بهینه سازی میراگر جرمی تنظیم شده برای کاهش ارتعاشات ساختمانهای بلند در برابر زلزله با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه

امروزه ساخت و بهره برداری از ساختمانهای بلند در سراسر دنیا جهت مقاصد مختلف بسرعت رو به گسترش است. یکی از پرکاربردترین روشها برای کاهش لرزش سازه های بلند در برابر زلزله استفاده از میراکننده های جرمی تنظیم شده (tmd) می باشد. هدف از اجرای این پروژه، دستیابی به رابطه ای جهت بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی تنظیم شده برای کاهش ارتعاشات سازه های بلند در برابر زلزله با درنظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه است. ابتدا مدلسازی دو ساختمان بلند 40 و 20 طبقه با فرض سازه متقارن و بصورت دوبعدی انجام می شود. سه نوع خاک در این تحلیل مورد بررسی قرار می گیرد: خاک نرم، خاک با سختی متوسط (خاک متوسط) و خاک سخت. حالت چهارم سیستم با پایه ثابت است. نسبت جرمی، نسبت میرایی و نسبت فرکانسی یا جرم، سختی و میرایی tmd پارامترهای طراحی بشمار میروند. بهینه سازی برای سه تابع هدف انجام می شود: کاهش جابجایی ماکزیمم سازه، کاهش شتاب ماکزیمم سازه و کاهش ترکیب جابجایی و شتاب سازه بطور همزمان. بکمک دو الگوریتم هوشمند، یعنی کلونی مورچه ها (aco) و کلونی زنبورها (abc) پارامترهای بهینه tmd برای 18 زلزله از حوزه دور بدست می آید. تحلیل تاریخچه زمانی بکمک روش نیومارک برای دو سازه و این زلزله ها انجام می گردد. سپس برای هر تابع هدف روابط مناسب برای نسبت جرمی، نسبت میرایی و نسبت فرکانسی tmd پیشنهاد شده و ضرایب آنها بکمک روشهای برازش منحنی بدست می آید. سپس برای هر تابع هدف روابط بدست آمده جهت طراحی tmd برای سه سازه 40، 20 و 15طبقه و برای چهار حالت مختلف خاک بکار گرفته شده و نتایج بدست آمده با سایر روابط مذکور در مراجع دیگر مقایسه می گردد. علاوه بر استفاده از 18 زلزله پیشین، از 13 زلزله جدید نیز جهت آزمون روابط پیشنهادی استفاده و نتایج بدست آمده با سایر روابط مذکور در مراجع دیگر مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که کارایی tmd برای کاهش جابجایی ماکزیمم در اغلب موارد بیشتر از کاهش شتاب ماکزیمم است. بررسی روابط بدست آمده برای کاهش جابجایی ماکزیمم یا کاهش همزمان جابجایی و شتاب نشان می دهد که tmd پیشنهادی در بیشتر از 90% موارد زلزله ها بخوبی موجب کاهش جابجایی ماکزیمم سازه و جابجایی نسبی طبقات می گردد. همچنین بررسی روابط بدست آمده برای کاهش شتاب ماکزیمم کاهش قابل توجهی را در بیش از 90% موارد زلزله ها در شتاب ماکزیمم سازه نشان میدهد. همچنین مقایسه نتایج با مراجع دیگر نشان میدهد که روابط پیشنهادی در بیش از 70% موارد زلزله ها بهتر یا مساوی روابط دیگر در کاهش تابع هدف عمل می کند. مقایسه سازه با و بدون اثرات خاک نشان میدهد که نادیده گرفتن اثرات خاک می تواند موجب خطای زیادی (در اغلب موارد برآورد بیشتر) در محاسبه فرکانسهای طبیعی سازه، فرکانس تنظیمی tmd و درنتیجه پاسخ سازه به بارهای زلزله گردد. این بررسی برای محققان در درک و طراحی بهتر میراگرهای جرمی برای ارتعاشات زلزله می تواند بخوبی راهگشا می باشد.