محمود عدالتی

بتدریج ثابت شده است که استفاده از روش‌های مختلف کنترل سازه، ابزاری مؤثر برای محافظت سازه‌ها در برابر زلزله است. این روش‌ها نه تنها در تعدیل و کاهش نیروهای زلزله عملکرد مؤثری دارند بلکه به همین اندازه در کنترل ارتعاشات نامطلوب سازه‌ها بر اثر دیگر تحریک‌های دینامیکی ناشی از باد و ... نیز مفید هستند. افزون بر آن، چند عامل دیگر نیز وجود دارند که در سال‌های اخیر ظهور کرده‌اند و نیازمند کنترل پاسخ سازه‌ای هستند. این عوامل شامل افزایش انعطاف‌پذیری سیستم‌های سازه‌ای، افزایش سطح ایمنی، سطح عملکرد اجباری و ملاحظات اقتصادی هستند. زمانی که یک سازه با تحریک دینامیکی شدید روبرو می‌شود سختی سازه و مکانیزم‌های مستهلک کننده‌ی انرژی بر روی پاسخ سازه در برابر تحریک دینامیکی اثر می‌گذارند. افزودن بر سختی جانبی سازه، در بسیاری از موارد غیر اقتصادی و مشکل است. از سوی دیگر، کنترل ارتعاش با روش افزایش سختی، سبب افزایش خسارات غیر سازه‌ای در اثر تغییرمکان‌های بزرگ و شتاب‌های زیاد می‌شود. بنابراین برای کنترل ارتعاشات در سازه‌ها توجه پژوهشگران به افزایش میرایی با فن‌های مختلف معطوف گردیده است. سازه‌های فولادی دارای ارتعاش بیشتر و میرایی کمتر نسبت به دیگر سازه‌ها (به ویژه سازه‌های بتن آرمه) هستند. در این پایان‌نامه از میراگر ستون مایع تنظیم شونده فعال (ATLCD) برای کنترل ارتعاش سازه‌ها و افزایش میرایی استفاده شده است. برای محاسبه‌ی نیروی کنترل از الگوریتم سیستم کنترل کننده منطق فازی بهره برده می‌شود. یکی از مباحث مهم در این پایان‌نامه، مدل‌سازی میراگر ستون مایع تنظیم شونده در نرم افزار (SAP) سپ می‌باشد. با توجه به حرکت مایع و میرایی غیر خطی ایجاد شده توسط میراگر، پارامترهای میراگر ستون مایع تنظیم شونده (TLCD) به پارامترهای میراگر جرمی تنظیم شونده (TMD) تبدیل شده است. سه سازه‌ی 10، 15 و 20 طبقه‌ی فولادی با قاب خمشی به صورت سه بعدی در نرم‌افزار سپ مدل‌سازی شده‌اند. به دلیل ماهیت غیر خطی بودن کنترل کننده فازی، این سیستم در محیط سیمولینک نرم‌افزار متلب کدنویسی و مدل‌سازی شده است. به همین دلیل معادلات حرکت سازه در فضای حالت برای نرم‌افزار متلب کدنویسی شده است. برای این کار ماتریس‌های جرم، میرایی و سختی از نرم‌افزار سپ استخراج شده‌اند. در این پژوهش تنها از نسبت جرمی 4% برای تمام سازه‌ها استفاده شده، اما ستون‌های میراگر در دو حالت با ستون قائم (90 درجه) و ستون مایل (45 درجه) در نظر گرفته شده است. از چهار شتاب‌نگاشت زلزله بدون مقیاس، گلباف، کرمان، کوبه و نورثریچ و سه بارگذاری هارمونیک سینوسی با فرکانس‌های تنظیم شده با سه سازه مورد مطالعه استفاده شده است. برای مقایسه نتایج، حداکثر جابجایی طبقه آخر سازه‌ها، حداکثر جابجایی طبقات و حداکثر شتاب طبقه بام در حالت غیر فعال و فعال آورده شده است. در پایان برای بررسی زمان آرامش سازه‌ها از نمودار جابجایی طبقه‌ی بام، ناشی از بارگذاری هارمونیک سینوسی، استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که کارایی و عملکرد میراگر ستون مایع تنظیم شونده غیر فعال به زلزله وارده وابستگی زیادی دارد و ممکن است در بعضی از شتاب‌نگاشت‌های زلزله کارایی خود را از دست بدهد. از اینرو با اعمال نیروی کنترل فعال، عملکرد میراگر ستون مایع تنظیم شونده بهبود یافته و پاسخگوی محدوده‌ی بیشتری از شتاب‌نگاشت‌های زلزله می‌باشد. کمترین میزان کاهش جابجایی برای سازه‌ی 10 طبقه، 97/15 درصد و بیشترین کاهش جابجایی آن 50/70 درصد است. کمترین میزان کاهش جابجایی برای سازه‌ی 15 طبقه حدود 45/8 درصد و بیشترین کاهش جابجایی در این سازه برابر 56/73 درصد می‌باشد. سرانجام کمترین و بیشترین میزان کاهش جابجایی برای سازه‌ی 20 طبقه به ترتیب 69/10 درصد و 72/69 درصد هستند.