10537

طراحي و بهينه‌سازي ميراگر جرمي تنظيم‌شده (TMD)

1397

دكتر وحيد بروجرديان

دكتر اليار ظفرخواه

كنترل پاسخ سازه‌ها در برابر نيروهاي ديناميكي با استفاده از سيستم‌هاي كنترل سازه در طي ساليان اخير توجه بسياري از محققان را به خود جلب كرده است. روش‌هاي كنترل ارتعاش سازه‌ها، شامل روش كنترل فعال، غيرفعال، نيمه‌فعال و تركيبي مي‌شود. در روش‌هاي كنترل غيرفعال عامل كنترل‌كننده‌ي ارتعاش تا قبل از تحريك سازه، به صورت غيرفعال است و با شروع تحريك (زلزله)، سيستم كنترل به كار افتاده و پس از خاتمه تحريك مجدداً به حالت غيرفعال باز‌مي‌گردد كه به دليل جذب بخشي از انرژي ورودي به سازه احتمالاً شاهد خرابي جزئي در آن خواهيم بود. تكنيك‌هايي نظير تكنيك جداسازي پايه، ميراگرهاي اصطكاكي، ميراگرهاي ويسكوالاستيك و ميراگرهاي جرمي تنظيم‌شده ازجمله سيستم‌هاي كنترل غيرفعال محسوب مي‌شوند. يك سيستم ميراگر جرمي تنظيم‌شده (TMD) وسيله‌اي متشكل از يك جرم، فنر و يك ميراگر است كه به منظور كاهش پاسخ ديناميكي سازه، به آن متصل مي‌گردد. فركانس ميراگر با ميزان فركانس سازه تنظيم مي‌گردد تا هنگامي كه اين فركانس تحريك گردد، ميراگر در فاز مخالف حركت سازه مرتعش شود. انرژي توسط نيروي اينرسي ميراگر كه بر روي سازه اعمال مي‌گردد، تلف مي‌شود. از آنجايي كه هدف كنترل و كاهش حركت جانبي-پيچشي ساختمان است بايد پارامترهاي اين سيستم در بهترين حالت به دست آيند. مقادير بهينه تنظيم پارامترهاي ميراگر كاملا وابسته به مشخصات زلزله ورودي بوده و با تغيير مشخصات زلزله، مقادير بهينه نيز تغيير مي‌كند. با توجه به وابستگي شديد پاسخ‌هاي حاصل از تحليل ديناميكي سازه‌هاي غيرخطي به محتواي فركانسي زلزله وارده، پارامترهاي ميراگر جرمي بهينه‌شده در يك زلزله ممكن است تحت اثر زلزله‌هاي ديگر نه‌تنها باعث كاهش پاسخ‌ها نشده بلكه منجر به افزايش پاسخ‌ها نيز بشوند. پيشنهاد مي‌گردد جهت مهار لرزه‌اي سازه‌ها در زلزله‌هايي با شدت‌هاي زياد از سامانه‌هاي چندگانه شامل ادوات ميراگر غيرفعال نظير TMD به همراه تجهيزات مستهلك‌كننده فعال مانند جرم‌هاي فعال و يا تاندون‌هاي فعال استفاده گردد. ادوات ميراكننده فعال يا هوشمند داراي قابليت برنامه‌ريزي بوده و مي‌توانند به صورت خودكار با ايجاد يك سيستم نيرويي مانع برهم‌خوردن تعادل سازه و فروريختن آن شوند. لازم به ذكر است استفاده از ادوات كنترل هوشمند داراي هزينه بسيار بالا مي‌باشد ضمن اينكه در صورت قطعي يا وجود اختلالات در جريان برق هنگام زلزله، سيستم‌هاي فعال كاملا از كار مي‌افتند. در اين مطالعه، مباني ميراگر جرمي تنظيم‌شده و روش‌هاي بهينه‌سازي آن به همراه ذكر چند مثال معرفي مي‌گردد. كليد واژه: ميراگرجرمي تنظيم شده، TMD، زلزله

2/10/2021 12:00:00 AM

74194

1400/12/13

Design and optimization of tuned mass damper (TMD)

ميراگرجرمي تنظيم شده , كنترل ارتعاش , زلزله

Tuned mass damper , Seismic vibration , Earthquake