Tuned Mass Dampers
پروژه درس دینامیک سازه
میراگرهای جرمی تنظیم شده
تـــــــــــــــاریخچه
سال ١٩٠٩ : برای اولین بار Frahm برای کاهش حرکات سالن کشتی از TMD استفاده نمود
سال ١٩٢٨ : تئوری TMD توسط Ormondroyd و Den Hartog در مقاله ای چاپ شد
سال ١٩٤٠ کتاب “ارتعاشات دینامیکی” هارتوق شامل بحثهای مفصل TMD منتشر شد
١۹٨٠- ١٩٩۳ تحقیقات زیادی راجع به سیستمهای یک درجه آزادی دارای میرائی انجام گرفته و منتشر گردید
تئوری میراگر های جرمی
میراگر جرمی تنظیم شده، ابزاری است که به سازه متصل می شود و تحت اثر حرکات جانبی سازه شروع به ارتعاش مینماید.
فرکانس میراگر بگونه ای تنظیم میشود که در فاز مخالف با فرکانس ارتعاشی سازه باشد
نیروی اینرسی میراگر باعث ازبین رفتن انرژی ارتعاشی ســــــــــــــــازه مـــــی شود
اجزای تشکیل دهنده میراگر
این نوع میراگرها در واقع یک سیستم یک درجه آزادی میباشند
نمای شماتیک از عملکرد TMD
نمای شماتیک TMD
انواع میراگرهای TMD در سازه ها
١- میراگر جرمی تنظیم شده جابجائی
جرم بر روی تکیه گاههای غلتکی قرار میـــگیرد تا اجازه جابجائی جانبی نســــبت به طبقه را داشته باشد.
فنرها و میراگرها بین جرم و تکیه گاههای ثابت عمودی قرار میگیــــــــرند که نیروی “فاز مخالف” میراگر را به تراز طبقه و در نتیجه به قاب سازه ای منتقل میکنند
میراگر جرمی تنظیم شده جابجائی
1. Translation TMD Examples
١- برج جان هانکوک
١- مرکز Citicorp
١- برج ملی کانادا (برج مخابراتی تورنتو)
١- برج بندر چیبا در ژاپن
John Hancock Tower
John Hancock Tower
طبقات برج : ٦٠ طبقه
دو میراگر هرکدام به وزن ٢۷۰۰ کیلونیوتن
ابعاد میراگرها : 5.2m * 5.2m * 1m از سرب
عملکرد اتوماتیک در صورتی که شتاب جانبی در دو سیکل متوالی به 0.003g برسد
هزینه : ٣ میلیون دلار
اثر : کاهش جابجائی جانبی بین 40 تا 50 درصد
Citicorp Center
Citicorp Center
ارتفاع برج : 279 متر با پریود غالب 6.5 ثانیه و میرائی یک درصد در هر جهت
میراگر در طبقه 63 و به وزن 366 MN
جرم بلوک بتنی به ابعاد 9.1m * 9.1m * 2.6m
این میراگر به هنگام نصب 250 برابر بزرگتر از سایر نمونه ها بود
عملکرد اتوماتیک در صورتی که شتاب جانبی در دو سیکل متوالی به 0.003g برسد
هزینه : 1.5 میلیون دلار که نسبت به تقویت سازه ای حدود 3.5 الی 4 میلیون دلار صرفه جوئی شده است
اثر : کاهش جابجائی جانبی تا 50 درصد که برابر است با افزایش میرائی ذاتی سیستم به 4%
Citicorp Center
Chiba Bay Tower
ارتفاع برج : 125 متر
وزن میراگر : 1950 تن
پربود مود اول 2.25 ثانیه در X
پربود مود دوم 0.52 ثانیه در X
Chiba Bay Tower
New Translation TMD
مکانیسم های پیچیده ای برای غلتک و اجزای میراگر داشتند
دارای جرمهای زیادی بودند
فضای زیادی اشغال میکردند
کاملا گران بودند
میراگر های جرمی اولیه دارای معایبی هستند :
New Translation TMD
بجای غلتک مکانیکی از غلتکهای لاستیکی استفاده میشود که امکان عملکرد در جهتهای مختلف را دارا میباشند و همانند فنر های برشی عمل میکنند
از لاستیکهای قیری (BRC) که توانائی میراگرهای ویسکو الاستیک را دارا هستند ، بجای میراگر استفاده میشود.
تغییرات در میراگرهای جدید :
New Translation TMD
New Translation TMD
New Translation TMD
نمونه ای از TMD های جدید در برج Ten Bosch ناگاساکی
انواع میراگرهای TMD در سازه ها
٢- میراگر جرمی تنظیم شده پاندولی
مسائل و مشکلات غلتکها با کمک تقویتهای کابلی جرم که به سیستم اجازه رفتار مانند یک پاندول را می دهند قابل حل است.
2- Pendulum Tuned Mass Damper
2- Pendulum Tuned Mass Damper
در عمل این نوع میراگر هــــــــــا دارای محدودیتهایی جدی هستند. چون پریود بستگی به L دارد، طول مورد نیاز برای Td بـــزرگ، ممکن است از ارتفاع طبقه بیشتــــــــر باشد.
طول مورد نیاز برای پریود 5 ثانیه 6.2 متر است.
2- Pendulum Tuned Mass Damper
برای حل این مشکل از اتصال صلب داخــلی استفاده مینمایند. برای مثال در شکل اسلاید بعدی، طول موثر پاندول برابر 2L میباشــــد
2- Pendulum Tuned Mass Damper
Crystal Tower (Osaka)
سازه : ارتفاع 157 متر و پلان 28 در 67 متر و وزن کل سازه برابر 44000 تن متریک
پریود اصلی 4 ثانیه در جهت N-S
پریود اصلی 3 ثانیه در جهت W-E
میراگر پاندولی برای کاهش حرکات ناشی از باد تا 50 دصد در هنگام طراحی سازه
استفاده از یونیتهای تهویه هوا وتانکهای ذخیره یخ هر کدام به وزن 90 تن
Crystal Tower (Osaka)
پنج تانک دارای طول پاندولی 4 متر در جهت شمال – جنوب
دو تانک دارای طول پاندولی 3 متر در جهت شرق – غرب
هزینه معادل 350 هزار دلار که کمتر از 0.2 درصد هزینه ساخت سازه بوده است
Crystal Tower (Osaka)
Crystal Tower (Osaka)
Crystal Tower (Osaka)
سایر نمونه ها
سایر نمونه ها
سایر نمونه ها
سایر نمونه ها
سایر نمونه ها
نمودارهای مقایسه ای
کارآیی سیستم های TMD
منابع و مراجع
سایت :
http://www.iesysinc.com/tunedmassdampers.htm
Engineering Structures, Vol.17 No.9 November 1995
Introduction to Structural Motion Control, by J.J.Connor
پایان
کانال تلگرامی
بانک پاورپوینت های مهندسی رشته عمران و معماری https://telegram.me/Bankpptmohandesi