ارائه فرمول هایی برای طراحی بهینه TMD با بهره گیری از روش برنامه ریزی ژنتیک و کاربرد آن در کنترل سازه های در معرض زلزله

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی عمران،دانشکده مهندسی معدن، عمران و شیمی، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران.

2 استادیار، گروه مهندسی برق، دانشگاه فنی و حرفه ای، تهران، ایران

doi
10.22065/jsce.2022.348576.2857
چکیده

هدف از مقاله حاضر، ارائه فرمول‌های جدید برای تنظیم بهینه پارامترهای میراگر جرمی تنظیم‌شده (TMD) با بهره‌گیری از روش برنامه‌ریزی ژنتیک (GP) و باهدف کاربرد آن در کنترل سازه‌های در معرض زلزله است. برای این منظور، ابتدا مسئله تنظیم بهینه پارامترهای TMD در یک سازه اصلی تحت تحریک شتاب پایه از نوع اغتشاش سفید تبیین شده است. سپس پارامترهای بهینه TMD با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی مبتنی بر آموزش و یادگیری (TLBO) و برای طیف وسیعی از نسبت‌های جرمی TMD و نسبت میرایی سازه تعیین گردیدند. پایگاه داده‌های حاصل برای استخراج فرمول‌هایی مبتنی بر روشGP مورد استفاده قرار گرفتند. کارایی فرمول-های پیشنهادی برای کاربردهای کنترل لرزه‌ای سازه‌ها با تنظیم بهینه پارامترهای TMD برای دو سازه 10 و 40 طبقه و مقایسه آن‌ها با نتایج به‌دست‌آمده از الگوریتم TLBO ارزیابی شد. پاسخ‌های لرزه‌ای سازه‌های موردمطالعه تحت تأثیر چهار زلزله معروف شامل زلزله ال‌سنترو، هاچینو، نورثریج و کوبه نشان داد که تنظیم بهینه پارامترهای TMD به کمک فرمول‌های پیشنهادی، ضمن حذف هزینه محاسباتی ناشی از به‌کارگیری الگوریتم‌های فرا اکتشافی، عملکرد مطلوبی را در کاهش جابجایی و شتاب مطلق طبقات فراهم می‌نمایند و با ارائه یک تنظیم بهینه ساده و سریع، می‌توانند برای کاربردهای کنترل لرزه‌ای سازه‌ها به کار آیند. TMD تنظیم‌شده به کمک TLBO، کاهشی در حدود 03/18 و 72/6 درصد را در بیشینه جابجایی و شتاب طبقات سازه 10 طبقه به‌طور متوسط برای همه زلزله‌ها فراهم نموده، لیکن TMD تنظیم‌شده به کمک فرمول‌های پیشنهادی، به ترتیب سبب کاهش 47/18 و 23/11 درصد در پاسخ‌های مذکور شد. نتایج سازه 40 طبقه نشان داد که این کاهش‌ها به ترتیب برابر 46/9 و 98/0 درصد برای TMD تنظیم‌شده به کمک TLBO بود، درحالی‌که کاهش 58/11 و 1/5 درصد برای TMD تنظیم‌شده به کمک فرمول‌های پیشنهادی در پاسخ بیشینه جابجایی و شتاب طبقات به دست آمد.