دانش رسان |
مرکز علم و دانش کشور مقاله مطالعه ی تجربی کاربرد سیستم کنترلی غیرفعال TMDدر کاهش ارتعاشات ساختمانها در برابر زلزله
در حال بارگذاری
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
مقاله مطالعه ی تجربی کاربرد سیستم کنترلی غیرفعال TMDدر کاهش ارتعاشات ساختمانها در برابر زلزله دارای ۱۶ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله مطالعه ی تجربی کاربرد سیستم کنترلی غیرفعال TMDدر کاهش ارتعاشات ساختمانها در برابر زلزله کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله مطالعه ی تجربی کاربرد سیستم کنترلی غیرفعال TMDدر کاهش ارتعاشات ساختمانها در برابر زلزله،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن مقاله مطالعه ی تجربی کاربرد سیستم کنترلی غیرفعال TMDدر کاهش ارتعاشات ساختمانها در برابر زلزله :
مقدمه
در دهههای اخیر کـاهش پاسـخ سـازههـا تحـت تـأثیر
نیروهای دینامیکی موضوع عنوان بسیاری از تحقیقـات شدهو تعداد زیادی از مفاهیم کنترل به ایـن منظـور در
سازهها مورد توجه قـرارگرفتـهاسـت .[۱] بطـور کلـی
سیستمهای کنترل ارتعاشـات سـازهای را مـیتـوان بـه چهار دسته ی عمده تقسیم کرد: کنترل غیرفعال، کنتـرل
فعال، کنترل نیمهفعال و کنترل مرکب.
کنترل غیرفعال در سازهها بدون صرف هیچگونـه انرژی خـارجی بـرای کـاهش ارتعـاش سـازه اسـتفاده
میشود. جرم و میراگر تنظیم شونده (TMD) یکـی از
سیستمهای کنترل غیرفعال می باشد که در آن یک جرم m توسط یک فنر و میراگر ویسکوز بـه سـازه ضـمیمه میشود. بهطور عمومی فرکـانسهـای طبیعـی سیسـتم
TMDدر نزدیکی یکی از فرکـانسهـای طبیعـی سـازه تنظیم میشود که معمولاً این فرکانس، فرکانس موداول سازه میباشـد. در نتیجـه ارتعـاش سـازه ی اصـلی بـه موجب ارتعاش TMDدر رزونانس مستهلک مـیشـود.
هدف از بهکارگیری یک میراگر جرمی تنظیم شونده در یک سازه کـاهش تقاضـای اتـلاف انـرژی در اعضـای سازه ی اصلی تحت اثر نیروهای خارجی است. در ایـن حالـت ایـن کـاهش تقاضـا توسـط انتقـال مقـداری از انرژیورودی به میراگر جرمی تنظـیم شـونده صـورت میگیرد. از زمان ابداع سیستم TMD تا کنون تحقیقـات متعددی در این مورد صورت گرفتـه و آزمـایش هـای ویژه ای در امر کنترل ارتعاشات تحت انواع بارها انجام پذیرفته است.
در یکی از این تحقیقـات، تسـای حـل کلاسـیک
سیستم اولیه ی میرا شده را گسترش داد و با اسـتفاده از منحنـیهـایی کـه بـر فرمـولهـا منطبـق شـده بودنـد
پارامترهــای TMD را بــهصــورت بهینــه بــهدســت
آورد.دنهارتــگ و اورماندرویــد در ســال ۱۹۲۸ ابتــدا تئوری جاذب هـای دینـامیکی ارتعاشـی را بـا و بـدون میرایی برای یک سیستم اصلی نا میرا بررسـی و اصـول
مطالعهی تجربی کاربرد سیستم کنترلی غیرفعال ;
اساسی در روش انتخاب درست پارامترهای جـاذب را
تعیین کردند .[۲] مطالعه برعملکرد لـرزه ای TMD هـا
توسط ویلاورد [۳,۴]، مارتین [۵] و کویومـا [۶] ادامـه پیدا کرد و مشاهده شد که بهتـرین کـارآیی TMD هـا
هنگامی است که اولین دو مود سیستم مرکـب سـازه و
میراگر، تقریباً نسبت میرایی یکسانی با متوسـط نسـبت میرایی سازه و TMD داشنه باشد.
سیستم کنترلیTMD با وجـود آسـانی اسـتفاده و
ارزانی قابـل توجـه آن، دارای قابلیـت اعتمـاد متوسـط است و به خوبی می توانـد ارتعاشـات نامناسـب بـاد و
بارهای هارمونیک را کنترل نماید. امـا تحـت تحریـک
زلزله، که یک پدیده تصادفی است وکـاملاً بسـتگی بـه
مشخصات حرکت زمین دارد، برای زلزلههای با پهنـای باند باریک واستمرار طـولانی نتیجـهبخـش اسـت .[۷]
سادک برای بـه دسـت آوردن پارامترهـای بهینـه TMD
برای دستیابی به بیشترین کاهش در پاسخ سازه هنگـام تحریک زلزله، ضرایبی را برای بهبود پارامترها وروابـط ارائه شده توسط ویـلاورد پیشـنهاد مـی کنـد کـه درآن میرایی های دو مود اول ارتعاش با هـم برابـر و هـر دو مقداری بزرگتـر از میـانگین میرایـی TMD و میرایـی سازه دارند .[۸]
با توجه به تحقیقات وسیعی که بهصورت تحلیلی در زمینه ی سیستمهای کنترل صورت گرفته، لزوم انجام تحقیقی آزمایشگاهی که بهکمک آن بتوان اصـول ارائـه شده در تئـوری بـرای کنتـرل لـرزهای سـازههـا را بـه مرحله ی اجرا درآورد و بهصورت عینی عملکرد آنهـا
را مورد بررسی قرار داد به شدت احساس میشود، چرا
که محققان بسیاری روشهای تئوری کنترل سازههـا را
بهخوبی پیش بردهاند اما هنوز این روشها در مرحله ی نظری میباشند و جای خالی آزمایش هایی کـه بتوانـد
این دانش را به سمت بخشهای صـنعتی هـدایت کنـد
کاملاً محسوس است.
در تحقیق حاضر، به مطالعه ی آزمایشـگاهی مـدل سه بعدی یک قاب چهار طبقه با اسکلت فلزی پرداخته
نشریه مهندسی عمران فردوسی سال بیست و پنجم، شماره دو، ۱۳۹۳
سعید پورزینلی- نصرتاله فلاح- موسی اکبری آقبلاغ
میشود که به وسیله ی میز لرزهی کوچکی کـه بـه ایـن
منظــور طراحــی و ســاخته شــده اســت، بــهصــورت هارمونیک تحریک میگردد.در ضمن، بررسـی لـرزهای
این قاب تحت اثرشتاب نگاشـت زلزلـههـای مختلـف
بهصورت نظری و تحلیلی نیز انجام گردیـده اسـت. در ادامه، نتایج مطالعات انجام گرفته برای بهدسـت آوردن مشخصات واقعی مدل و پارامترهـای بهینـه ی سیسـتم،
تحت تحریک هارمونیک و هـمچنـین تحـت تحریـک
شتابنگاشتهای مربوط به ۱۲ زلزله ی خـارجی و ۱۱
زلزله ی داخلی، کـه بـا محتواهـای فرکانسـی مختلـف
انتخاب شده بودند، آمده است. در ضمن، از آنجائیکه
مطالعات عددی و نظری فراوانی در سطح بـین المللـی
براینگونه سیستمهای کنترلی صورت گرفتـه اسـت، در مقاله ی حاضر سعی شده است که به این بخش کـمتـر پرداختــه شــود. در مقابــل، چــون نتــایج تحقیقــات آزمایشگاهی در این مورد در کشور ما کمتر منتشر شده
است لذا در این مقاله تلاش شده تا بیشتر بر مباحـث
آزمایشگاهی و نتایج آن تأکید گردد.
اصول پایه
شکل (۱) یک سیسـتم یـک درجـه آزادی (SDOF) را نشان می دهد که یـک سیسـتم TMD نیـز بـر روی آن
نصب شده است. بـرای سیسـتم مرکـب سـازه-TMD
معادلات حرکت را میتوان به شکل زیر نوشت:
( ۱) My(t) Cy(t) Ky(t) cz(t) kz(t) f (t)
(۲) mz(t) Cz(t) ky(t) my(t) g(t)
که در آن y(t) تغییر مکان سیستم سـازهای نسـبت
به پایه ی آن، و z(t) تغییر مکان نسبی TMD نسبت بـه
سازه است. ضرایب میرایی و سختی بـا علامـت c و k
برای TMD، و C و K برای سیستم سازه اصلی اسـت.
f(t) نیروی خارجی وارد بر سازه ی اصلی مـی باشـد در
۱۴۹
حالیکه g(t) نیـروی وارد بـر جـرم TMD ، کـه بـرای
تحریــک بــاد برابــر بــا صــفر و در حالــت بارگــذاری زمینلرزه برابر با m0 f(t) است که m0=m/M میباشد.
حاصل جمع معادلات بالا منجر بـه عبـارت زیـر
میشود:
(M m)y(t) Cy(t) Ky(t) f (t) g(t) mz(t) (3)
مطالعهی آزمایشگاهی
انتخاب مدل
بهدلیل نیاز به خطی بودن رفتـار سـازه و بـا توجـه بـه
شرایط اقتصـادی، قابلیـت انجـام کـار، نـوع مصـالح و صورت مسألهی مورد مطالعه، مدلی با مقیاس کوچـک
(کوچکتر از (۱:۴ انتخاب گردید. برای انتخاب تعـداد
طبقات مدل، با توجـه بـه ایـنکـه در انجـام مطالعـات
تحلیلی، مدلسازی صورت گرفته باید معرف خوبی از رفتار مدل واقعی سازه باشد و جوابهای بهدست آمده
از مدل ریاضی همخوانی مناسبی با نتایج بهدست آمـده
از آزمایش دینامیکی داشته باشد، لذا لازم است که مدل ساخته شده از عمومیت کافی برخـوردار باشـد؛ یعنـی
تمام یا حتیالامکان اکثر متغیرهای مطـرح در مسـأله را
در خــود داشــته باشــد. عمومــاً متغیرهــای مطــرح در آزمایشهای دینامیکی و لرزهای عبارتند از سختی، جرم
طبقــات، فرکــانس، میرایــی مودهــا و اشــکال مــودی.
بنابراین، با افزایش تعداد مودها و یا بـه عبـارت دیگـر تعداد طبقات، شرایط مناسبتـری بـرای مقایسـه بـین
نتایج تحلیل عددی و نتایج آزمـایش فـراهم مـیشـود.
برای رسیدن به این هدف، بهتر است که مـدل انتخـابی
دارای حداقل سه طبقه باشد. علاوه بر آن، همانطور که
در بخش مقدمه به آن اشاره شد، سیستم کنتـرل TMD
بر سازههای با درجـه آزادی بـالاتر عملکـرد بهتـری از
خود نشان میدهد. اما ساخت مدلی با تعـداد درجـات
آزادی انتقالی بالا (تعداد طبقات بیشتر)، نیاز به ابزار و
امکانـات بـیشتـری بـرای تولیـد و کنتـرل نیروهـای
ارتعاشــی دارد هــمچنــین وســایل انــدازهگیــری بــا
سال بیست و پنجم، شماره دو، ۱۳۹۳ نشریه مهندسی عمران فردوسی
۱ ۵۰
مش خصات بـالاتر ی بـرای سـنج ش پاسـخهـای سـازه،
بهخصوص در هنگ ام تشدید مورد نیـاز اسـت. ـذا بـا توجه به این مقدمه، مـدل مـورد بررسـی چهـار طبقـه
انتخاب شده است.
از آنجاکــه مصــالح در دســترس مختلفــی بــرای ساخ ت مدل موجود میباشـد، بـ رای داشـتن مـ دلی بـا
شکلپذیری بالا کـ ه بتـوان بـهخـوبی تغییرشـک لهـا و
مودهای ارتعاشی آن را نمـایش بدهـد و هـمچنـین از لحاظ اجرایی دارا ی قابلیت تعمیـر و تعـویض قطعـات
باشد، جنس مصالح آن از فولاد انتخاب شد و ات صالات
آن بهصورت پیچی درنظر گرفته شد. بهمنظور بررسی و مدل سازی دوبعدی مدل و جلوگ ری از وابسـته شـدن
معادلات حرکت در دو جهت مختلف به یکدیگر، پلان مدل متقارن و بدون خـروج از مرکزیـت بـین جـرم و سختی در نظر گرفته شد تا در سازه لنگرهـای پیچشـی بهوجود نیاید.
با توجه به این نسبت ابعاد ی، وزن طبقـات مـدل که شامل وزن صف حه ی کف، وز ن ستون در تراز طبقـه شامل نیمی از ارتفااع طبقه ی بالا نیمی از ستون طبقهی پایی ن، وزن پیچهای اتصال ستون بـه صـفحه ی کـف و
مطالعهی تجربی کا ربرد سیستم کنترلی غیرفعال ;
وزن قطعات تقویتی ستون در محل اتصال می باشد، بـه
شرح زیر تعیـی ن گردیـد کـه در آن mi جـرم طبقـه iام میباشد:
m1=4.94 kg , m2=4. 925 kg , m3=4.93 kg , m4=5.53 kg
(۴)
ستونها بهصـورت یکپار چـه و بـا سـ طح مقطـع
۳×۰/۲ سـانتیمتـر و بـه ارتفـاع کـل ۹۲/۴ س ـانتیمتـر میباشند. ممان اینرسی این مقطع حول محـور ضـعیف
آن برابر Im=2×۱۰-۳cm4می باشد. علت انتخا ب این نوع
اشتراک‌گذاری:
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
