چکیده 1
فصل اول طرح مسئله
1-1 مقدمه 3
1-2-1 تعاریف 5
1-2-2 تاریخچه تحقیقات6
1-2-3 پارامتر های بهینه میراگر7
1-2-4 شکل کلی معادلات پایه TMD غیر فعال9
1-2-5 بهینه سازی H_∞ 11
1-2-6 قائده بهینه سازی H_2 : 18
1-2-7 ملاحضات طراحی22
1-2-7-1 در طراحی TMD چند هدف باید مورد توجه قرار گیرد23
1-2-7-2 آزمایش ها و تائید24
1-2-7-3 مثال های اجرایی25
1-3 اهمیت و ضرورت تحقیق26
1-4 اهداف تحقیق 26
1-5 روش تحقیق 27
اصطلاحات مورد استفاده29
جداول پارامتر های بهینه میراگر های جرمی30
فصل دوم انواع میراگر جرمی
2-1-1میرا گر جرمی تنظیم شده نیم فعال35
2-1-2 میرا گر های جرمی فعال 37
2-1-3 سیستم کنترل فعال38
2-1-4 سیستم چند TMD39
2-2 میراگر های جرمی (TMD)از نظر نحوه اجرا 40
2-2-1 میراگر جرمی جابجایی40
2-2-2 سیستم PTMD یا میراگر جرمی پاندولی 41
مدل میراگر جرمی پاندولی تنظیم شده42
2-2-2-1 مدل تحلیلی PTMD و سازه یک درجه آزادی42
2-2-2-1-1 مدل سازه 42
2-2-2-1-2 مدلPTMD44
2-2-2-1-3 مدل ترکیب سازه و PTMD47
2-2-2-1-4 عملکرد سیستم PTMD 51
2-2-2-1-4-1 حل تحلیلی مدل ترکیب سازه و PTMD. 51
2-2-2-1-4-2 اختلاف فاز54
2-2-2-1-4-3 ضرایب بزرگنمایی جابجایی57
2-2-2-1-4-4 ارزیابی سیستم PTMD بهینه63
2-2-3 میراگر جرمی مایع تنظیم شده69
2-2-3-1 تئوری پایه69
2-2-3-2 ملاحضات طراحیپ71
2-2-3-3 آزمایش و تائید و پیاده سازی71
2-2-4 سیستم های TMD و منابع بار های دینامیکی72
2-3 مروری بر تعدادی از تحقیقات کاربردی گذشته: 75
2-3-1 استفاده از الاستومر ها75
2-3-2 میراگر های جرمی چند درجه آزادی77
2-3-3 کارایی TMD ها در کنترل لرزش های پل82
2-3-4 عملکرد لرزه ای TMD ها در بهبود پاسخ قابهای فولادی متعارف قابهای ویژه85
4-5 نتیجه نهایی از این مطالعات و تحقیقات گذشته86
فصل سوم روش تحقیق (روش کار)
3-1 روش و طرح تحقیق 88
3-2 فرآیند تحقیق 88
3-2-1 ارائه روش یا ابزار جدید با هدف توسعه و کمال یا توجیه اقتصادی و یا … از میراگر جرمی 89
3-2-1-1 قسمت طبقه میراگر 0
3-2-1-2 سازه اصلی 91
3-2-1-3 محل جداسازی 91
3-2-2 تعیین ساختمان های هدف و مدل ها 92
3-2-3 تحلیل 92
3-2-3-1 تحلیل های خطی 92
3-2-3-2 تحلیل استاتیکی خطی 93
3-2-3-3 تحلیل دینامیکی خطی 94
3-2-3-4 تحلیل خطی شبه دینامیکی یا طیفی 95
3-2-3-5 تحلیل خطی دینامیکی تاریخچه زمانی 96
3-2-3-6 معرفی نرم لفزار سپ 2000 97
3-2-4 انجام تحلیل بر روی مدل ها و نتیجه گیری 98
فصل چهارم استفاده از بار مرده طبقات به عنوان جرم میراگر جرمی
4-1 کلیات استفاده از بار مرده طبقه به عنوان جرم میراگر جرمی ( طبقه میراگر) 100
4-1-1 طبقه میرا گر در ساختمان های با چند درجه آزادی 100
4-1-2جداسازی 102
4-1-3 چند نکته در مورد جدا ساز های لرزه ای برای استفاده از جدا ساز در طبقه میرا گر جرمی102
4-2 مدل سازی 103
4-2-1 تحلیل تاریخچه زمانی 104
4-2-2 مدل سازی ساختمان 15 طبقه 107
4-2-2-1 طراحی ساختمان به روش استاتیکی خطی و تحلیل 107
4-2-2-2طراحی طبقه میرا گر جرمی 110
4-2-2-3مقایسه تغییر مکان های پاسخ های جابجایی 117
4-2-2-4مقایسه پاسخ های برش پایه در کوک برای مد اول و دوم با ساختمان معمولی تحت زلزله های مختلف 119
4-2-2-5 مقایسه پاسخ های لنگر پایه تحت زلزله های مختلف 120
4-2-2-6 نمودار های تغییر مکان های نسبی حداکثر برای همه طبقات 122
4-2-2-7 نمودار های جمع بندی 124
4-2-3 مدل سازی ساختمان 30 طبقه 126
4-2-3-1طراحی به روش استاتیکی خطی و تحلیل 126
4-2-3-2 طراحی یک طبقه به عنوان طبقه میراگر 128
4-2-3-3مقایسه تغییر مکان های نسبی طبقات سازه 132
4-2-3-4 مقایسه برش های پایه 135
4-2-3-5 مقایسه لنگر های پایه حداکثر 136
4-2-3-6 طراحی طبقه میراگر برای مد 3 137
4-2-3-6-1 مقایسه تغیر مکان ها ی کوک برای مد 3 با سازه معمولی 139
4-2-3-6-2 مقایسه برش های پایه 140
4-2-3-6-3 مقایسه لنگر های پایه 142
4-2-3-6-4 جمع بندی پاسخ ها 143
4-2-3-7 اضافه کردن تعداد طبقات سیستم طبقه میراگر 145
4-2-3-7-1 طرااحی طبقات میراگر و جداساز ها 145
4-2-3-7-2 مقایسه تغییر مکان ها 149
4-2-3-7-3 مقایسه برش های پایه 150
4-2-3-7-4 مقایسه لنگرهای پایه 151
4-2-3-7-5 نمودار جمع بندی حداکثر برش پایه و لنگر پایه 153
4-2-4 مدل سازی ساختمان 6 طبقه 154
4-2-4-1 طراحی طبقه میراگر و جداساز ها 155
4-2-4-2 مقایسه تغییر مکان های نسبی طبقه 5 158
4-2-4-3 مقایسه برش های پایه در هر دو جهت 159
4-2-4-4 مقایسه لنگر های پایه 160
4-2-4-5 مقایسه نیروی پیچشی پی در جهت z 161
4-2-4-5 جمع بندی پاسخ تحت زلزله در دو جهت 162
4-2-4-6 نمودار های نهایی مقایسه نتایج تحت سه زلزله فقط در جهت x 163
فصل پنجم تجزیه و تحلیل نتایج و نتیجه گیری
5-1 بازنگری فصل های گذشته 166
5-2 اثر طبقه میراگر در ساختمان 15 طبقه 168
5-3 اثر یک طبقه میراگر در ساختمان 30 طبقه 170
5-4 اثر 9 طبقه میراگر در ساختمان 30 طبقه 173
5-5 اثر طبقه میراگر در ساختمان 6 طبقه 175
5-5-1 بررسی پاسخ ها برای تحلیل در دو جهت 175
5-5-2 بررسی پاسخ ها برای تحلیل در یک جهت 176
5-5-3 تیجه گیری کلی برای ساختمان 6 طبقه در هر دو حالت 176
5-6 بحث و نتیجه گیری 177
5-6-1 هدف کاهش چه نوع نیرویی است 177
5-6-2 هدف حذف ریسک افزایش نیرو ها ناشی از تشدید در مد اول 177
5-6-3 تامین سختی و میرایی و سیستم جداساز 178

5-6-4 انتخاب مد کوک شدن باید با شناخت کافی از زلزله های منطقه و اثرات ایستگاه انجام شود. 178
5-7 پیشنهاد برای تحقیقات بعدی 179
مراجع181
فهرست شکل‌ها
عنوانصفحه
شکل (1-1) جاذب ارتعاش دینامیکی فراهم6
شکل (1-2) گزیده کتاب دن هارتوگ 7
شکل (1-3) مدل مکانیکی سازه و سیستم TMD در معرض تحریک لرزه ای9
شکل (1-4) مدل دو درجه آزادی TMD 9
شکل (1-5) قائده بهینه سازیH_∞ با استفاده از روش نقاط ثابت13
شکل (1-6) قائده بهینه سازیH_∞ با استفاده از روش ریشه های حقیقی13
شکل (1-7) اثر تنظیم ضعیف فرکانس بر ضریب تقویت جابجایی دینامیکی سیستم اصلی15
شکل (1-8) اثر تنظیم ضعیف میرایی بر ضریب تقویت جابجایی دینامیکی سیستم اصلی15
شکل (1-9) فرکانس بهینه TMD برای حداقل کردن جابجایی با توجه به قائده H_∞ برای سیستم اصلی16
شکل (1-10) نسبت میرایی بهینه TMD برای حداقل کردن جابجایی با توجه به قائده H_∞ برای سیستم اصلی16
شکل (1-11) حداکثر تابع بدون بعد با توجه به قائده H_∞ برای سیستم اصلی و پارامتر هایی که جابجایی سیستم اصلی را حداقل کنند16
شکل (1-12) حداکثر تابع بدون بعد با توجه به قائده H_∞ برای جابجایی نسبی و پارامتر هایی که جابجایی سیستم اصلی را حداقل کنند16
شکل (1-13)ضریب کاهش با توجه به قائده H_∞ برای TMD بهینه شده برای حداقل کردن جابجایی سیستم اصلی 17
شکل (1-14) تقویت مربوط به تنظیم نبودن فرکانس برایTMD با توجه به قائدهH_∞ برای حداقل کردن جابجایی سیستم اصلی δ=η_1/η_(2,∞) -1 و μ=.02 17
شکل (1-15) انحراف نرمال جابجایی سازه اصلی 19
شکل (1-16) فرکانس بهینه TMD برای حداقل انحراف جابجایی سیستم اصلی با توجه به قائده H_∞ 20
شکل (1-17) نسبت میرایی بهینه TMD برای حداقل انحراف جابجایی سیستم اصلی با توجه به قائده H_∞ 20
شکل (1-18) حداقل انحراف بدون بعد جابجایی سیستم اصلی با توجه به قائدهH_2 برای پارامتر هایی که انحراف جابجایی سیستم اصلی را حداقل میکند20
شکل (1-19) حداقل انحراف بدون بعد جابجایی جرم میراگر با توجه به قائدهH_2 برای پارامتر هایی که انحراف جابجایی سیستم اصلی را حداقل میکند20
شکل (1-20) ضریب کاهش برای یک TMD بهینه برای حداقل کردن جابجایی سازه اصلی با توجه به قائده H_2 21
شکل (1-21) ضریب تقویت مربوط به تنظیم مختل TMD برای حداقل کردن جابجایی سازه اصلی با توجه به قائده H_2 21
شکل (2-1) نمایی از یک ATMD 35
شکل (2-2) نمایی از یک hybrid ATMD . 36
شکل (2-3) TMD نیمه فعال با سختی 37
شکل (2-4) TMD نیمه فعال پاندولی که از یک میراگر مغناطیسی که از جریان ثابت استفاده کرده است 37
شکل (2-5) نمایی از سیستم کنترل فعال 38
شکل (2-7) نمایی از سیستم چند TMD 40
شکل (2-8) نمایی از سیستم TMD جابجایی 41
شکل (2-9) نمایی از سیستم PTMD 42
شکل (2-10) دیاگرام آزاد نیروهای وارد بر سازه 43
شکل (2-11) نمایی از PTMD 45
شکل (2-12) دیاگرام آزاد جرم مدل PTMD 45
شکل (2-13) پاسخ ارتعاش آزاد مدل شبیه شده 47

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل (2-14) نمایی از سازه یک درجه آزادی و میراگر جرمی تنظیم شده پاندولی 48
شکل (2-15) سیستم معادل TMD جابجایی 52
شکل (2-16) اختلاف فاز برای شرایط تشدید 55
شکل (2-17) اختلاف فاز برای تنظیم حالت تشدید و β=0.9 56
شکل (2-18) اختلاف فاز برای فرکانس های مختلف تحریک و میرایی 10 درصد56
شکل (2-19) اختلاف فاز برای فرکانس های مختلف تحریک و میرایی 5 درصد57
شکل (2-20) ضرائب تقویت جابجایی X برای تغییرات نسبت میرایی و نسبت جرم PTMD59
شکل (2-21) ضرائب تقویت جابجایی Y برای تغییرات نسبت میرایی و نسبت جرم PTMD59
شکل (2-22) ضرائب تقویت جابجایی X با تغییر فرکانس تنظیمی برای نسبت میرایی های مختلف از PTMD 61
شکل (2-23) ضرائب تقویت جابجایی Y با تغییر فرکانس تنظیمی برای نسبت میرایی های مختلف از PTMD 62
شکل (2-24) ضرائب تقویت جابجایی X برای نسبت فرکانس تحریک سازه و تغییرات نسبت میرایی PTMD 62
شکل (2-25) حداقل قله ضریب تقویت جابجایی X برای نسبت میرایی PTMD و تغییرات نسبت جرم 64
شکل (2-26) نسبت فرکانس تنظیم شده بهینه برای نسبت میرایی PTMD و تغییرات نسبت جرم 65
شکل (2-27) نسبت فرکانس تنظیم شده بهینه برای نسبت جرم و تغییرات نسبت میرایی PTMD65
شکل (2-28) حداقل قله ضریب تقویت جابجایی X برای β و〖 ξ〗_d و (m ) ̅ 66
شکل (2-29) ضرائب تقویت جابجایی X برای نسبت فرکانس تحریک سازه ای و چند نسبت فرکانس تنظیم شده67
شکل (2-30) ضرائب تقویت جابجایی Y برای نسبت فرکانس تحریک سازه ای و چند نسبت فرکانس تنظیم شده67
شکل (2-31) پاسخ سازه و PTMD در مقابل تحریک 68
شکل (2-32) نمایی از میراگر های تلاتم کننده و ستون مایع تنظیم شده که با سازه اصلی جفت شده اند. 69
شکل (2-33) پارامتر های اصلی TLD 70
شکل (2-34) آزمایش سختی سنجی 75
شکل (2-35) تغییرات مدول یانگ با دما 76
شکل (2-36) TMD یک درجه آزادی برای یک مد اصلی سیستم 79
شکل (2-37) اثر نسبت ρ/d بر قائده H_2 80
شکل (2-38) اثر نسبت ρ/d بر قائده H_∞ 80
شکل (2-39) پاسخ فرکانسی برای قائده H_2بهینه برای سیستم TMD است برای میرایی صفر و نسبت جرم 0.05 و نسبت ρ/d=.75 81
شکل (2-40) پاسخ فرکانسی برای قائده H_∞ بهینه برای سیستم TMD است برای میرایی صفر و نسبت جرم 0.05 و نسبت ρ/d=.75182
شکل (2-41) مقایسه پاسخ سازه های با تعداد طبقات مختلف برای زلزله السنترو با و بدون TMD 85
شکل (2-42) مقایسه پاسخ سازه های با تعداد طبقات مختلف برای زلزله طبس با و بدون TMD85
شکل (4-1) طیف شتاب و جابجایی زلزله السنترو I-ELC180 105
شکل (4-2) طیف شتاب و جابجایی زلزله طبس . 106
شکل (4-3) طیف شتاب و جابجایی زلزله منجیل 106
شکل (4-4) برش استاتیکی طبقات در ساختمان 15 طبقه با تحلیل استاتیکی خطی108
شکل (4-5) نمایی از مدل سازی ساختمان 15 طبقه در نرم افزار ایتبس108
شکل (4-6) پاسخ تغییر مکان بام ساختمان 15 طبقه تحت زلزله السنترو برحسب سانتی متر است109
شکل (4-7) پاسخ تغییر مکان بام ساختمان 15 طبقه تحت زلزله طبس برحسب سانتی متر است109
شکل (4-8) پاسخ تغییر مکان بام ساختمان 15 طبقه تحت زلزله منجیل برحسب سانتی متر است 110
شکل (4-9) تغییر مکان طبقه میراگر در محل جداساز تحت زلزله با بزرگنمایی 50 116
شکل (4-10) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 14 تحت زلزله طبس برحسب سانتی متر است در ساختمان 15 طبقه 117
شکل (4-11) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 14 تحت زلزله السنترو برحسب سانتی متر است در ساختمان 15 طبقه 118
شکل (4-12) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 14 تحت زلزله منجیل برحسب سانتی متر است در ساختمان 15 طبقه 118
شکل (4-13) مقایسه پاسخ برش پایه ساختمان معمولی با ساختمان 15 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت طبس. 119
شکل (4-14) مقایسه پاسخ برش پایه ساختمان معمولی با ساختمان 15 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت السنترو119
شکل (4-15) مقایسه پاسخ برش پایه ساختمان معمولی با ساختمان 15 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت منجیل120
شکل (4-16) مقایسه پاسخ لنگر پایه ساختمان معمولی با ساختمان 15 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت طبس120
شکل (4-17) مقایسه پاسخ لنگر پایه ساختمان معمولی با ساختمان 15 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت السنترو121
شکل (4-18) مقایسه پاسخ لنگر پایه ساختمان معمولی با ساختمان 15 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت منجیل121
شکل (4-19) مقایسه حداکثر تغییر مکان نسبی همه طبقات نسبت به پایه در ساختمان 15 طبقه در زلزله السنترو122
شکل (4-20) مقایسه حداکثر تغییر مکان نسبی همه طبقات نسبت به پایه در ساختمان 15 طبقه در زلزله منجیل123
شکل (4-21) مقایسه حداکثر تغییر مکان نسبی همه طبقات نسبت به پایه در ساختمان 15 طبقه در زلزله طبس123
شکل (4-22) مقایسه پاسخ تغییر مکان نسبی طبقه 14 ساختمان معمولی با ساختمان 15 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت 3 زلزله124
شکل (4-23) مقایسه حداکثر لنگر پایه تحت زلزله های مختلف در ساختمان 15 طبقه124
شکل (4-24) مقایسه حداکثر برش پایه تحت زلزله های مختلف در ساختمان 15 طبقه125
شکل (4-25) نمایی ازپلان ساختمان 30 طبقه در ایتبس 126
شکل (4-26) نقشه ارتفاع طبقات در نرم افزار127
شکل (4-27) نتایج تحلیل استاتیکی خطی 127
شکل (4-28) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 29 تحت زلزله طبس برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه132
شکل (4-29) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 29 تحت زلزله السنترو برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه132
شکل (4-30) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 29 تحت زلزله منجیل برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه133
شکل (4-31) مقایسه پاسخ تغییر مکان همه طبقات تحت زلزله السنترو برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه133
شکل (4-32) مقایسه پاسخ تغییر مکان همه طبقات تحت زلزله منجیل برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه134
شکل (4-33) مقایسه پاسخ تغییر مکان همه طبقات تحت زلزله طبس برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه134
شکل (4-34) مقایسه پاسخ برش پایه تحت زلزله طبس برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه135
شکل (4-35) مقایسه پاسخ برش پایه تحت زلزله السنترو برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه135
شکل (4-36) مقایسه پاسخ برش پایه تحت زلزله منجیل برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه136
شکل (4-37) مقایسه پاسخ لنگر پایه تحت زلزله طبس برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه 136
شکل (4-38) مقایسه پاسخ لنگر پایه تحت زلزله السنترو برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه 137
شکل (4-39) مقایسه پاسخ لنگر پایه تحت زلزله منجیل برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه 137
شکل (4-40) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 29 تحت زلزله طبس برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه139
شکل (4-41) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 29 تحت زلزله السنترو برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه139
شکل (4-42) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 29 تحت زلزله منجیل برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه140
شکل (4-43) مقایسه پاسخ برش پایه تحت زلزله طبس برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه140
شکل (4-44) مقایسه پاسخ برش پایه تحت زلزله السنترو برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه141
شکل (4-45) مقایسه پاسخ برش پایه تحت زلزله منجیل برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه141
شکل (4-46) مقایسه پاسخ لنگر پایه تحت زلزله طبس برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه142
شکل (4-47) مقایسه پاسخ لنگر پایه تحت زلزله السنترو برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه142
شکل (4-48) مقایسه پاسخ لنگر پایه تحت زلزله منجیل برحسب کیلوگرم است در ساختمان 30 طبقه 143
شکل (4-49) مقایسه پاسخ تغییر مکان نسبی طبقه 29 ساختمان معمولی با ساختمان 30 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2و3 تحت 3 زلزله143
شکل (4-50) مقایسه حداکثر برش پایه ساختمان معمولی با ساختمان 30 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2و3 تحت 3 زلزله144
شکل (4-51) مقایسه حداکثر لنگر پایه ساختمان معمولی با ساختمان 30 طبقه دارای طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2و3 تحت 3 زلزله144
شکل (4-52) نمای ارتفاعی ساختمان 30 طبقه با 9 طبقه میراگر 145
شکل (4-53) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 21 تحت زلزله طبس برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه با 9 طبقه میراگر149
شکل (4-54) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 21 تحت زلزله السنترو برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه با 9 طبقه میراگر149
شکل (4-55) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 21 تحت زلزله منجیل برحسب سانتی متر است در ساختمان 30 طبقه با 9 طبقه میراگر149
شکل (4-56) مقایسه پاسخ برش پایه ساختمان معمولی با ساختمان 30 طبقه دارای 9 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت زلزله طبس برحسب kg150
شکل (4-57) مقایسه پاسخ برش پایه ساختمان معمولی با ساختمان 30 طبقه دارای 9 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت زلزله السنترو برحسب kg150
شکل (4-58) مقایسه پاسخ برش پایه ساختمان معمولی با ساختمان 30 طبقه دارای 9 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت زلزله منجیل برحسب kg150
شکل (4-59) مقایسه پاسخ لنگر پایه ساختمان معمولی با ساختمان 30 طبقه دارای 9 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت زلزله طبس برحسب kg-CM151
شکل (4-60) مقایسه پاسخ لنگر پایه ساختمان معمولی با ساختمان 30 طبقه دارای 9 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت زلزله السنترو برحسب kg-CM151
شکل (4-61) مقایسه پاسخ لنگر پایه ساختمان معمولی با ساختمان 30 طبقه دارای 9 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1و 2 تحت زلزله منجیل برحسب kg-CM152
شکل (4-62) مقایسه حداکثر برش پایه تحت زلزله های مختلف در ساختمان 30 طبقه با 9 طبقه میراگر153
شکل (4-63) مقایسه حداکثر لنگر پایه تحت زلزله های مختلف در ساختمان 30 طبقه با 9 طبقه میراگر153
شکل (4-64) نمای افقی و عمودی از ساختمان 6 طبقه 154
شکل (4-65) مقایسه پاسخ تغییر مکان طبقه 5 تحت زلزله السنترئ برحسب سانتی متر است در ساختمان 6 طبقه با 1 طبقه میراگر158
شکل (4-66) مقایسه پاسخ برش پایه در جهت x ساختمان معمولی با ساختمان 6 طبقه دارای 1 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1 تحت زلزله السنترو در دو جهت برحسب kg 159
شکل (4-67) مقایسه پاسخ برش پایه در جهت y ساختمان معمولی با ساختمان 6 طبقه دارای 1 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1 تحت زلزله السنترو در دو جهت برحسب kg159
شکل (4-68) مقایسه پاسخ لنگر پایه در جهت x ساختمان معمولی با ساختمان 6 طبقه دارای 1 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1 تحت زلزله السنترو در دو جهت برحسب kg-CM160
شکل (4-69) مقایسه پاسخ لنگر پایه در جهت y ساختمان معمولی با ساختمان 6 طبقه دارای 1 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1 تحت زلزله السنترو در دو جهت برحسب kg-CM160
شکل (4-70) مقایسه پاسخ پیچش پایه در جهت x ساختمان معمولی با ساختمان 6 طبقه دارای 1 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1 تحت زلزله السنترو در دو جهت برحسب kg-CM161
شکل (4-71) مقایسه پاسخ پیچش پایه در جهت y ساختمان معمولی با ساختمان 6 طبقه دارای 1 طبقه میراگر کوک شده برای مد 1 تحت زلزله السنترو در دو جهت برحسب kg-CM161
شکل (4-72) مقایسه وجمع بندی حداکثر نیرو های پایه و تغییر مکان تحت زلزله السنترو در دو جهت در ساختمان 6 طبقه با 1 طبقه میراگر162
شکل (4-73) مقایسه وجمع بندی حداکثر نیرو های پایه تحت سه زلزله در یک جهت در ساختمان 6 طبقه با 1 طبقه میراگر163
شکل (4-74)مقایسه حداکثر تغییر مکان های نسبی برای همه طبقات تحت زلزله منجیل در یک جهت در ساختمان 6 طبقه با 1 طبقه میراگر 163
شکل (4-75)مقایسه حداکثر تغییر مکان های نسبی برای همه طبقات تحت زلزله طبس در یک جهت در ساختمان 6 طبقه با 1 طبقه میراگر 164
شکل (4-76)مقایسه حداکثر تغییر مکان های نسبی برای همه طبقات تحت زلزله السنترو در یک جهت در ساختمان 6 طبقه با 1 طبقه میراگر 164
شکل (5-1) مراحل تحلیل های تارخچه زمانی بر روی مدلسازی های مختلف 167
شکل (5-2) اثر طبقه میراگر در ساختمان 15 طبقه در کاهش یا افزایش تغییر مکانهای نسبی طبقه 14 168
شکل (5-3) اثر طبقه میراگر در ساختمان 15 طبقه در کاهش یا افزایش برش های پایه 169
شکل (5-4) اثر طبقه میراگر در ساختمان 15 طبقه در کاهش یا افزایش لنگر های پایه 169
شکل (5-5) اثر یک طبقه میراگر در ساختمان 30 طبقه در کاهش یا افزایش تغییر تغییر مکان های نسبی طبقه 29 170
شکل (5-6) اثر یک طبقه میراگر در ساختمان 30 طبقه در کاهش یا افزایش برش پایه 171
شکل (5-7) اثر یک طبقه میراگر در ساختمان 30 طبقه در کاهش یا افزایش لنگر پایه 171
شکل (5-8) مقایسه حداکثر لنگر پایه در ساختمان 30 طبقه با یک طبقه میراگر 172
شکل (5-9) اثر 9 طبقه میراگر در ساختمان 30 طبقه در کاهش یا افزایش برش پایه 173
شکل (5-10) اثر 9 طبقه میراگر در ساختمان 30 طبقه در کاهش یا افزایش لنگر پایه 173
شکل (5-11) مقایسه حداکثر لنگر پایه در ساختمان 30 طبقه با 9 طبقه میراگر 174
شکل (5-12) مقایسه پاسخ ها در ساختمان 6 طبقه در تحلیل در دو جهت 175
شکل (5-13) مقایسه حداکثر نیرو های پایه تحت سه زلزله در یک جهت در ساختمان 6 طبقه 176
فهرست جداول
عنوانصفحه
جدول( 1-1) پارامتر های بهینه اولیه برای میراگر جرمی 8
جدول (1-2) تابع تبدیل بدون بعد برای تحریک های مختلف و پارامتر های پاسخ 30
جدول (1-3) حل تقریبی بهینه سازی H_∞برای سیستم اصلی با میرایی ناچیز 31
جدول (1-4) نزدیکترین توضیح از H_2 برای تحریک های مختلف و پارامتر های پاسخ 31
جدول (1-5) حل دقیق بهینه سازی H_2 برای سیستم اصلی با میرایی ناچیز 32
جدول (1-6) حل تقریبی بهینه سازی H_2 برای سیستم اصلی با میرایی سازه ای 33
جدول (2-1) مشخصات فیزیکی مدل PTMD شبیه سازی شده 47
جدول (2-2) توضیحات مدل PTMD 52
جدول (2-3) بازه مقادیر پارامتر های قابل کنترل 64
جدول (2-4) پارامتر های بدون بعد PTMD 68
جدول (2-5) مشخصات چند الاستومر 76
چکیده
میراگر های جرمی و اثر بخشی انواع آنها تا کنون به خوبی معرفی شده است. اما از نظر نحوه اجرا و کاربرد هر یک از این انواع ، بسته به نوع سازه، منحصر به فرد می باشند. این نوع میرا گر ها اغلب نیاز به جرمی هنگفت داشته تا بتواند تاثیر گذار باشد. به همین رو، میرا گر های جرمی در سازه های بسیار بلند و پرهزینه توجیه پذیر و قابل اجرا می باشد ولی در دیگر سازه ها لزوما این چنین نمی باشد. هدف از این تحقیق پیشنهاد ایده طبقه میراگر تنظیم شده TSD (Tuned Story Damper)می باشد که یک حالت بهینه از این سیستم است که نه تنها قابل اجرا است بلکه تکنولوژی آن در دست رس بوده و در سازه های متعارف نیز قابل استفاده باشد. در فصل اول این تحقیق به اهداف تحقیق و تئوری پایه میراگر های جرمی پرداخته می شود و در فصل دوم این تحقیق با انواع میراگر های جرمی بروی سیستم یک درجه آزادی آشنا می شویم و به معرفی اجزاء آن پرداخته خواهد شد و نحوه بدست آمدن پارامتر های بهینه برای حالت های مختلف بارگذاری ارائه می شود همچنین به بررسی میزان اثر گذاری هر یک از پارامتر های میراگر جرمی بر روی کارایی آنها پرداخته میشود. در فصل سوم روش تحقیق شرح داده خواهد شد. اما در برخورد با سیستم های چند درجه آزادی و متقابلا تعداد مد های بیشتر که سازه ممکن است تحت هر یک از آنها در زلزله تحریک شود تنظیم میراگر های جرمی با محدودیت هایی مواجه می شود. به منظور بررسی اثر بخشی ایده طبقه میراگر سه سازه با تعداد طبقات 6 ، 15، و 30 مورد تحلیل تاریخچه زمانی قرار گرفتند برای این تحلیل سه رکورد از سه زلزله طبس، السنترو و منجیل انتخاب شد و در نهایت پاسخ های تغییر مکان، برش پایه و لنگر پایه ساختمان های بدون طبقه میراگر و ساختمانهایی که در آنها از طبقه میراگر استفاده شده بود با یکدیگر مقایسه شدند. این مقایسه ها نشان می دهد که طبقه میراگر توانسته است حداکثر لنگر پایه و تغییرمکان ها را در زلزله های با مدت زمان زیاد در حد قابل قبولی کاهش دهد اما در کاهش برش پایه موثر نمی باشد که در دو فصل آخر به طور مفصل به آن پرداخته شده است همچنین نشان داد که کارایی آن برای اهداف متفاوت تغییر خواهد کرد که این اهداف در فصل آخر به طور کامل توضیح داده می شوند.
واژگان کلیدی
میراگر – میراگر جرمی- میراگر فعال- میراگر غیر فعال – میراگر پاندولی – طبقه میراگر
فصل اول
« طرح مسئله »

1-1 مقدمه
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 استفاده 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.
1-2-2 تاریخچه تحقیقات
ایده های اولیه ومفهوم کلی برای کنترل ارتعاش بوسیله جرم ابتدا در سال 1909 توسط شخصی به نام فراهم ارائه شد(frahm 1909)
هدف او کاهش حرکات چرخشی کشتی حول محور طولی آن بود ، و بعد از توسعه اش آن را جاذب ارتعاش دینامیکی نام گزاری کردند(شکل 1-1).
سالها بعد “اورمایندرود و دن هارتوگ ” اولین تئوری که ابزار میرایی را به طور کامل شامل می شد را در سال 1925 ارائه کردند(4) . در کتاب مکانیک ارتعاش دن هارتوگ نحوه محاسبه پارامتر های بهینه برای یک TMD ارائه شده است و مدلی از سازه اصلی که TMD به آن متصل است را با دو درجه آزادی نشان داده است . دن هارتوگ از روش نقاط ثابت استفاده کرد تا تقریب دقیقی برای حل پارامتر های بهینه بدست آورد .
شکل1-2: گزیده کتاب دن هارتوگ
1-2-3 پارامتر های بهینه میراگر :
1- فرکانس طبیعی TMD : f_t
2- نسبت میرای TMD : ξ_t
برای حداقل کردن جابه جایی سازه برای حالتی که میرایی سازه به صفر میل کند و با حداقل کردن منطقی خطا (روش نقاط ثابت) لیستی از پارامتر های بهینه که به وسیله روش نقاط ثابت بدست آمده اند نیز ارائه شده است. که در warburtom 1981 و متن کتاب korenvev and reznikov 1993 آمده اند .
در سال 1996 لیست زیر بر اساس فرمول های زیر ارائه شد .
. جدول 1-1: پارامتر های بهینه اولیه برای میراگر جرمی
در سال 2002 تابع تغییر شکل به وسیله نیشیهارا و آسامی برای بدست آوردن مقادیر بهینه معادله دیفرانسیل حرکت پیشنهاد و ارائه شد (6،7). که روند کلی کار آنها و نتایجی که بدست آورده اند را توسط شکل ها و جداول 1 تا 7 منتخب از مطالعات آنها در پیوست 1 ارائه شده است. اگر سیستم اصلی در معرض ارتعاش خفیف تصادفی قرار بگیرد (یعنی ارتعاشی که دارای فرکانس های مختلف و با دامنه های برابر است)، طراحی TMD بر اساس حداقل سطح زیر نمودار (انتگرال) توان دوم مقادیر قدرمطلق تابع انتقال (تبدیل) است(Crandall & mark (1963)). راه حلی که به درستی به حل پارامتر های بهینه یک TMD با حداقل اختلاف منطقی برای سیستم اصلی غیر میرا نزدیک شده، اولین بار به وسیله واربورتون (Warburton(1982)) و korenev and reznikov(1993) ارائه شد.
در عمل سازه اصلی میرایی غیر صفر دارد. به همین دلیل بسیاری تلاش ها باعث شد راه حل های دقیق و نزدیک شده به پارامتر های بهینه پیدا شود. متاسفانه تاکنون هیچ معادله دقیق ریاضی برای این مسئله شناخته نشده است . فرمول های تجربی برای حداقل سازی منطقی که براساس نتایج بهینه سازی عددی هستند به وسیله lio and ikeda (1978) ارائه شده بودند. درتحقیق های انجام شده توسط اسامی و نیشیهارا (2002)، تقریبهایی به وسیله تکنیک های انحراف و آشفتکی شکل گرفته بود(7).
1-2-4 شکل کلی معادلات پایه TMD غیر فعال:
مدل استاندارد یک سازه الاستیک خطی و یک TMD با رفتار خطی، به صورت مدل دو درجه آزادی نشان داده می شود (شکل1-3و1-4). معادلات حرکت این مدل به صورت زیر ارائه میشود.
معادله (1-1)
شکل 1-4: مدل دو درجه آزادی TMD شکل 1-3: مدل مکانیکی سازه و سیستم TMD در معرض تحریک لرزه ای
که در اینجا U_P (t) تغییر مکان سازه اصلی U_t (t) جابجایی جرم TMD است . هر دو جابجایی به طور نسبی نسبت به پای پی محاسبه شده اند . m_P و c_P و k_P ، به ترتیب جرم مدی ، ثابت میرایی و سختی سیستم اصلی هستند و m_t و c_t و k_t، به ترتیب جرم ، ثابت میرایی و سختی TMD هستند. f(t) نیروی عمل کننده روی سازه اصلی است و u ̈_g (t) شتاب زمین (پی) وm ̃_p جرم مشارکتی سیستم اصلی است .

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید