Yapıların Deprem Davranışlarının İyileştirilmesi İçin Sönümleyicilerin Ve Çelik Çapraz Elemanların Optimum Yerleşimi

Abstract

Bu çalışmada, düzlem çerçeveler için sönümleyicilerin ve çelik diyagonallerin optimum yerleşimi gösterildi. Optimum yerleşim sönümleyicilerin ve diyagonallerin optimum yer ve büyüklükleri ile tanımlandı. Amaç fonksiyonları yapının birinci moduna karşı gelen transfer fonksiyonu tepe deplasmanı ve taban kesme kuvveti olarak seçildi. Optimizas-yon yönteminde, tasarım değişkenleri olarak eklenen sönümleyici katsayıları ve diyagonallere ait olan rijitlik parametreleri tanımlandı. Lagrange çarpanları yöntemi kullanılarak optimumluk kriterleri türetildi. Ortaya çıkan lineer olmayan denklem takımı “Steepest Direction Search” algoritması ile çözüldü. Bu algoritma için gerekli olan amaç fonksiyonunun birinci ve ikinci dereceden kısmi türevleri analitik olarak çıkarıldı. Yapının sönümleyicilerle ve çelik çapraz elemanlarla iyileştirilmesi durumları karşılaştırıldı. Bu iki farklı malzemenin optimum kullanımları halinde yapının davranışındaki değişimler ve farklılıklar ortaya çıkarıldı. Optimum tasarımların etkinliği yapının hem transfer fonksiyonları hem de farklı deprem kuvvetleri altındaki davranışları ile gösterildi.

In this study, the optimal damper and steel braces placement is presented for the planar building frame. The optimal placement is defined as the optimal size and location of the dampers and the braces. The objective functions are chosen as the transfer function amplitude of the top displacement and the transfer function amplitude of the base shear force evaluated at the undamped fundamental natural frequency of the structure. In the optimization procedure, damping coefficients of the dampers and the stiffness parameters of the added steel braces are defined as the design variables. Principal optimality criteria are derived using Lagrange Multipliers Procedure. Obtained nonlinear equations are solved with “Steepest Direction Search” algorithm. The first and second order sensitivities of the objective function that are necessary for the algorithm are derived analytically. Rehabilitation with dampers are compared the rehabilitation with steel diagonal braces. The variations and differences of the response of the structure are obtained in case of using these two different devices. The effectiveness of the optimal designs is shown both the transfer function response and earthquake response under the different earthquake forces.