مطالعه، طراحی و شبیه سازی سیستم میراگر جرمی فعال مورد استفاده برای کاهش تنش در المان های سازه ای ساختمان مرتفع نمونه

کنترل فعال ارتعاشات به عنوان یک مبحث علمی در شاخه های مهندسی کنترل، مکانیک، عمران، هوافضا و مکاترونیک به طور جدی دنبال می شود. تکنیک های مهار ارتعاشات پیوسته در حال تحول و بهبود می باشند. از کاربردهای مهم این رشته، جلوگیری از اثرات نامطلوب ارتعاش بر سازه ها است. میراگرهای جرمی فعال به عنوان راهکاری نوین در زمینه مهار ارتعاشات به ویژه در کاربردهای مهندسی عمران برای سازه های مرتفع شناخته شده است. این سیستم ها با بهره گیری از یک منبع انرژی خارجی به کمک ادوات تولید نیرو و مجتمع شده با واحد مانیتورینگ و کنترل، حسگرها و سازه، همزمان با تحریک وارده به سازه واکنش نشان داده تا رفتار سازه از لحاظ کارایی و آسایش افراد بهبود یابد. در این پایان نامه رویکردی سیستماتیک برای طراحی یک سیستم میراگر جرمی فعال ارائه شده است. طراحی این سیستم شامل تعیین مشخصه های سیستم مرتبط با کارکرد کنترل فعال بوده و از آوردن طراحی جزئیات مکانیکی و الکتریکی محض اجتناب شده است. هدف از طراحی این سیستم کاهش تنش در المان های تشکیل دهنده سازه و جابجایی طبقات و درنتیجه جلوگیری از ناپایداری سازه مرتفع است. بنابراین خطر تخریب سازه با استفاده از این سیستم برطرف خواهد شد. این معیار معادل با کاهش جابجایی طبقه آخر در حضور تحریک براساس مراجع، تعریف گردیده است. در ابتدا توصیف و تمایز سیستم کنترل فعال نسبت به سایر روش های موجود مطرح گردیده و نوع تحریک به صورت ارتعاشات پایه سازه یا زلزله معین شده است. این سیستم برای مهار ارتعاشات تنها در یک راستای موازی با سطح زمین طراحی شده و دو سازه با مقیاس کوچک وبزرگ برای شبیه سازی درنظر گرفته شده اند. پس از ارائه روش های مدلسازی سازه، کاهش مرتبه مدل و شناسایی پارامترهای مدل فضای حالت آن، با توجه به مکانیزم پیشنهادی امکانات موجود از لحاظ تولید نیروی کنترلی و نوع عملگر مورد بررسی قرار گرفته و کارایی طرح میراگر با دو سیستم الکتروموتوری و الکتروهیدرولیکی آنالیز شده است. بدین منظور از شبیه سازی همزمان و یکپارچه نرم افزار متلب برای بخش پردازش داده و کنترل همراه نرم افزار آدامز برای بخش تحلیل المان محدود رفتار ارتعاشی سازه استفاده شده است. این مطالعه نشان می دهد که سیستم کنترل فعال ارتعاشات طراحی شده قادر به کاهش بیشینه دامنه نوسانات جابجایی سازه به حدود نصف نسبت به حالت بدون کنترل می باشد. همچنین استفاده از عملگر الکتروموتوری علاوه کارایی بالاتر، مقرون به صرفه نیز می باشد. بنابراین در مواردی مانند سازه مقیاس کوچک که انرژی لازم توسط عملگر الکتروموتوری قابل تامین باشد، استفاده از آنها ترجیح داده می شود.