تعيين موقعيت بهينه ميراگرهاي جرمي تنظيم شده چندگانه در ساختمانهاي فولادي منظم و نامنظم در پلان تحت زلزله هاي دور و نزديك گسل

Determination of Optimum Location of Multiple Tuned Mass Dampers in Regular and Irregular Steel Buildings in Plan under Near and Far-Fault Earthquakes

يكي از شيوه‌هاي معمول كنترل غيرفعال سازه‌ها در برابر زمين‌لرزه بهره‌گيري از سيستم ميراگرهاي جرمي تنظيم‌شده است. ساختار اين ميراگرها متشكل از سه پارامتر اصلي يعني جرم، ميرايي و سختي مي باشد. ميراگرهاي جرمي تنظيم‌شده غالباً با اثرگذاري روي يك مود سبب كاهش دامنه پاسخ‌ها مي‌گردند. تاكنون در بيشتر موارد تنها يك ميراگر جرمي تنظيم‌شده TMD (Tuned Mass Damper) در بام ساختمان و يا چند ميراگر محدود در چندين نقطه در ارتفاع ساختمان نصب مي‌شد كه اين مستلزم در نظر گرفتن جرم و فضايي قابل‌توجه در نقاطي از سازه به عنوان سربار و از آن مهمتر پيش بيني جسمي كه جرم مورد نياز را تامين كند مي باشد. در اين تحقيق كارايي ميراگر جرمي تنظيم شده توزيعي چندگانه (MTMD) در ساختمان ده طبقه فولادي منظم و نامنظم L و U شكل، تحت ركوردهاي حوزه نزديك و دور از گسل مورد بررسي قرار گرفته و با انجام تحليل تاريخچه زماني غيرخطي تاثيرات ميراگر‌هاي جرمي چندگانه در پاسخ‌هاي لرزه‌اي ارزيابي شده است. همچنين براي تعيين موقعيت بهينه MTMD در پلان طبقه بام از توابع API نرم افزار SAP2000 و الگوريتم ژنتيك برنامه MATLAB استفاده شده است. بررسي نتايج نشان دهنده‌ي تاثيرات ميراگرهاي چندگانه جرمي در كاهش پاسخ لرزه‌اي شتاب، جابجايي و برش پايه در سازه‌ها است؛ بطوري كه بطور ميانگين مقدار جابجايي بام در حدود 50 درصد، شتاب طبقه بام و برش پايه در حدود 40 درصد كاهش يافته‌اند. همچنين نتايج حاصل از تعيين موقعيت بهينه براي MTMD در مدل 10 طبقه نشان دهنده-ي اهميت قرارگيري ميراگرها بصورت متقارن نسبت به مركز جرم ساختمان است.

Using Tuned Mass Dampers (TMD) is one of the common methods for the passive control of structures subjected to earthquake. The structure of these dampers consists of three main parameters: mass, damping and stiffness. Multiple Tuned Mass Dampers (MTMD) reduce the amplitude of the responses by affecting over the modal properties of the structures. In the most cases, the installation of only a single TMD on the roof of the buildings or several dampers at the several points of the roof of the buildings requires considerable mass and space. In this study, the performance of MTMD in regular and irregular L- and U-shaped ten-story steel building is investigated under the near and far-field records. Nonlinear time history analysis is also applied in this paper. The SAP2000 software API function and MATLAB Genetic Algorithm (GA) is also utilized to determine the optimal locations of the MTMD in the roof plan. The results demonstrate the efficiency of MTMD on reducing the seismic responses of the building including acceleration, displacement and base shear such that on average, the roof displacement, acceleration, and the base shear are reduced 50,40 and 40% respectively. The optimal locations of MTMD in the ten-story model also indicate the importance of the symmetrical positioning of the dampers relative to the centre of mass of building.