بررسی میراگر جرمی تنظیم‏ شونده در کنترل غیرفعال پل تحت بار لرزه‏ای قائم

به‏دلیل ضرورت حفظ کاربری پل‏های موجود در زمره شریان‏های حیاتی، بهسازی لرزه ای آن‏ها معمولا با اضافه کردن تجهیزات کنترلی انجام می‏شود. با توجه به نیاز ساخت پل‏های جدید و استفاده از پل‏های ساخته شده که بتوانند راحتی و ایمنی را در مقابل زلزله تامین کنند، استفاده از یکی از این سیستم‏های کنترلی برای کاهش ارتعاشات پل‏ها، یکی از کارآمدترین روش‏ها برای کاهش پاسخ سازه و بالا‏بردن ایمنی سازه و قابلیت استفاده از آن است. میراگرهای جرمی تنظیم‏شونده نوع متداولی از این تجهیزات هستند که با تغییر شکل مودهای ارتعاشی سیستم می‏توانند به کاهش پاسخ‏های دینامیکی پل منجر شوند. نکته‏ی قابل توجه این است که این نوع میراگر بیشتر در مقابل باد کارایی داشته و در استفاده از آن در مقابل تحریکات لرزه‏ای با وجود موفقیت‏های به دست آمده در مطالعات موردی هنوز محققین به توافق واحدی نرسیده‏اند و این مساله همچنان نیازمند مطالعه و تحقیق است. در پایان‏نامه ی حاضر کارایی این نوع میراگر در کاهش ارتعاشات قائم پل تحت اثر شتابنگاشت های قائم زلزله بررسی می‏شود. برای طرح ویژگی‏های دینامیکی این تجهیزات مساله را در قالب بهینه‏یابی فرمول‏بندی نموده و با روش‏های فرا‏ابتکاری الگوریتم‏های ژنتیک، جست و جوی ذره‏ی باردار، جست و جوی ذره‏ی باردار اصلاح شده و الگوریتم خفاش به حل آن می‏پردازد. از آن‏جا که سیستم حاصل شامل میرایی غیرکلاسیک می‏باشد برای تحلیل آن کاربرد روش‏های گام به گام عددی الزامی بوده و برنامه نویسی شده‏ ، که برای این منظور از نرم افزار matlab استفاده شده‏است. تحلیل برای چند مدل ساده شده از پل‏های پیش‏ساخته انجام گرفته‏است. در فصل اول مطالعه‏ی مختصری از تاریخچه ارتعاشات ارائه شده‏است. فصل دوم به تاریخچه‏ی میراگرهای جرمی و معادلات مربوطه و نیز کاربرد آن در کنترل ارتعاشات پل‏ها پرداخته می‏شود. در فصل سوم مساله‏ی بهینه‏سازی و روش‏های بهینه‏سازی مختلف به کار برده شده در این مطالعه که عبارتند از الگوریتم‏های ژنتیک، جست و جوی ذره‏ی باردار، جست و جوی ذره‏ی باردار اصلاح شده و الگوریتم خفاش، بیان می‏شود. فصل چهارم به معرفی زلزله‏های انتخابی و مدل‏های به کار رفته، نحوه ی مدل‏سازی و فرمول‏بندی مساله اختصاص دارد. در فصل پنجم نتایج به دست آمده از الگوریتم‏های بهینه‏سازی و تحلیل‏های تاریخچه زمانی شتابنگاشت‏های قائم زلزله‏ها ارائه می‏شود. کارایی الگوریتم‏های بهینه‏سازی در حل این مساله بررسی و همچنین مقایسه‏ی کارایی میراگرهای چندگانه در مقابل میراگر تک انجام می‏شود. کاربرد این نوع میراگر در مدل‏های پل با پریودهای غالب متنوع بررسی شده و به مطالعه‏ی عملکرد آن برای مدل‏های با میرایی‏های ذاتی متنوع پرداخته می‏شود. همچنین برای بررسی دقیق تر تحلیل در مورد کاربرد میراگر جرمی روی مدل های تیر، تحلیل های چندتکیه گاهی با شتابنگاشت های غیریکنواخت انجام می شود. نتایج به دست آمده در تحلیل‏ها نشان می‏دهد به کارگیری میراگر چندگانه نسبت به میراگر تک در کنترل پاسخ مودهای بالاتر نوسان، برتری دارد. اگرچه پارامتر نسبت جرمی با افزایش کارایی میراگر نسبت مستقیم دارد، در مدل‏های تیر چینش و تعداد میراگرها روی تیر در بهبود عملکرد آن تاثیر قابل اهمیتی دارد. به طوری که استفاده از یک و دو میراگر جرمی تغییرمکان قائم تیر را از 8 درصد تا 48 درصد کاهش می دهد. همچنین با افزایش پریود غالب مدل‏ها کارایی میراگرها بهبود می یابد و نیز هرچه میرایی ذاتی سازه افزایش یابد، کارایی میراگر کاهش می یابد.