES Payload–August 6-7, 2007:
Experimental Verification of Semiactive
Control using Large-Scale Magneto-
Rheological (MR) Fluid Dampers. 2007.
5. Gawronski, W.K., Advanced structural
dynamics and active control of structures. Vol.
1. 2004: Springer.
6. Ogata, K. and Y. Yang, Modern
control engineering. 1970.
7. Dyke, S.J., Acceleration feedback
control strategies for active and semi-active
control systems: modeling, algorithm
development, and experimental verification.
1996, University of Notre Dame. :والرموز المصطلحاتمسرد -8
تعبر مناا ة المتحكم ا (:Robustمناعة المتحكم )طااااادر ا األدا الجياااااد رغم المتغيرات الطاااااار اااااة التي يخضااااااااااااااع لهاااا، وةي الميز االةم ل متحكماااات في الواطع العم ي حيت اليمك السااااااااااااايطر ا ةذه المتغيرات. تم اساااتخدامها في البحت لتعبر يدا المتحكم ند تغير