کنترل ارتعاشات سازه های بلند

یکى از چالش هاى همیشگى در مهندسى، یافتن ابزارى جدید و مثمر ثمر براى حفاظت سازه ها و تجهیزات در برابر اثرات مخرب نیروهاى طبیعى است. در این بین، زلزله یکى از رخدادهایى است که با وجود تحقیقات زیادى که در مورد آن صورت گرفته، هنوز امکان پیش بینى زمان و مکان دقیق آن وجود ندارد. بنابراینبه نظر مى رسد، روش اصلى مقابله با زلزله، ایمن سازى سازه ها در برابر آن است.

یکى از روش هایى که در چند دهه اخیر، موضوع مطالعات بسیارى بوده، ایده کنترل سازه هاست که براى افزایش کارآیى و ایمنى آنها در برابر خطرات طبیعى به کار مى رود. سیستم هاى جذب انرژى غیرفعال سازه ها، در سال هاى اخیر به طور وسیعى در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار گرفته اند.

به طور کلى، این سیستم ها شامل وسایل و مصالحى مى شوند که میرایى، سختى و مقاومت سازه را افزایش داده و مى توانند به منظور کاهش خطرات طبیعى محتمل و نیز مقاوم سازى سازه هاى جدید یا ساخته شده، به کار روند. سیستم جرم میراگر متوازن یکى از راه حل هاى نسبتاً نوینى است که اخیراً در کشورهاى پیشرفته جهت مقابله با نیروهاى جانبى باد و زلزله در سازه هاى بلند مرتبه مورد توجه بسیارى قرار گرفته است. در حالى که هنوز در ایران تأکید خاصى براى شناخت و استفاده از این سیستم نشده است.

سیستم های جرم میراگر متوازن (میراگر جرمى تنظیم شده) از جمله ابزارهای بکار رفته در کنترل لرزه در سازه ها است که در سال های اخیر، در بسیاری از پل ها و سازه های بلند که اغلب از شکل پذیرى بالایى برخوردارند، بکار رفته است. سازه های بلند تحت اثر نوسان های ناشی از بار باد و زلزله قرار می گیرند. مطالعات نشان می دهد که این سازه ها معمولاً در فرکانس های طبیعى خود ارتعاش می کنند که در مواقعی که فرکانس های انتقالی و پیچشی نزدیک باشند، توسط حرکت پیچشی نیز تشدید می‌شوند.

در سازه های بلند که خود دارای پریود بلند، فانوس های دریایی و برج های مراقبت فرودگاه ها نیز از سازه هایى هستند که در آنها، عموماً جرم اصلی در بالای سازه به صورت پاندول وارونه متمرکز بوده و لذا، تغییر مکان رأس از نظر کاربردی و عدم ایجاد اختلال در ارسال و دریافت پیام های مخابراتی و همچنین راحتی استفاده کنندگان دارای اهمیت است. میراگرهای دینامیکی، سیستم های ایجاد میرایی در سازه ها هستند که در دو دهه اخیر تحقیقات فراوانی به صورت تئوریک و تجربی بر نحوه عملکرد آنها انجام شده و در سازه های زیادی با موفقیت اجرا شده اند. جرم میراگر متوازن (TMD) و مایع میراگر متوازن در این گروه قرار می گیرند.