بررسي ارتعاشات ناشي از جريان باد بر روي سازه بلندمرتبه و كنترل بهينه آن توسط ميراگر جرمي تنظيم‌شده با درنظر گرفتن اثرات گردابه‌ها و مطالعه پارامترهاي مهم تاثيرگذار بر آن

Investigation of Wind-Induced Vibration and the Important Affecting Parameters on Tall Building and its Optimum Control by Tuned-Mass Damper with Considering Vortex Effects

در سال‌هاي اخير روش‌هاي تحليل سازه بهبود يافته‌ و مهندسين قادر به ساخت سازه‌هاي مرتفع شده‌اند. در احداث ساختمان‌هاي بلند بايستي توجه داشت كه افزايش ارتفاع اغلب با افزايش نرمي سازه همراه است كه سبب افزايش حساسيت سازه نسبت به نيروهاي پويا همچون باد مي‌شود. در پژوهش حاضر به بررسي پديده نوسان‌هاي ناشي از جريان باد بر ساختمان‌هاي بلندمرتبه با درنظر گرفتن اثرات گردابه‌هاي حاصل از جريان سيال و همچنين كنترل اين پديده پرداخته شده‌است. به همين منظور ابتدا معادلات كوپل حاكم بر سازه، گردابه‌هاي حاصل از جريان سيال و ميراگر جرمي تنظيم‌شده معرفي و مقادير ضرايب آن‌ها بر اساس مشخصات آسمان‌خراش ACT استخراج و در نرم‌افزار MATLAB حل مي‌شوند. بعد از اعتبارسنجي نتايج، تاثير جريان باد با پروفيل‌هاي مختلف با درنظر گرفتن گردابه‌ها و استفاده از ميراگر جرمي، تحليل و بررسي مي‌شوند و با نتايج حالت بدون درنظر گرفتن اثرات گردابه‌ها مقايسه مي‌شوند و محدوده عملكرد بهينه ميراگر جرمي مشخص مي‌شود. در انتها نيز به بررسي موردي پارامترهاي مهم تاثيرگذار بر اين‌ پديده، مانند نسبت جرمي و سرعت جريان باد، پرداخته مي‌شود.

Todays, structural analysis techniques have been improved, and structural engineers are able to build High-Rise Buildings. In these structures, it should be noted that elevation is often accompanied by an increase in the softness, which increases the sensitivity of the structure to dynamic forces such as wind. The purpose of the present study is to study the wind-induced vibrations on tall buildings, taking into account the effects of vortices created by the fluid flow and also the controlling this phenomena. To this end, the governing equations of the structure, the fluid flow and the tuned-mass damper are first introduced, and their coefficient values are extracted according to the characteristics of ACT skyscraper and solved using a program coded in MATLAB. After validating the results, the effects of wind loads are investigated by considering vortex effects as well as different wind velocity profiles; and the results are compared with the case where no vortices are considered and the optimal operating range of TMD is defined. At last, parametric study on mass ratio and wind speeds are presented.