مطالعه پارامتري عملكرد ميراگر مايع تنظيم شده در كنترل ساختمان فولادي معيار تحت بارهاي لرزه‌اي

Parametric study of tuned liquid damper performance to control a benchmark steel building under seismic loads

بهبود رفتار ساختمان‌ها و كاهش پاسخ‌ آن‌ها در برابر بارهاي جانبي ديناميكي همواره يكي از اهداف مهندسين سازه مي‌باشد. يكي از توسعه‌ يافته‌ترين روش‌هاي كاهش پاسخ سازه‌ها تحت ارتعاشات استفاده از سيستم‌هاي كنترل غيرفعال است. ميراگر مايع تنظيم شده (TLD ) يكي از ابزارهاي پركاربرد سيستم‌هاي كنترلي غيرفعال مي‌باشد. در اين پژوهش عملكرد ميراگر مايع تنظيم شده تحت 14 ركورد زلزله حوزه دور و حوزه نزديك در نرم افزار انسيس مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور بررسي عملكرد ميراگر مايع تنظيم شده در كاهش پاسخ‌هاي جابجايي، شتاب و سرعت ساختمان معيار مورد بررسي، چهار پارامتر طول مخزن، ارتفاع آب، نسبت آب و نسبت جرم (مجموعا در 27 طراحي متفاوت براساس روابط به فرم بسته موجود در ادبيات فني) مورد بررسي قرار گرفت. با توجه به نتايج بدست آمده مخزن مكعبي با نسبت آب 0/375 و نسبت جرم 5 درصد تحت ركورد حوزه نزديك و نسبت آب 0/125 و نسبت جرم 5 درصد تحت ركورد حوزه دور در مقايسه با ساير حالت‌ها عملكرد بهتري داشته است. به صورت كلي هرچه نسبت جرم بيشتر باشد عملكرد ميراگر در كليه شاخص‌هاي مورد بررسي و در بين حالت‌هاي در نظر گرفته شده بهتر بوده است و همچنين كاهش پاسخ‌ها در شتاب بهتر از سرعت و در سرعت بهتر از جابجايي مي‌باشد.

One of the aims of structural engineers is to improve the behavior of structures and reducing their responses under dynamic lateral loads. The structural control systems are advanced techniques to reduce the structural responses against vibration, and Tuned Liquid Damper (TLD) is a well-established tool for the control of structures. In this study, the effect and behavior of TLD under 7 far-field earthquakes and 7 near-field earthquakes was investigated in ANSYS software. To assess the performance of TLD on the control of structural responses including displacement, acceleration, and velocity, the effect of four different design parameters i.e., tank length, water height, water ratio, and mass ratio (with 27 different designed alternatives based on closed-form relationships proposed in the literature) were studied. The results showed that when the water ratio and the mass ratio of the cubical container are equal to 0.375 and 5 percent respectively, The TLD had the best performance under near-fault records. Also, the designed TLD with a 5 percent mass ratio and 0.125 water ratio outperforms other designed alternatives under far-fault records. In general, and among the considered alternatives, the performance of the damper with a higher mass ratio improves all studied performance criteria. Also, the well-designed TLD could reduce the acceleration better than velocity, and velocity better than displacement.