مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

کاهش ارتعاشات ساختمان‏های بلند در برابر باد با استفاده از قابلیت خودکنترلی و سیستم اینرتر

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری سازه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
3 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خورموج، خورموج، ایران
10.22065/jsce.2026.552236.3839
چکیده
در این تحقیق، از ترکیب ایده خودکنترلی و دستگاه اینرتر برای کاهش ارتعاشات ناشی از باد در سازه‏های بلند استفاده شد. برای ایده خودکنترلی، بخشی از سازه اصلی در قسمت فوقانی از آن جدا شده و به عنوان جاذب ارتعاش دینامیکی فرض شد. دستگاه اینرتر بین جاذب ارتعاش و سازه اصلی وصل گردید. هدف کنترل به نحوی تعریف شد که ارتعاش سازه اصلی و زیرسازه، به‏طور همزمان کاهش یابد. مثالی از ساختمان بلند ارائه شد و پاسخ آن با مدل چند درجه آزادی و روش ارتعاشات تصادفی تعیین گردید. پاسخ سازه در چهار حالت کنترل نشده، کنترل شده با میراگر جرمی تنظیم شونده (TMD) و سازه دارای زیرسازه با و بدون اینرتر، تعیین شد. برای سازه کنترل نشده، شتاب عرضی سازه بیش از حد آسایش ساکنین بود. استفاده از TMD نقش موثری در کاهش ارتعاشات سازه داشت. مقدار کاهش شتاب برای TMD با نسبت جرمی 1%، 48 درصد بود. با این حال، استفاده از TMD، مستلزم افزودن جرم اضافی به سازه و اشغال بخش مهمی از فضای ساختمان برای جادادن به TMD و دامنه ارتعاشی آن است. برای سیستم خودکنترلی در حالت بدون اینرتر، عملکرد سیستم تابع نسبت جرمی زیرسازه بود. برای زیرسازه با نسبت جرمی 6 درصد، شتاب سازه 52 درصد کاهش یافت. با اضافه شدن اینرتر به سیستم خودکنترلی، دامنه ارتعاشی سازه و زیرسازه کاهش بیشتری داشت و عملکرد سیستم ارتقاء یافت. برای مثال، برای زیرسازه با نسبت جرمی 6 درصد و اینرتر با نسبت‏ ارتفاعی 10 و اینرتنس 30 درصد، شتاب سازه 56 درصد کاهش داشت. روش پیشنهادی که همزمان از مزیت‎های سیستم خودکنترلی و دستگاه اینرتر بهره می‎برد، محدودیت‎های TMD را نداشته و قادر به کنترل مطلوب ارتعاشات سازه و تامین معیارهای آسایش ساکنین است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Reducing vibrations of tall buildings against wind loads using self-control ability and inerter system

نویسندگان English

Ali Shayeghi 1
Houshyar Eimani Kalehsar 2
Namat Khodaie 3
1 Ph.D. Candidate in structural engineering, Engineering Faculty, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Associate Professor, Civil Engineering Department, Engineering Faculty, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 Assistant Professor,, Civil Engineering Department, Islamic Azad University Khormuj Branch,, Khormuj, Iran
چکیده English

In this research, the combination of self-control ideas and inter are used to reduce wind-induced vibrations in tall buildings. The self-control idea was implemented by isolating a part of the main structure in its upper part as a dynamic vibration absorber (DVA), and the inerter device was installed between the DVA and the main structure. An example of a tall building is presented and its response was determined using a multi-degrees-of-freedom (MDOF) model with the random vibration method. The response of the uncontrolled state and three controlled conditions including the structure equipped with tuned mass damper (TMD) and the structure with substructure with and without inerter was determined. For the uncontrolled structure, the crosswind acceleration exceeded the occupant comfort level. The TMD played an effective role in reducing the structural vibrations. The acceleration reduction for a mass ratio of 1% was 48%. However, TMD’s use requires adding additional mass to the structure and allocating a valuable part of the building to accommodate the damper and its vibration amplitude. For the self-control system, in the case without inerter, the system performance was a function of the mass ratio of the substructure. For instance, the acceleration reduction for th mass ratio 6%, was 52%. By adding inerter, the vibration amplitude of the structure and substructure was further reduced and the system performance was improved. For example, the acceleration for the substructure with a mass ratio of 6% and the inerter with height and inertance ratios of 10 and 30% reduced by 56%. The proposed system, which simultaneously benefits from the advantages of the self-control system and the inertia device, and has not limitations of TMD, is capable of optimally controlling the vibrations of the structure and meeting the occupants comfort criteria.

کلیدواژه‌ها English

Self-control ability
Inerter System
Tuned mass damper (TMD)
Crosswind vibration
Vibration control

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 13 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 17 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 19 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 13 خرداد 1405