بررسی اثرات استفاده از میراگر مایع هماهنگ شده ‏‎(tuned liquid damper-tld)‎‏در کاهش پاسخ لرزه ای سازه های چند درجه آزادی

از اوائل دهه اخیر، سیستم کنترل غیرفعال جدید در زمینه کاهش ارتعاشات سازه ها مطرح شده که میراگر مایع هماهنگ شده ‏‎(tuned liquid damper)‎‏ یا اختصارا ‏‎tld‎‏ نامیده می شود. اساس کار آن بر مبنای استهلاک انرژی وارده به سازه (ناشی ازدیاد، زلزله و...) توسط تلاطم مایع کم عمقی در درون یک یا چند مخزن است که در بالای سازه نصب می گردد. عمق ولزجت مایع و همچنین ابعاد و تعداد تانکها به منظور رسیدن به درصد استهلاک بهینه بطرز مناسبی انتخاب می شود بنحویکه جرم مایع در حد 1 تا 2 درصد جرم مود اول سازه باشد. از جمله مزایای استفاده از ‏‎‎tld‎‏، هزینه اندک ساخت، نصب، بهره برداری و تعمیرات؛ موثربودن در کنترل ارتعاشات حتی با دامنه کم و قابلیت کنترل ارتعاشات سازه در جهات مختلف را میتوان نام برد. در این پایان نامه، ابتدا انواع روشهای کنترل ارتعاش در سازه ها به اختصار بیان شده و مروری اجمالی بر تحقیقات انجام گرفته در زمینه ‎tldصورت گرفته است. سپس معادلات اساسی حاکم بر حرکت تلاطمی مایع درون تانک مستطیلی تحت تحریک افقی استخراج شده و انواع میرائی ناشی از تلاطم مایع مورد بررسی قرار گرفته است. نیروی اندر کنش بین ‎tld و سازه، یعنی برش پایه ‎tld ، ناشی از اختلاف فشار مایع بر دیواره های انتهائی تانک بوده که فشار بصورت هیدرودینامیکی محاسبه شده است. همچنین فرکانس طبیعی تلاطم برای تحریک دلخواه مثل زلزله بصورت لحظه ای محاسبه می گردد. مدل عددی برای احتساب پدیده شکست موج در دامنه های تحریک بزرگ اصلاح شده و این اثر نیز لحاظ شده است. حرکت تلاطمی مایع و اندرکنش ‎tld با سازه بوسیله یک برنامه کامپیوتری توسط نگارنده شبیه سازی شده است به اینصورت که معادلات اساسی تلاطم مایع که معادلات دیفرانسیل جزئی غیر خطی کوپله می باشند، به تعدادی معادلات دیفرانسیل معمولی گسسته سازی شده و با معادلات اندر کنش ‎tld و سازه تلفیق می شوند. سپس دستگاه معادلات توام حاصله بصورت عددی و به روش رانگ - کوتا - گیل در هر گام زمانی حل شده و رقوم و سرعت افقی ذره در سطح آزاد مایع و همچنین پاسخ جابجایی سازه در هر لحظه تحت تحریک دلخواه تعیین می گردد. از مقایسه پاسخ جابجایی سازه در حالات باوبدون ‎tld ، میزان تاثیر استفاده از ‎tld مشخص می گردد. نتایج حاصله از این پایان نامه با نتایج مدلهای پیشنهادی در مراجع مختلف مقایسه شده است و مطالعات پارامتریک بر روی پارامترهاییی مثل لزجت مایع، طول تانک، زبری کف تانک، نسبت جرم مایع به جرم سازه و اندازه ابعاد ‎tld عنوان شده و در نهایت جمع بندی و نتیجه گیری صورت گرفته است.