Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu Quả và Độ Bền Của Các Bộ Giảm Chấn Khối Chỉnh Hoàn Hảo Cho Các Tòa Nhà Trung Và Cao Tầng Dưới Tác Động Của Động Đất Ở Khoảng Cách Gần Và Xa
Tóm tắt
Hiệu quả và độ bền của các bộ giảm chấn khối chỉnh (TMD) là hai tiêu chí chính trong thiết kế tối ưu và đánh giá hiệu suất động đất của chúng. Trong nghiên cứu này, một khuôn khổ được trình bày để thiết kế động đất tối ưu và đánh giá hiệu suất của TMD trong miền tần số và miền thời gian dựa trên hiệu quả và độ bền. Hai tòa nhà có 10 và 20 tầng đã được nghiên cứu, đại diện cho các tòa nhà trung và cao tầng, tương ứng, với hai tỷ lệ giảm chấn vốn có (2% và 5%) để đánh giá hiệu suất của TMD trong khuôn khổ này. Thiết kế TMD cũng đã được khảo sát cho bảy tỷ lệ khối lượng khác nhau. Phương pháp Tối Ưu Bày Đàn Bướm đã được sử dụng để xác định các tham số tối ưu cho từng bộ giảm chấn, và hàm mục tiêu được coi là giảm thiểu giá trị riêng lớn nhất của hàm chuyển dời giữa các tầng để đảm bảo hiệu suất động đất và độ bền của TMD. Ngoài ra, ba bộ hồ sơ động đất gồm bảy dữ liệu khác nhau với các đặc điểm khác nhau đã được áp dụng để đánh giá độ bền của TMD liên quan đến tính ngẫu nhiên của động đất. Cuối cùng, để đánh giá rõ ràng độ bền của TMD được thiết kế tối ưu với các bất định khác trong các thuộc tính động học của tòa nhà và TMD, hai phân tích độ nhạy đã được thực hiện trong miền tần số và miền thời gian nhằm đạt được đánh giá động đất không thiên lệch của các TMD được thiết kế tối ưu. Kết quả cho thấy hiệu suất tốt của bộ giảm chấn với các tham số tối ưu nhưng độ nhạy cao của nó đối với sự không chắc chắn của tỷ lệ tần số, đặc biệt trong miền thời gian, có thể làm giảm đáng kể hiệu suất động đất của bộ giảm chấn.
Từ khóa
#bộ giảm chấn khối chỉnh #thiết kế tối ưu #hiệu suất động đất #độ bền #phân tích độ nhạyTài liệu tham khảo
Elias S, Matsagar V (2017) Research developments in vibration control of structures using passive tuned mass dampers. Annu Rev Control 44:129–156
Frahm H (1909) Device for damping vibration of bodies. US Patent 989958
Lanchester FW (1914) Damping torsional vibrations in crank shafts. US Patent 1085443
Den Hartog JP (1956) Mechanical vibrations, 4th edn. McGraw-Hill, New York
Yang F, Sedaghati R, Esmailzadeh E (2021) Vibration suppression of structures using tuned mass damper technology: a state-of-the-art review. J Vib Control 28(7–8):812–836
Yang Y, Li C (2017) Performance of tuned tandem mass dampers for structures under the ground acceleration. Struct Control Health Monit 24(10):1–9
Leung AYT et al (2008) Particle swarm optimization of TMD by non-stationary base excitation during earthquake. Earthq Eng Struct Dyn 37(9):1223–1246
Leung AYT, Zhang H (2009) Particle swarm optimization of tuned mass dampers. Eng Struct 31(3):715–728
Tavakolinia M, Basim MCh (2021) Performance-based optimum tuning of tuned mass dampers on steel moment frames for seismic applications using the endurance time method. Earthq Eng Struct Dyn 50(13):3646–3669
Bekdaş G, Nigdeli SM (2011) Estimating optimum parameters of tuned mass dampers using harmony search. Eng Struct 33(9):2716–2723
Bekdaş G et al (2019) Tranfer function amplitude minimization for structures with tuned mass dampers considering soil-structure interaction. Soil Dyn Earthq Eng 116:552–562
Farzam MF, Kaveh A (2019) Optimum design of tuned mass dampers using colliding bodies optimization in frequency domain. Iran J Sci Technol Trans Civ Eng 44:787–802
Kaveh A, Fahimi Farzam M, Hojat Jalali H (2020) Statistical seismic performance assessment of tuned mass damper inerter. Struct Control Health Monit 27(10):1–24
Kaveh A et al (2020) Robust optimum design of a tuned mass damper inerter. Acta Mech 231(9):3871–3896
Kaveh A, Fahimi Farzam M, Maroofiazar R (2020) Comparing h2 and h∞ algorithms for optimum design of tuned mass dampers under near-fault and far-fault earthquake motions. Period Polytech Civ Eng 64(3):828–844
Bekdaş G, Nigdeli SM, Yang X-S (2018) A novel bat algorithm based optimum tuning of mass dampers for improving the seismic safety of structures. Eng Struct 159:89–98
Gutierrez Soto M, Adeli H (2013) Tuned mass dampers. Arch Comput Methods Eng 20(4):419–431
De Angelis M, Perno S, Reggio A (2012) Dynamic response and optimal design of structures with large mass ratio TMD. Earthq Eng Struct Dyn 41(1):41–60
Matta E (2013) Effectiveness of tuned mass dampers against ground motion pulses. J Struct Eng 139(2):188–198
Bao J, Shi Z, Xiang H (2012) Dynamic responses of a structure with periodic foundations. J Eng Mech 138(7):761–769
Huang J, Shi Z (2013) Attenuation zones of periodic pile barriers and its application in vibration reduction for plane waves. J Sound Vib 332(19):4423–4439
Dal Poggetto VF, Serpa AL, de França Arruda JR (2019) Optimization of local resonators for the reduction of lateral vibrations of a skyscraper. J Sound Vib 446:57–72
Miniaci M et al (2016) Large scale mechanical metamaterials as seismic shields. New J Phys 18(8):1–14
Krödel S, Thomé N, Daraio C (2015) Wide band-gap seismic metastructures. Extrem Mech Lett 4:111–117
Rana R, Soong TT (1998) Parametric study and simplified design of tuned mass dampers. Eng Struct 20(3):193–204
Matta E (2019) A novel bidirectional pendulum tuned mass damper using variable homogeneous friction to achieve amplitude-independent control. Earthq Eng Struct Dyn 48(6):653–677
Lu Z et al (2018) Nonlinear dissipative devices in structural vibration control: a review. J Sound Vib 423:18–49
Lu Z et al (2018) Particle impact dampers: past, present, and future. Struct Control Health Monit 25(1):1–25
Yamamoto M, Sone T (2014) Behavior of active mass damper (AMD) installed in high-rise building during 2011 earthquake off Pacific coast of Tohoku and verification of regenerating system of AMD based on monitoring. Struct Control Health Monit 21(4):634–647
Concha A et al (2021) A tuning algorithm for a sliding mode controller of buildings with ATMD. Mech Syst Signal Process 154:1–21
Araz O (2020) Effect of detuning conditions on the performance of non-traditional tuned mass dampers under external excitation. Arch Appl Mech 90(3):523–532
Salvi J, Rizzi E (2017) Optimum earthquake-tuned TMDs: seismic performance and new design concept of balance of split effective modal masses. Soil Dyn Earthq Eng 101:67–80
Nigdeli SM, Bekdaş G (2017) Optimum tuned mass damper design in frequency domain for structures. KSCE J Civ Eng 21(3):912–922
Jalali HH, Fahimi Farzam M (2022) Inerter-connected double tuned mass damper for passive control of buildings under seismic excitation. Period Polytech Civ Eng 66(2):421–432
Gutierrez Soto M, Adeli H (2017) Many-objective control optimization of high-rise building structures using replicator dynamics and neural dynamics model. Struct Multidiscip Optim 56(6):1521–1537
Xiang P, Nishitani A (2014) Seismic vibration control of building structures with multiple tuned mass damper floors integrated. Earthq Eng Struct Dyn 43(6):909–925
Hoang N, Fujino Y, Warnitchai P (2008) Optimal tuned mass damper for seismic applications and practical design formulas. Eng Struct 30(3):707–715
Fang X, Hao H, Bi K (2021) Passive vibration control of engineering structures based on an innovative column-in-column (CIC) concept. Eng Struct 242:1–15
Xu K et al (2021) Exploration of the nonlinear effect of pendulum tuned mass dampers on vibration control. J Eng Mech 147(8):1–19
Kaveh A (2016) Applications of metaheuristic optimization algorithms in civil engineering. Springer International Publishing, Berlin, pp 1–373
Kennedy J, Eberhart R (1995) Particle swarm optimization. In: Proceeding of the IEEE international conference on neural networks, Perth, Australia, pp 1942–1948