کنترل غیر فعال و نیمه فعال سازه ها به کمک میراگرهای اصطکاکی

به کارگیری میراگرهای اصطکاکی به دلیل هزینه پایین تولید، حساسیت کم به اثرات محیطی و عدم نیاز به جایگزینی پس از وقوع زلزله، یکی از بهترین روش های ارتقاء رفتار لرزه ای ساختمان های موجود و طراحی بهینه ساختمان های جدید محسوب می شود. در عین حال، میراگرهای اصطکاکی دارای نقاط ضعفی نیز هستند. این میراگرها پیش از شروع لغزش تنها دارای سختی بوده و انرژی ورودی به سازه را مستهلک نمی کنند. به همین دلیل در زلزله های خفیف و متوسط به علت عدم لغزش دو سر میراگر نسبت به یکدیگر، بهبودی در عملکرد سازه ایجاد نمی شود. تغییر شکل های ماندگار میراگرهای اصطکاکی پس از وقوع زلزله، باعث خارج شدن ساختمان از وضعیت اولیه خود می شود. بازگرداندن سازه به وضع اولیه، هزینه بر و مشکل است. معایب فوق مرتبط با طبیعت غیر فعال میراگر بوده و تنها با هوشمندسازی مرتفع می شود. در این پژوهش، یک میراگر اصطکاکی هوشمند نوین با نام میراگر اصطکاکی تنظیم شونده هوشمند و یا به اختصار آتشه معرفی می گردد. آتشه این قابلیت را دارد که به صورت هوشمندانه، بار لغزش خود را با استفاده از بازخورد پاسخ های لرزه ای تغییر دهد. بدین ترتیب سازه کمترین میزان آسیب را در طول زلزله با شدت های مختلف تجربه می کند. وجه تمایز آتشه با میراگرهای پیشین، توانایی این میراگر در تولید بارهای آستانه لغزش بزرگ جهت کنترل انواع سیستم های سازه ای و مکانیکی به شیوه ای قابل اعتماد می باشد. علاوه بر قابلیت اعتماد، آتشه از لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه است. عملکرد آتشه مشابه عملکرد ترمزهای هوشمند خودروهای مدرن بوده و این میراگر از نیروی هیدرولیک برای تنظیم بار آستانه لغزش بهره می گیرد. آزمایش های بارگذاری چرخه ای دینامیکی در فرکانس های متعدد برای بررسی رفتار هیسترزیس آتشه صورت گرفت. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که آتشه توانایی اجرای انواع الگوریتم های کنترل را داشته و می تواند بار لغزش خود را در مدت زمان کوتاه و قابل قبولی تغییر دهد. همچنین نتایج حاکی از عدم وابستگی رفتار هیسترزیس آتشه به فرکانس بارگذاری می باشد. طراحی و نحوه به کارگیری میراگر آتشه احتمال عدم عملکرد صحیح سیستم را به حداقل می رساند. آتشه می تواند مشابه یک میراگر غیرفعال نیز رفتار کند. تغییرات بار لغزش میراگر آتشه در فرکانس های مختلف در حالت غیر فعال نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که تغییرات بار لغزش در سیکل های متوالی برای حالت غیر فعال نیز در محدوده مجاز قرار دارد.