زلزله، لرزه، ریشتر، سیستم، امنیت، نگار

ل ……………………………………………………….صفحه 78
شکل 2-24) پاسخ طبقه اول بدون کنترل بعد از اعمال نیروی زلزله ………………………………صفحه 81
شکل 2-25) پاسخ طبقه هشتم بدون کنترل بعد از اعمال نیروی زلزله ……………………………صفحه 82
شکل 3-1) سیستم مکانیک جرم- فنر- دمپر ………………………………………………………………صفحه 85
شکل 3-2) رفتار زمانی خروجی سیستم ……………………………………………………………………صفحه 88
شکل 3-3) سیستم حلقه باز و حلقه بسته ………………………………………………………………….صفحه 89
شکل 3-4) بررسی اثر اغتشاش ………………………………………………………………………………صفحه 91
شکل3-5) سیستم حلقه بسته نمونه ………………………………………………………………………….صفحه 93
شکل 3-6) پاسخ سیستم ………………………………………………………………………………………..صفحه 94
شکل3-7) جبران کننده متوالی ……………………………………………………………………………….صفحه 95
شکل 3-8) شماتیک کنترل فشار خون رگها در شرایط نرمال ………………………………………صفحه 96
شکل3-9) شماتیک کلی کنترل حرکات انسان …………………………………………………………..صفحه 97
شکل 3-10) روند کنترل در پمپ انسولین ……………………………………………………………….صفحه 98
شکل4-1) نتیجه شبیه سازی روش LQR…………………………………………………………………..صفحه 102
شکل4-2) مقایسه کنترل‌کننده‌های مختلف برای خطا…………………………………………………..صفحه 103
شکل 4-3) نمودار حلقه بسته کنترل فازی ………………………………………………………………صفحه 103
شکل 4-4) فازی سازی جابجایی ………………………………………………………………………….صفحه 104
شکل 4-5) فازی سازی شتاب ………………………………………………………………………………صفحه 104
شکل 4-6) فازی سازی نیروی زلزله ………………………………………………………………………صفحه 105
شکل 4-7) پاسخ طبقه اول با کنترل فازی ……………………………………………………………….صفحه 105
شکل 4-8) پاسخ طبقه هشتم با کنترل فازی …………………………………………………………….صفحه 106
شکل 4-9) حلقه بسته کنترل نظارتی ……………………………………………………………………..صفحه 109
شکل 4-10) فلوچارت کار الگوریتم ژنتیک ……………………………………………………………صفحه 110
شکل 4-11) پاسخ طبقه اول با کنترل نظارتی ………………………………………………………….صفحه 111
شکل 4-12) پاسخ بام با کنترل نظارتی ………………………………………………………………….صفحه 111
شکل 4-13) فاکتور نظارت …………………………………………………………………………………صفحه 112
شکل 4-14) مقایسه زمان اجرای برنامه در سه روش…………………………………………………صفحه 112
شکل 4-15) اتصال جکهای هیدرولیکی به سازه ………………………………………………………صفحه 113
شکل 4-16) محل قرارگیری سنسورها در طبقات …………………………………………………….صفحه 114
شکل 5-1) نیروی کنترلی بدون نظارت ژنتیک …………………………………………………………صفحه 117
شکل 5-2) نیروی کنترلی با نظارت ژنتیک ……………………………………………………………..صفحه 117
شکل 5-3) پاسخ طبقه اول با کنترل نظارتی …………………………………………………………….صفحه 118
شکل 5-4) فاکتور نظارت …………………………………………………………………………………..صفحه 118
شکل 5-5)بیشینه جابجایی طبقات …………………………………………………………………………صفحه 119
شکل 5-6)بیشینه شتاب طبقات ……………………………………………………………………………..صفحه 119

چکیده
امروزه با توجه به افزایش ساخت ساختمان‌های بلند مرتبه، از دغدغه‌های بزرگ مهندسین امنیت آن‌ها در برابر حوادث طبیعی نظیر هم فرکانسی با باد یا زلزله می‌باشد. یکی از بهترین روش‌های حفظ امنیت سازه، استفاده از کنترل فعال است که از مجموعه فازی با یک پایگاه قوانین خبره برای کنترل استفاده می‌کند. برای حل مشکل وابستگی مجموعه فازی، به هوش خبره، ایده‌ی نظارت یک الگوریتم بهینه‌سازی در این پایان نامه مطرح شده است. به عبارت دیگر ما روی یک کنترل نظارتی برای مجموعه‌های فازی کنترلر کار کردیم که با استفاده از الگوریتم ژنتیک کار نظارت را انجام خواهد داد و نشان دادیم بهترین حالت در کنترل فعال سازه‌ها اولا استفاده از روش‌های هوش مصنوعی به جهت کاهش حجم محاسبات است که می‌تواند کنترلر را به شکل خوب توسط پردازنده های ارزان قیمت قابل استفاده نماید و ثانیا استفاده از کنترل نظارتی توسط الگوریتم‌های بهینه‌سازی مانند الگوریتم ژنتیک که روی کنترلر اصلی فازی نصب می‌شود می‌تواند به شکل قابل توجهی در کنترل فعال سازه‌ها، پاسخ سیستم را بهبود بخشد و سازه را مقابل زلزله دچار تخریب کمتری نماید.
کلید واژه ها: کنترل فازی، ژنتیک، کنترل فعال سازه

فصل اول
کلیات تحقیق
مقدمه
امروزه با توجه به افزایش ساخت ساختمان‌های بلند مرتبه، از دغدغه‌های بزرگ مهندسین امنیت آن‌ها در برابر حوادث طبیعی نظیر هم فرکانسی با باد یا زلزله می‌باشد. تاکنون روش‌های گوناگونی جهت حفظ امنیت مطرح گردیده که به سه روش کلی فعال، نیمه‌فعال و غیر‌فعال تقسیم‌بندی می‌شوند. که هدف نهایی کنترل سازه در مقابل تخریب ناشی از زلزله می باشد. برای این منظور دو روش کنترل مکانیکی و الکترونیکی موجود می باشد. در روش اول با استفاده از دمپرهایی که در سازه جاگذاری می شود می توان زلزله را مهار نمود که کنترل نیمه فعال نامیده می شود. در روش کنترل فعال با استفاده از سنسور نمونه گیری از زلزله میزان آن سنجیده می شود و با استفاده از جک های هیدرولیکی و یک سیستم کنترل حلقه بسته می توان سازه را کنترل نمود. بیان مساله
همانطور که گفته شد در روش کنترل فعال با استفاده از سنسور نمونه گیری از زلزله میزان آن سنجیده می شود و با استفاده از جک های هیدرولیکی و یک سیستم کنترل حلقه بسته می توان سازه را کنترل نمود. زلزله پدیده‌ای است طبیعی، که یکی از عوامل بروز حوادث پیش بینی نشده در سطح جوامع می‌باشد. قرارگیری کشور ایران در مناطق با خطر پذیری بالای زلزله در سطح جهان و وجود نقاط جمعیتی متراکم، ایران را به کشوری شدیدا آسیب پذیر در برابر زلزله تبدیل نموده است. افزایش بی‌رویه جمعیت، ساخت و سازهای شهری و گسترش آن تا حاشیه شهر‌ها، بدون برنامه‌ریزی مناسب و درنظر گرفتن تمهیدات و قوانین لازم، وخامت اوضاع را دو چندان کرده است. در واقع زلزله عبارت است از حرکت و ارتعاش شدید بخشی از پوسته زمین با تمام مواد و سازه‌های روی آن در اثر حرکت‌های چین‌خوردگی، آتشفشان و یا تنشهای موجود در پوسته زمین که با گشل تفاوت دارد.گسل عبارت است از سطح ناپیوسته‌ای که دو مجموعه سنگی را از هم جدا می‌کند. گسل نتیجه گسیختگی و حرکتی است که در آن، نخست دو مجموعه سنگی متصل به هم، از هم جدا شده و سپس باعث لغزش و دور شدن دو بخش از هم می شود، که همین عامل باعث بروز زلزله در مناطق مختلف از جمله شهر‌ها می‌گردد. برای کنترل سازه باید شدت زلزله را توسط یک سنسور بسنجیم.
شدت زلزلهشدت یک زلزله در یک مکان خاص برمبنای اثرهای قابل مشاهده زمین‌لرزه درآن مکان تعیین می‌شود. شدت زلزله به مقیاس مرکالی مشهور است، در این مقیاس، شدت زلزله به صورت تابعی از احساس و دریافت انسان و موجودات زنده از زلزله و نیز تاثیر زلزله بر ساختمانها بیان می‌شود. این مقیاس به طور گسترده‌ای پذیرفته شده و مورد استفاده قرار می گیرد.
بررسی اثرات زلزله در سطح شهرزلزله به عنوان یک عامل طبیعی، اثرات گوناگونی را بر محیط پیرامون خود می‌گذارد. در شهرها این اثرات را می‌توان به دو صورت اصلی شامل اثرات مستقیم و اثرات غیر مستقیم، تقسیم بندی نمود. اثرات مستقیم زلزله تأثیراتی است که مستقیما و بدون واسطه، بر اثر بروز زلزله اتفاق می‌افتند و باعث تخریب و صدمات گوناگونی در سطح شهرها می‌گردند. اثرات کالبدی زیر مجموعه‌ای از اثرات مستقیم زلزله محسوب می‌گردند. اثرات غیر مستقیم زلزله تأثیراتی که بیشتر به صورت غیر مستقیم و بر اثر بروز اثرات مستقیم و نتایج بعدی حاصل از اثرات کالبدی ایجاد می‌گردد ‌نامیده می شود که شامل اثرات اقتصادی، اثرات اجتماعی، اثرات مدیریتی، اثرات زیست محیطی و اثرات کالبدی می باشد.
وضعیت بحرانهای طبیعی در دنیادر جدول 1-1 آمار زلزله های بزرگ در جهان و تعداد کشته های این حوادث آمده است [15].
جدول 1-1) آمار زلزله های بزرگ در جهان
ردیف تاریخ شدت / ریشتر محل کشته / نفر
1 مرداد 1247 9 آمریکا در شیلی 25 هزار
2 خرداد 1339 9.5 جنوب شیلی 716 هزار
3 فروردین ۱۳۴۳ 9.2  آلاسکا 128 هزار
4 دی‌ 1383 9 سوماترا‌در اندونزی 226 هزار
5 اسفند 1389 8.9  شمال شرق ژاپن 21 هزار
امواج زلزله در هنگام وقوع زلزله لرزه نگار امواجی به شرح زیر در روی نوار کاغذی خود ثبت می کند.
امواج P ( امواج اولیه ): این امواج نخستین امواجی هستند که در دستگاه لرزه نگار ثبت می شوند. برای تجسم چگونگی پدید آمدن این امواج می توان از برخورد یک لکوموتیو با تعدادی واگن کمک گرفت با فرض این که لکوموتیو نقطه شروع زلزله و واگن ها لایه های زمین در نظر گرفته شوند .
امواج S ( امواج ثانویه ): این امواج بعد از امواج P به لرزه نگار می رسند و دامنه نوسان آنها از امواج P بیشتر است. این امواج به علت این که از نوع امواج عرضی هستند فقط از جامدات عبور می کنند. امواجی که از تکاندن ملحفه‌ای که یک سر آن را در دست داریم ایجاد می شود می توانند نموداری از این امواج را مجسم کند.
امواج L ( امواج سطحی ) : این امواج از امواج S و P پیچیده تر هستند و شبیه به امواج آب می باشند. این امواج به جای آن که از درون اشیاء عبور کنند از سطح آنها می گذرند و خرابیهای زلزله هم بیشتر مربوط به همین امواج است.
اقسام زلزلهمعمولاً زلزله به یکی از چهار صورت عمودی، افقی، موجی و دورانی حادث می شود که به شرح هر کدام می پردازیم:
زلزله عمودی : در زلزله های عمودی اشیاء روی زمین به هوا پرتاب می شود و همچنین آب استخرها و حوض ها به هوا پرتاب می‌شود . در زمین های شنی و ماسه ای، شن و ماسه به هوا رها شده و از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل می شوند.
زلزله های افقی: در زلزله های افقی برجها و عمارات و دیوارها در جهت معینی فرو می ریزند و خطوط آهن به یک سو خم می‌گردد .
زلزله های موجی: در زلزله های موجی سطح زمین نظیر دریای متلاطم چون موج به حرکت در می آید و خطوط آهن نیز ناهمواری پیدا می کند.
زلزله های دورانی: در زلزله های دورانی اشیاء و وسایل به دور خود به گردش در می آیند . این نوع زلزله‌ها به ندرت اتفاق می‌افتند.
مقیاس ریشتر
از مقیاس ریشتر برای بیان بزرگی زمین لرزه ، یعنی مقدار انرژی آزاد شده توسط آن زمین لرزه استفاده می شود. اطلاعات مورد نیاز برای محاسبه‌ی بزرگی زمین لرزه را از لرزه نگار به دست می آورند . مقیاس ریشتر، لگاریتمی است. یعنی افزایش یک واحد در مقیاس ریشتر نشان دهنده ی افزایش ده واحدی در دامنه موج است. به عبارت دیگر دامنه ی موج در زلزله 6 ریشتری ، 10 برابر دامنه ی موج زلزله‌ی 5 ریشتری است.
مقیاس شدت یا مرکالی
شدت یک زمین لرزه در مکانی خاص، بر مبنای اثرات قابل مشاهده ی آن زمین لرزه در آن مکان تعیین می شود. دقت در تعیین شدت زلزله، به دقت مشاهده کننده وابسته است. این مقیاس یک مقیاس نسبی است و بر مبنای خسارات وارده پی ریزی شده است. ابداع کننده این مقیاس نیز شخصی به نام مرکالی بوده است. در این مقیاس، 12 درجه متفاوت برای شدت زلزله در نظر گرفته شده که هر کدام از آن‌ها با میزان ویرانگری و آسیب رسانی زلزله مربوط است. جدول 1-2 اندازه و شدت زلزله در دو مقیاس ریشتر و مرکالی را نشان می‌دهد[15].
جدول 1-2) مقایسه ی اندازه و شدت زلزله در دو مقیاس ریشتر و مرکالی
مقیاس مرکالی شدت شرح تأثیر مطابقت با ریشتر تخمین انرژی آزاد شده
1 ثبت با وسایل حساس فقط به وسیله ی لرزه نگارها ثبت می شود . 2/4 > یک پوند تی ان تی
2 احساس می‌شود بعضی از مردم آن را حس می کنند. 2/4> 3 خفیف افراد در حال استراحت آن را حس می کنند. شبیه لرزش ناشی از حرکت کامیون است. 2/4> 4 ملایم به وسیله افرادی که در حال قدم زدن هستند احساس می شود و اشیای غیر ثابت به هم می خورند. 2/4> 5 نسبتاً قوی افراد از خواب بیدار می شوند. زنگ های کلیسا به صدا در می‌آیند . 8/4> یک بمب کوچک اتمی
6 قوی درختان حرکت موجی پیدا می کنند. اشیای آویزان می چرخند 4/5> 7 خیلی قوی دیوارها شکاف بر می دارد، گچ

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *