مقايسه تغييرمكان لرزه اي بام سازه پنج طبقه مجهز به ميراگر مايع تنظيم شونده پره دار قابل دوران و ميراگر جرمي تنظيم شونده بهينه

Comparison of seismic performance of variably baffled tuned liquid damper and the optimal tuned mass damper

كنترل ارتعاشات سازه تحت اثر بار هايي نظير باد، زلزله و ترافيك مي تواند با استفاده از سيستم هاي كنترل غيرفعال، نيمه فعال، فعال و يا مركب صورت گيرد. ميراگر مايع تنظيم شونده معمولاً به صورت غيرفعال براي كنترل ارتعاشات سازه ها مورد استفاده قرار مي گيرد. ميراگرهاي معمول و رايج مايع تنظيم شونده، به سبب عدم امكان تغيير مشخصات در خلال عملكرد صرفاً بايد با فركانس اصلي سازه در مد اول تنظيم گردند. براي غلبه بر اين عيب اساسي در اين تحقيق از يك سيستم جديد، VBTLD1، ميراگر مايع تنظيم شونده با پره هاي قابل دوران، استفاده شده است؛ كه شامل مخزن ميراگر به همراه هشت پره قابل تنظيم در داخل آن مي باشد؛ كه تحت اثر زلزله كوبه براي شتاب هاي مختلف مورد آزمايش قرار گرفته است. به منظور بررسي تغييرمكان بام سازه مرجع پنج طبقه، از ميراگر مايع تنظيم شونده و ميراگر جرمي هم وزن معادل ميراگر مايع، از نتايج آزمايشگاهي و مدل سازي عددي سازه پنج طبقه مرجع در نرم افزار OpenSEES2 بهره گرفته شده است. هدف از اين بررسي مقايسه ميراگر مايع پره دار با ميراگر جرمي هم وزن خود در حالت بهينه مي باشد. ميراگر مايع تنظيم شونده با پره هاي قابل دوران مي تواند به جاي تنظيم در يك فركانس خاص، در يك بازه فركانسي بين 1/73 تا 3/00 برابر يك فركانس خاص تنظيم شود. نتايج استخراج شده از تحريك لرزه اي سازه مجهز به ميراگر پره دار نشان مي دهد كه استفاده از ميراگر با عمق آب 42 ميلي متر پاسخ سازه را در برابر زلزله كوبه براي شدت هاي 6 ،4 ،2 و8 درصد شتاب اوليه اين زلزله در مناسب ترين زاويه قرارگيري پره ها به ترتيب 14/6 ،22 ،23/1 و 10/5 درصد نسبت به ميراگر جرمي بهينه كاهش داده است؛ اين مقادير بهبود براي ميراگر با عمق آب63 ميلي متر به ترتيب 9/5 ،8/2 6/7 و 6/8 درصد مي باشد.

In this study, to improve the efficiency of TLD, a Variably Baffled Tuned Liquid Damper (VBTLD) was used. The baffles are so that they divide the tank into three equal parts when they are fully closed. Furthermore, when they are open or partially closed, they can serve as some obstacles and improve the energy dissipation parameters. When this damper meets an excitation with a specific frequency, the baffles can be tuned to make the frequency of sloshing equal to that frequency. VBTLD used in this paper could be set for frequency range from 1.73 to 3 times of a specific frequency. Compared to a simple TLD, VBTLD can be tuned to a range of frequencies and improve the performance of structure against external excitation. At first, the benchmark building was modeled in OpenSees, then the performance of the device was verified by previous test results. To examine performance of VBTLD, Tuned Mass Damper (TMD) with optimal parameters was used in this study. Results show that when the baffles are at the best angle, VBTLD with water depths of 42 mm has maximum response reduction for the numerical model subjected to the Kobe earthquake at intensities of 2, 4, 6 and 8% of the Initial maximum acceleration of the earthquake (PGA=0.87g). The improvement of structural behavior compared to the optimal mass damper at maximum acceleration are respectively 23.1, 22, 14.6 and 10.5% while for damper with water depths of 63 mm, they are respectively 8.2, 9.5, 6. 7 and 6.8%.