ارزیابی عملکرد لرزه ای میراگر جرمی و ستون مایع

در سال های اخیر به توسعه وسائل مؤثر در استهلاک انرژی لرزه ای در سازه ها اهمیت بیشتری داده شده است که پاسخ سازه اصلی را در ناحیه الاستیک نگه دارند. به این منظور، میراگرها برای کم کردن اثر نیروی زلزله به سازه ها استفاده می شوند. همچنین تکنولوژی هایی برای استهلاک انرژی لرزه ای با قرار دادن جرم کمکی توسعه پیدا کرده است. گروه مهمی از این سیستم ها، سیستم های کنترل غیر فعال اند که بدون نیاز به هیچ گونه منبع انرژی خارجی و فقط با استفاده از حرکت سازه، ارتعاشات لرزه ای را کاهش می دهند.

ارزیابی عملکرد لرزه ای میراگر جرمی و ستون مایع

عملکرد سیستم های ترکیبی سری با سیستم تک میراگر ستون مایع مقایسه شده و همچنین کارایی سیستم های ترکیبی سری با افزایش ضریب افت هد بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که عملکرد سیستم ترکیبی سری وابسته به مشخصات زلزله های مختلف، فرق می کند و با افزایش نسبت جرمی جرم دوم و نیز با انتخاب نسبت فرکانسی بهینه بر اساس پاسخ ها، کارایی میراگر ترکیبی سری افزایش می یابد.

در این روش های کنترل، با شروع تحریک، سیستم کنترلی به کار افتاده و عملکرد کنترلی خود را در هنگام تحریک انجام می دهد که پس از خاتمه تحریک دوباره غیر فعال می شود. این گونه سیستم ها به دلیل ثابت بودن خواص دینامیکی از جمله سختی، میرایی، جرم (و در نتیجه فرکانس طبیعی)، به فرکانس و دامنه تحریک ورودی سازه حساس بوده و ممکن است موجب کاهش بازده آنها برای تحریک هایی مثل زلزله که لرزش ورودی به دقت قابل پیش بینی نیست، بشود. روش ها یی مانند ترکیب این سیستم ها به منظور کاهش این حساسیت ابداع و به کار گرفته شده است و هم اکنون در بسیاری از کشورها سازه های زیادی به روش غیرفعال کنترل ارتعاش می شوند.

سیستم ها به منظور کاهش این حساسیت ابداع و به کار گرفته شده است و هم اکنون در بسیاری از کشورها سازه های زیادی به روش غیرفعال کنترل ارتعاش می شوند. از بین سیستم های غیرفعال، میراگر جرمی تنظیم شده یک دستگاه جذب کننده انرژی غیرفعال متشکل از یک جرم، یک فنر و یک میراگر ویسکوز است که به سازه برای کاهش ارتعاش اضافه می شود.

از بین سیستم های غیرفعال، میراگر جرمی تنظیم شده یک دستگاه جذب کننده انرژی غیرفعال متشکل از یک جرم، یک فنر و یک میراگر ویسکوز است که به سازه برای کاهش ارتعاش اضافه می شود. میراگرهای جرمی تنظیم شده در کاهش پاسخ سازه ها تحت بار هارمونیک یا تحریک باد و زلزله مؤثر است. میراگرهای جرمی بر اساس مودهای اصلی (مود اول) سازه ها تنظیم می شوند. تنظیم دقیق و صحیح میراگر جرمی متناسب با سازه و زلزله یکی از مهم ترین پارامترها در طراحی است که تنظیم نادرست، کارائی میراگر جرمی را کاهش می دهد.

با افزایش نسبت جرمی، نسبت فرکانسی کاهش و نسبت میرایی افزایش می یابد. همچنین در نسبت جرمی یکسان، با افزایش نسبت جرمی نسبت فرکانسی کاهش و نسبت میرایی افزایش می یابد.میراگر ستون مایع تنظیم شده شامل یک لوله u یا v شکل با سطح مقطع ثابت است که در داخل این لوله سیال وجود دارد. انرژی ارتعاش از سازه به سیال داخل میراگر ستون مایع تنظیم شده منتقل شده و به وسیله ی نیروی بازگشتی ثقلی سیال و مکانیزم های افت هد هیدرودینامیکی مانند اصطکاک، روزنه، زانویی مستهلک می شود.

فرکانس پایه این میراگر تنها به طول ستون مایع وابسته است، در حالی که میرایی از طریق جریان آب از روزنه ها ایجاد می شود. برخلاف میراگرهای جرمی، پاسخ میراگرهای ستون مایع تنظیم شده به واسطه روزنه ها و تأثیر میرایی غیرخطی در معادله حرکت سیال در لوله، غیرخطی است.میراگر ترکیبی ستون مایع می تواند برای مدت زمان طولانی، به طور قابل توجهی مؤثرتر از میراگر ستون مایع باشد در حالی که تنها مقدار کمی از تلاش کنترلی برای تنظیم روزنه نیاز است. تحت شرایط لرزه ای، میراگر ستون مایع ترکیبی با کنترل روزنه می تواند در میرایی سریع پاسخ دوم سازه مؤثر باشد. به علاوه، اگر سیستم کنترل فشار اضافه شود، پاسخ اولیه سازه نیز می تواند کاهش پیداکند.

نکته مهم در طراحی میراگر ستون مایع تنظیم شده، تنظیم دقیق فرکانس و ضریب افت هد است. هر چه ضریب افت هد بیشتر در نظر گرفته شود راندمان میراگر در کاهش پاسخ ها افزایش پیدا می کند. برای طراحی میراگرهای جرمی تنظیم شده، ابتدا نسبت جرمی انتخاب می شود. سپس مقادیر نسبت فرکانسی و میرایی با استفاده از روابط ارائه شده در پژوهش های گذشته تعیین شده سپس مقادیر سختی و میرایی میراگر جرمی تنظیم شده محاسبه می شود.

سیستم ترکیبی سری میراگر جرمی ستون مایع تنظیم شده در کاهش پاسخ های سازه مؤثرند. مهم تر ین پارامترها در طراحی میراگرهای جرمی و ستون مایع، تنظیم دقیق فرکانس متناسب با سازه و زلزله است. کارایی میراگر با تنظیم نامناسب یا غیر بهینه کاهش می یابد.