سیستم جرم میراگر متوازن

سیستم کنترلى TMD یک میراگر غیر فعال نسبتاً جدید بوده و کاربردهای آن در سال های اخیر صورت گرفته است. این سیستم ابزاری است شامل یک جرم، یک فنر و یک میراگر که برای کاهش پاسخ دینامیکی سازه به آن نصب می شود و عملکرد آن، اساساً بر مبنای استهلاک انرژی ارتعاشی سازه به صورت حرکت نوسانی جرم میراگر است.

بدین ترتیب که فرکانس TMD متناسب با فرکانس یکی از مودهای غالب سازه ای (معمولاً مود اول) تنظیم می شود. بنابراین زمانی که این فرکانس تحریک می شود، حرکت TMD در فازی خارج از حرکت سازه تشدید شده و انرژی از طریق نیروی اینرسی ای که میراگر به سازه وارد می کند، مستهلک می شود.عملکرد جرم میراگر متوازن در سازه هاى بلند مرتبه نتیجه برخی از پژوهش ها نشان می دهد که عملکرد جرم میراگر متوازن در برابر تحریک زلزله که محدوده فرکانسى وسیعترى را نسبت به باد مى پوشاند، به مشخصات زلزله بستگی زیادی دارد.

جرم میراگر متوزان تنها زمانی در کاهش پاسخ زلزله موثر است که زلزله وارد بر سازه دارای محدوده فرکانسی کوچک و مدت زمان طولانی باشد. به عبارت دیگر از آنجا که پهنای باند فرکانسی نوسانات لرزه ای پهن تر از حالت باد بوده و به علاوه در فرکانس های بالاتر نیز ارتعاشات قویتر است لذا مودهای بالاتر نیز تحریک می شوند. و در نتیجه در نظر گرفتن تنها مود غالب ارتعاشی کافی نخواهد بود.

با توجه به عدم قطعیت موجود در پیش بینی لرزه و همچنین مشخصات دینامیکی سازه مثل فرکانس های طبیعی و نسبت استهلاک مودهای مختلف ارتعاشی مفیدتر آن است که از تعداد میراگرهای بیشتر استفاده شود به نحوی که این میراگرها دارای فرکانس ارتعاشی با اندک اختلافی نسبت به هم باشند تا بتوان محدوده بیشتری از فرکانس ها را پوشش داد که به این گونه سیستم ها میراگرهای چندگانه یا MTMD اطلاق می شود.

در این حالت حساسیت سیستم کنترلی به پارمترهایی مثل تحریک ورودی کاهش می یابد. به منظور بهبود عملکرد TMD می توان از مواد ویسکوالاستیک در اتصال جرم آن به سازه اصلی بهره برد. تا پاسخ لرزه ای سازه با اسهلاک انرژی به روش های دیگر نیز صورت بگیرد. یکی دیگر از مشکلات TMD آن است که نقطه اوج در پاسخ ارتعاشی را به سادگی نمی توان کاهش داد. چرا که TMD به صورت غیر فعال با فرکانس سازه اصلی تنظیم شده و به خاطر ارتعاشی با اختلاف فاز باعث کاهش لرزه می شود.

از این رو در لحظات اولیه وقوع زمین لرزه که اغلب دارای نوسانات قوی لرزه ای هم هستند عملکرد TMD چندان موثر نیست. برای حل این مشکل نیز می توان از کنترل فعال یا نیمه فعال استفاده نمود.با وجود اینکه هنوز یک روال متعارف و یک استاندارد مشخص برای طراحی یک سیستم میراگر در یک سازه وجود ندارد این سیستم به سرعت به یک جز متعارف در سازههای بلند برای کنترل ارتعاشات ناشی از باد تبدیل شده و عملکرد آن نیز رضایت بخش ارزیابی شده است.