Bina titreşimlerinin aktif ayarlı kütle sönümleyici ile kontrolü
Control of building vibrations using active tuned mass damper
Yazar: BEKTAŞ KILINÇ
Danışman: DOÇ. DR. MUZAFFER METİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu yüksek lisans tezinde, sismik etkiler altındaki laboratuvar ortamında tasarlanan bina modelinin titreşim analizleri gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar bina modeli olarak Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Teorisi, Sistem Dinamiği ve Kontrol Laboratuvarında bulunan altı katlı bina modeli kullanılmıştır. Kullanılan binanın fiziksel modeli, depremlerin en fazla yatay yönde yıkıcılığının olması sebebiyle sadece yatayda hareket edebilen ve zemine ankastre olarak mesnetli bir şekilde oluşturulmuştur. Bina modelinde her kat için yer değiştirme-zaman, hız-zaman ve ivme-zaman grafikleri çizdirilmiştir. Ayrıca binanın frekans cevapları da bu blok diyagramlar kullanılarak elde edilmiştir. Bina titreşimlerinin azaltılabilmesi için pasif kontrol yöntemi olan ayarlı kütle damperi (AKD) ve AKD kullanılan bina modellerine aktif kontrol yöntemi olan PID (Oransal-İntegral-Türevsel), FUZZY (Bulanık Mantık) ve AFPID (Adaptif Bulanık Mantık PID) kontrolcüler tasarlanmıştır. Kontrolcü kullanılmayan, sadece AKD kullanılan, AKD ile PID'nin birlikte kullanıldığı, AKD ile FUZZY'nin birlikte kullanıldığı ve AKD ile AFPID'nin birlikte kullanıldığı beş durum için bina modellerinin zaman ve frekans alanlarında titreşim cevaplarının grafikleri karşılaştırmalı olarak MATLAB programı ile çizdirilmiştir. Titreşim analizi sonuçları incelendiğinde AKD ile AFPID kontrolcünün birlikte kullanıldığı bina modelinin titreşimlerini azaltmada ve birinci doğal frekansın genliğini baskılamada en iyi performansı sergilediği görülmüştür. Ayrıca bu durum bina modelinin en üst katının ISE hataları (Integral Square Error) ve her kat için oluşturulan yer değiştirme RMS (Root Mean Square) ve ivme RMS değerleri karşılaştırılarak da görülebilir.

Abstract:
In this Master of Science thesis, vibration analyzes of the building model designed in a laboratory environment under seismic effects were carried out. As the laboratory building model, the six-storey building model in Yıldız Technical University Machine Theory, System Dynamics and Control Laboratory was used. The physical model of the building used was created in a way that can move only horizontally and is fixed to the ground, as earthquakes have the most destructiveness in the horizontal direction. In the building model, displacement-time, velocity-time and acceleration-time graphs are drawn for each floor. In addition, the frequency responses of the building were obtained using these block diagrams. To reduce building vibrations, the passive control method tuned mass damper (AKD) and the active control method PID (Proportional-Integral-Derivative), FUZZY (Fuzzy Logic) and AFPID (Adaptive Fuzzy Logic PID) controllers are designed for building models using AKD. The graphs of the vibration responses of the building models in the time and frequency domains for the five cases where the controller is not used, only AKD is used, AKD and PID are used together, AKD and FUZZY are used together, and AKD and AFPID are used together were drawn with the MATLAB program. When the vibration analysis results are examined, it is seen that the building model in which AKD and AFPID controller are used together exhibits the best performance in reducing vibrations and suppressing the amplitude of the first natural frequency. In addition, this situation can be seen by comparing the ISE errors (Integral Square Error) of the top floor of the building model and the displacement RMS (Root Mean Square) and acceleration RMS values generated for each floor.