مقاله ترجمه شده عملکرد میراگر جرمی تنظیم شده برخلاف فروپاشی سازه ای با توجه به نزدیکی گسل زمین لرزه ها قابل ویرایش با فرمت doc به همراه اصل مقاله انگلیسی

مقاله ترجمه شده عملکرد میراگر جرمی تنظیم شده برخلاف فروپاشی سازه ای با توجه به نزدیکی گسل زمین لرزه ها قابل ویرایش با فرمت doc به همراه اصل مقاله انگلیسی

 

چکیده

 

میراگرهای جرمی تنظیم شده (TMD) دستگاه هایی با توانمندی کاهش ارتعاش ساختاری بوسیله ی انتقال انرژی از ساختار محافظت شده به دستگاه کنترل هستند. این استراتژی کنترل ارتعاش اخیراً در ساختارهای شهری نسبتاً بکار برده میشد و برخلاف باد و زمین لرزه های گسل های دور بطور موثر ثابت شده بود. در این مقاله ، تاثیر سوابق زمین لرزه ای نزدیک به گسل در سازه های با TMD مطالعه شده است. این نوع سوابق زمین لرزه ای مدت قابل توجه کوتاهی با پالس های چدید با دامنه بلند و فرکانس پایین دارند. این ویژگی ها یک سوال در مورد عملکرد TMD برخلاف این نوع زمین لرزه بوجود می آورد چرا که دستگاه دارای یک زمان بسیار محدود جهت انتقال انرژی از سازه اصلی است.

 

در این مقاله ، کارایی TMD در جلوگیری از فروپاشی یک سازه برحسب یک سری از سوابق نزدیک به گسل انالیز شده است. ساختار بکار برده شده دارای یک چارچوب فولادی چهار طبقه ای بر TMD ها با مقادیر مختلف جرم ادغام شده اند. از یک سری انالیزهای دینامیکی غیرخطی ، که مقیاس سوابق زمین لرزه ای تغییر یافته است ، دامنه مینیمم از هر رکورد که فروپاشی سازه ای تولید می کند پیدا شده است. با مقایسه ی نتایج سازه با و یا بدون افزودن دستگاه کنترل ، نتیجه گیری ها درمورد عملکرد و سازگاری آن در جلوگیری از فروپاشی ایجاد شده است.

 

1. 1. مقدمه

 

استفاده از میراگرهای جرمی تنظیم شده (TMD) یکی از استراتژی های بکار برده شده در کنترل ارتعاش برای سازهای شهری است. این دستگاه ها ، در نسخه ساده شان با یک جرم متصل شده به سازه اصلی بوسیله ی یک فنر ساخته شده هستند. با توجه به جابجایی نسبی بین جرم TMD و سازه اصلی ، یک انتقال از انرژی به سمت دستگاه ایجاد می شود. این انتقال انرژی ماکسیمم است زمانی که نوسان فرکانس از رویکردهای TMD فرکانس وضعیت در سازه و تحریک محتوای فرکانس اصلی کنترل می شود.

 

دستگاه اورجینال توسط Frahm [1] پیشنهاد شده بود و آن در کاهش ارتعاشات به دلیل بارهای هارمونیک با یک فرکانس خیلی نزدیک به فرکانس رزونانس سازه محافظت شده مفید است. با این وجود ، کارایی آن در کنترل ارتعاشات کاهش یافت زمانی که سایر انواع بارها بر سازه عمل کردند. افزودن یک میراگر چسبناک موازی با فنر TMD در ابتدا توسط Den Hartog مطالعه شده بود. این همکاری به دستگاه اجازه می دهد ، پاسخ سازه ای برخلاف اعمال بر محتوای فرکانس بالاتر را کنترل کند ، تنومندی آن برخلاف قابلیت تنظیم بار را افزایش دهد. جهت افزایش پهنای فرکانس در دستگاه موثر است ، تناوب های مختلف برای تنظیم کلاسیک پیشنهاد شده است و با استفاده از TMD مضاعف هر دو بصورت موازی و سری مطالعه شده است.

 

رفتار دستگاه بوسیله اندازه جرم تعریف شده است ، فرکانس تنظیم شده و میرایی استفاده شده است. تعیین مقادیر بهینه از این پارامترها بر طبق اهداف مختلف ( کاهش ماکسیمم جابجایی ، رانش طبقه ، برش پایه و غیره) و برای انواع مختلف برانگیختگی ( هارمونیک ، نویز سفید و غیره ) توسط نویسندگان متعددی مطالعه شده است.

 

عامل دیگری که بر عملکرد TMD موثر است ، ارتعاش خواص دینامیکی هر دو سازه اصلی و دستگاه با توجه به آن مقادیر تعیین شده در مرحله طراحی است. این تاثیر به عنوان تنظیم مجدد شناخته شده است و می تواند در سازه هایی مشاهده شود که وارد دامنه ی غیر ارتجاعی می شوند یا از هر آسیب با کاهش برایند از فرکانس بنیادی آن رنج می برند. تاثیر تنظیم مجدد بر عملکرد TMD توسط Rana و Soong [12] مطالعه شده بود. نویسندگان متعدد دیگری مطالعاتی بر بهینه سازی پارامترهای TMD به منظور کاهش حساسیت به ارتعاش خواص سازه ای انجام داده اند.

 

کارایی TMD برخلاف اعمال زمین لرزه توسط بسیاری از نویسندگان مطالعه شده است [15-18] و بطور مستقل بر محتوای فرکانس ( هر دو پهنا و تاثر بر وضعیت های ارتعاش بالاتر ) ، مدت عمل و رفتار غیرخطی سازه نشان داده شده است. همچنین مطالعات خاص بر بهینه سازی پارامترها در رابطه با عمل زمین لرزه انجام شده است.

 

بطور خاص ، سوابق زمین لرزه ای نزدیک به گسل دارای مدت کوتاه قابل توجه با پالس های اندگ از دامنه بالا و فرکانس پایین هستند. این ویژگی تکانشی یک سوال در مورد عملکرد TMD پدید می آورد که دارای زمان محدود برای انتقال انرژی از سازه اصلی است. یک تجزیه و تحلیل از کارایی TMD بصورت درجه های واحد و دوگانه از سازه های آزاد با توجه به زمین لرزه های نزدیک به گسل توسط Matta انجام شده بود. نتایج از این مطالعه نشان می دهد که TMD قابلیت کاهش حدود 25 درصد از حداکثر جابجایی دارد زمانی که فرکانس بنیادی از سازه نزدیک به فرکانس دائمی از برانگیختگی با یک نرخ جرمی 10 درصد در TMD می باشد. در کار قبلی توسط همان نویسنده ، مقادیر بهینه از پارامترهای TMD به منظور کاهش پاسخ سازه برخلاف بارهای شبه پالس دیده شد. نتایج از این مطالعه نشان داد که هر دو فرکانس در دستگاه تنظیم شده و مقدار میرایی تنظیم شده ی آن باید بطور قابل توجهی پایین تر از مقادیر بهینه برای بارهای هارمونیکی باشند. با این وجود ، این مقالات محدودیت هایی داشتند که فرضیات خطی فیزیکی را در نظر می گیرند زیرا آنها بطور کلی با زمین لرزه های مهم در رابطه با ایمنی سازه ای کامل نشده اند.