وبلاگ

یکی از عواملی که سازه در مقابل زلزله با آن مواجه است تشدید یا رزونانس است . تشدید زمانی اتفاق می افتد که  سختی سازه، حرکت زمین را به طبقات بالا تر از سطح زمین انتقال میدهد که به صورت انرژی جنبشی و پتانسیل در سازه باقی میماند، اگر این انرژی مسطهلک یا خنثی نشود باعث افزایش تغییر مکان  ها خواهد شد این اتفاق زمانی بحرانی تر است که فرکانس منبع ارتعاش با فرکانس دستگاه یا سازه برابر شود یا به هم نزدیک باشند در این حالت سرعت و تغییر مکان با گذشت زمان به سمت بینهایت میل میکند در طی این مسیر زمانی، لحظه ای میرسد که تغییر مکان ایجاد شده در سازه باعث ایجاد نیروهایی مانند اثر پی دلتا و افزایش   لنگر واژگونی و ایجاد تغییر مکان های ماندگار و… می شودکه از حد توان سازه بیشتر میشود و باعث تخریب موضعی یا کلی در سازه میگردد .
به دلایل بالا کنترل تشدید در سازه از اهمیت زیادی برخوردار است ،برای کنترل تشدید از راه های مختلفی استفاده می شود که در اینجا سه روش را که از تعریف تشدید سرچشمه می گیرد را بیان میکنیم
و یکی از آنها را جهت تحقیق انتخاب می کنیم

• استفاده از میراگر هایی که نیروی آنها متناسب با افزایش سرعت افزایش میابد و با کنترل انرژی دستگاه تغییر مکان حداکثر را کنترل میکنند.

• استفاده از میراگر هایی که متناسب با تغییر مکان طبقات انرژی را مسطهلک میکنند مانند بادبند های کمانش ناپذیر

• ایجاد اختلاف فاز بین فرکانس منبع ارتعاش و دستگاه (چون ماهیت زلزله به گونه ایست که فرکانس مشخص نیست از این روش در مقابل آن استفاده نمی شود) شاید بتوان جدا ساز ها را از این نوع بحساب آورد.

• مقابله با تغییر مکان های  ایجاد شده متناسب با شتابشان به وسیله نیروی اینرسی ماند یا لختی ذخیره شده بوسیله  جرم هایی که در نقاطی که تغییر مکان ها باید کنترل شوند قرار گرفته اند ، که به میراگر جرمی یا tuned mass damper   شناخته می شود.

در سازه های مختلف میرا گر جرمی با اهداف متفاوتی میتواند مورد استفاده قرار گیرد .  به طور مثال در پل ها میرا گر های جرمی برای کنترل تشدید پیچشی نسبت به محور پل یا کنترل تشدید جابجایی قائم عرشه پل  تحت بار گزاری زلزله یا باد استفاده میشود ، و به خاطر اینکه تشدید در اثر خواص ایرودینامیکی اجزاء باد خور و باد گیر پل بحرانی تر است استفاده از میراگر جرمی برای این منظور بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. در سازه های بلند و مرتفع بتنی و فولادی این اهداف میتوانند باز با هم متفاوت و در برخی مشترک باشند. مثلا پدیده برخاست پی تحت لنگر واژگونی وبرای کنترل آن طراح با محدودیت هایی مواجه است . از جمله آنها محدودیت ضرفیت خاک برای شمع

 کوبی و تحمل نیروهایی کششی ناشی لنگر واژگونی ،و دیگر محدودیت توجیه اقتصادی پروژه با توجه به هزینه بر بودن افزایش عمق پی و در برخی موارد با افزایش عمق مزاحمت سطح آبهای زیر زمینی و دیگر عوامل مشابه میتواند گزینه های کاهش پدیده برخواست پی را پر رنگ تر کند و آنها را روی میز قرار دهد. نوع مصالح  و هزینه تمام شده آنها تا مرحله آخر نصب هم میتواند ما را به سمت استفاده از میرا گر های جرمی هدایت کند به طور مثال در سازه های بتنی با توجه به اینکه تامیین مقاومت فشاری در عناصر مختلف با بتن است و مقاومت در برابر تنش و نیرو های کششی برعهده فولاد است و از آنجایی که هزینه استفاده از فولاد حداقل دو برابر هزینه استفاده از بتن است طراح سازه های بلند به سمت کاهش نیروهای کششی و جایگزینی آنها با نیرو های فشاری تمایل می یابد که برای این هدف استفاده از میرا گر های جرمی میتواند کمک کننده باشد. در سازه های فولادی هدف بالا مورد توجه نیست و باتوجه به اینکه تمرکز این مطالعه بر روی سازه های بتنی مرتفع با سیستم های دارای دیوار برشی است برای اختصار از توضیح  درباره  سازه های فولادی صرفنظر میکنیم و موارد اشاره شده در بالا در جهت استفاده از میرا گر های جرمی مورد برسی قرار میدهیم تا بتوانیم، توصیف رفتار و اثرات آن بروی سازه را ارائه کنیم. دلایل دیگری برای استفاده از این سیستم وجود دارند که با توضیح مکانیزم عملکرد ، با آنها آشنا خواهیم شد.

میراگر های جرمی انواع مختلفی دارند مانند : فعال ، غیر فعال ، جرم متمرکز ، مایع و ….
هدف از این تحقیق

• بررسی انواع میراگر جرمی و نحوه طراحی آنها

• اهداف ثانویه ای که این طرح برای آنها مفید می باشد(مقایسه اثرات با  میرا گر جرمی و بدون آن با  استفاده از نرم افزار در یک تحلیل دینامیکی برای یک یا چند زلزله خاص )

 
1-2-1 تعریف :
میراگر جرمی تنظیم شده ازسه بخش اصلی تشکیل شده است:

• جرم میراگر

• عنصر سختی یا مقاومت که نیرویی متناسب با جابجایی نسبی به وجود آمده بین جرم میراگر و سازه اصلی که در اثر ماند و لختی جرم نسبت به سازه اصلی به وجود آمده بین جرم و سازه اصلی اعمال میکند

• عنصر میرا گر

که جهت مقابله با حرکت سازه به صورت های مختلف به سازه متصل میشود. یک نمونه ساده از آن شامل: جرم،فنر(سختی)ومیراگر است.  نکته: بقیه اجزاء میراگر جرمی مثل میله های هدایت کننده جرم،ادوات تثبیت و شاسی که اجزاء اصلی میراگر روی آن نصب می شوند، چون مستقیما به سازه متصل می شوند جزئی از جرم سازه به حساب می آیند و در محاسبه جرم میراگر وارد نمی شوند. نمونه هایی از میرا گر یا جاذب جرمی هم هستند که شامل جرم و جک (که با بهره گرفتن از فشار روغن که با کامپیوتر کنترل می شود، شتاب نسبی بین سازه و جرم میراگر ایجاد می کنند (جهت به وجود آوردن نیرو در بازه های زمانی مناسب وجهت مناسب) می باشند. نوع دیگر، میرا گر های ستون مایع می باشند که با فشار مایع  به دیواره متصل به سازه در خلاف جهت شتاب حرکت سازه با جابجایی آن مقابله می کند. در این مطالعه ما به  انواع میرا گر جرمی تنظیم شده می پردازیم که نوع ساده آن  شامل جرم ، فنر ، میراگر می باشد.
نکته: عنصر سختی  یا فنر می تواند از مصالح الاستومر استفاده شود که به دلیل حساسیت تغییرات سختی آنها به تغیرات دما در ساختمان کمتر استفاده می شوند و در این مطالعه سختی را به صورت فنر با سختی خطی  مدل می کنیم. لغت تنظیم شده به دلیل تنظیم فرکانس میراگر با فرکانس طبیعی سازه وتنظیم میرایی عنصرمیراگر، میراگر جرمی است که اصطلاحا میراگر جرمی را با سازه کوک می کنیم. این تنظیم به صورتی است که حداکثر انرژی ممکن از سازه توسط میراگر خنثی شود که اصطلاحا حداکثر انتقال انرژی از سازه به میراگر جرمی تنظیم شده(TMD :Tuned mass damper) گفته می شود.