بخشی از مقاله
چکیده
یک روش جدید طراحی میراگر مایع دو طرفه که موجب کاهش واکنشهاي بادي ساختمان بلند میگردد، به عنوان یک راهنماي سریع براي مهندسین سازه ارائه گردیده است. این میراگر مایع دو طرفه، میراگر ستونی مایع تنظیم شده - TLCD - که در آن مایع از طریق لوله U شکل حرکت میکند را با میراگر تلاطمی تنظیم شده - TSD - که در آن مایع، درون یک محفظه به دو جهت عمودي حرکت میکند، ترکیب مینماید.
ابعاد میراگر، مثل طول ستون مایع افقی و ضخامت TLCD، پهناي TSD و ارتفاع مایع با توجه به شرایط تنظیم نوسانات طبیعی حرکت مایع در میراگر تعیین میشود. روش طراحی، یک فرایند آزمون و خطا براي رفع محدودیتهاي هندسی - یعنی حداکثر فضاي نصب میراگر - و فاکتورهاي واکنشی کنترل شده مختلف - عملکرد کاهش لرزش - است. نمونه طراحی میراگر در این مقاله براي نصب در یک مجتمع مسکونی 64 طبقهاي که بتون ارمه در آن بکار رفته بود، نشان داده شده است.
-1 مقدمه
میراگرهاي جرمی تنظیم شده - TMD - و میراگرهاي مایع تنظیم شده - TLD - دستگاههاي منفعل جاذب انرژي هستند که به منظور حل مشکلات لرزشی ناشی از باد براي سازههاي بلند معرفی شدهاند. اخیرا، TLDها بخاطر مزایایی که نسبت به TMDها دارند، در چندین سازه نصب شدهاند. ساخت و نگهداري TLDها آسان است. میراگرهاي تلاطمی تنظیم شده - TSD - که نوعی از TLDها محسوب میشوند، از حرکت تلاطمی مایع در محفظههاي مکعبی یا استوانهاي استفاده میکنند.
بخش کوچکی از کل مایع در TSDها - یعنی مایع نزدیک به یک سطح آزاد - در حرکت تلاطمی نقش دارد. براي افزایش ایفاي نقش مایع، میراگرهاي ستونی مایع تنظیم شده - TLCD - پیشنهاد میشوند. TLCDها متشکل از محفظههاي U شکلی هستند که بخشی از حجم آنان با مایع پر شده است. وقتی یک ساختمان داراي TLCD دچار تکانش میشود، کل مایع بصورت نوسانی درون محفظههاي U شکل به حرکت درآمده، انرژي را پخش نموده و میرایی لزجی مناسبی تولید مینماید.
به منظور کاهش واکنشهاي ساختمانها به باد، یک فرمول ماتریس انتقال براي سازهها با استفاده از TLCDها و میراگرهاي جرمی/ستونی مایع تنظیم شده تدوین شده است. اکثر دستگاههاي منفعل جاذب انرژي به منظور فرونشانی لرزشهاي ناشی از باد در یک محور، نصب میشوند، چرا که طرح آن بصورت مستطیل باریک است تا ساختمان عمدتاً لرزش کمی داشته باشد.
با این حال، لرزش در دو جهت عمودي میتواند مخصوصاً براي ساختمانهاي داراي پلان مربعی شکل اتفاق بیافتد. علاوه بر این، ساختمانهاي بلند به خاطر پدیده بافتینگ - buffeting - غالبا در محور عمود بر جهت باد میلرزند. با اینکه ساختمانها بطور همزمان در دو جهت نمیلرزند، تغییر مسیر باد ممکن است نیاز به نصب لرزهگیر در دو جهت عمود را پدید آورد. عملاً دو میراگر مجزا در دو جهت عمودي مورد نیاز هستند تا واکنشهاي ساختمان مرتفع را کنترل نمایند، اما نصب آنها نیازمند میزان قابل توجهی از هزینه و فضا میباشد. در نتیجه، یک ضرورت و نیاز عملی/اقتصادي به یک میراگر دو جهته وجود داشته است.
استفاده از یک TSD با پلان مستطیلی به منظور کنترل لرزش در دو جهت عمودي پیشنهاد شد. Tait و همکارانش - 2008 - بطور تجربی، استقلال میان دو حرکت تلاطمی مایع عمودي را در TLD مستطیلی و لرزش دو جهته تائید کردند. Zhang و همکاران - 1993 - نیز یک میراگر مایع را براي فرونشانی واکنش دو جهته با استفاده از محفظه مایع لولهاي شکل پیشنهاد کردند. Tamura و همکاران - 1995 - به بررسی اثر کنترل لرزش TLDهاي استوانهاي پرداختند که در دو جهت عمودي پلان ساختمان حاصل میشود.
Heo و همکاران او - 2009 - یک TLCD متصل به ساختمان اصلی را ارائه دادند که داراي فنر و ضربهگیر1 است و به عنوان یک TMD در جهت عرضی حرکت مایع، عمل مینماید. Lee و همکاران - 2011 - یک میراگر تلاطمی ستونی مایع تنظیمشده 2 - TLCSD - را پیشنهاد دادند که هم به عنوان TLCD و هم TSD در دو جهت عمودي عمل میکند.
از تست میز لرزان3 براي شناسایی ویژگیهاي دینامیکی TLCSD استفاده شد. اخیراً، Min و همکاران - 2014 - از طریق آزمایش، عملکرد کنترلی میراگر جرمی مایع تنظیم شده دو جهته را که در یک ساختمان 5 طبقه نصب شده بود، تائید کردند. نسبت فرکانس تنظیم بهینه و نسبت میرایی بهینه در ابتدا براي کاربرد TMD تائید و سپس براي TLD مورد مطالعه قرار گرفت. - 1998 - Chang and Qu فرمولهاي تحلیلی یکپارچهاي را براي فرکانسهاي تنظیم بهینه و نسبتهاي میرایی معادل براي جذبکنندههاي دینامیکی منفعل شامل TLD استخراج نمودهاند.
مطالعه - Park and Min - 2012 به شکل بهینه جاذب لرزش ستون مایع - LCVA - براي کنترل لرزش یک ساختمان SDOF با استفاده از ویژگیهاي بهینه شده پیشنهادي Chang and Qu - 1998 - پرداخته بود. در این مطالعه، بر مبناي قانون تنظیم بهینه که Chang و Qu براي تکانش بادي وضع نمودند، روش طراحی بهینه LCVA با تاکید بر نسبت مایع U شکل پیشنهاد میشود. Wu و همکاران - 2005 - راهنماي سودمندي را براي طراحی TLCD براي سازههاي SDOF داراي میراگر و تحت نویز سفید بارگذاري بادي تهیه کردند.
این مطالعه، روش طراحی میراگر مایع دو جهته - میراگر مایع ترکیبی از TLCD و - TSD را براي کاهش لرزشهاي انتقالی ساختمان که توسط باد در دو مسیر قائم ایجاد میشود، ارائه مینماید. این روش طراحی، یک فرایند آزمون و خطا به منظور رفع محدودیتهاي هندسی و هدفگیري فاکتورهاي واکنشی کنترل شده است. براي آنکه راهنماي طراحی را در اختیار مهندسین طراحی ساختمان قرار دهیم، رابطه میان کاهش واکنشهاي ساختمانی و نسبت میرایی مستقیما در فازهاي طراحی بکار رفتهاند. یک نمونه طراحی عملی براي کاهش واکنش بادي برج مسکونی 64 طبقهاي بتون ارمهاي ارائه شده است.
-2 مبحث دینامیکی میراگر مایع دو طرفه
ترکیببندي میراگر مایع دو طرفه در شکل 1 نشان داده شده است. میراگر داراي یک مقطع عرضی مشابه TLCDهاي عادي است و پهناي آن باعث جایگیري مایع تلاطمی میشود. این میراگر از دو ستون مایع عمودياش به عنوان میراگر تلاطمی تنظیم شده - TSD - استفاده میمند تا واکنش عمودي یک ساختمان مرتفع را کنترل کند. x و y به ترتیب نشانگر جهتTLCD و TSD هستند. بر اساس شکل 2، چهار پارامتر طراحی میراگر عبارتند از: Lh - طول ستون مایع افقی - ، h - ارتفاع مایع - ، t - ضخامت - TLCD، و Lw - پهناي . - TSD
