راهنمای طراحی میراگر ویسکوز

برای طراحی میراگر ویسکوز از پارس سایزمیک مشاوره بگیرید!

این راهنمای مقدماتی برای طراحی میراگر ویسکوز مایع (دمپر ویسکوز)، به منظور تسهیل به­ کارگیری میراگر ویسکوز در پروژه ­ها نوشته شده است. به کمک این راهنما، مهندسین می­ توانند به سرعت مدل ­های پیشرفته ­تری را از سازه ­های مجهز به میراگر ویسکوز بسازند. چنانچه هر زمان در ارتباط با هر یک از مراحل طراحی دمپر ویسکوز با سوألی مواجه شدید، با پارس سایزمیک تماس بگیرید و یا سؤال خود را از طریق آدرس ایمیل info@parsseismic.com با کارشناسان ما در میان بگذارید. برای آشنایی بیشتر با این فناوری به صفحه میراگر ویسکوز مایع در همین سایت مراجعه فرمایید.

مراحل پنج گانه طراحی میراگر ویسکوز 

در ادامه مراحل پنج گانه طراحی میراگر ویسکوز مایع ارائه می شود. هدف اصلی این مراحل پنج گانه راهنمایی مهندسین برای طراحی سیستم های میراگر ویسکوز و المان های سازه در قاب ساختمانی از طریق روش تحلیل استاتیکی معادل می باشد؛ که قابل استفاده در قاب های ساختمانی غیر الاستیک  مجهز به میراگر ویسکوز نیز می باشد. مراحل ذیل بایستی به صورت جداگانه در دو راستای سازه سه بعدی انجام پذیرد:

گام اول :تعیین نسبت میرایی هدف ξ

در اولین گام برای طراحی میراگر ویسکوز باید نسبت میرایی هدف (ξ) را مشحص کرد. برای محاسبه نسبت میرایی هدف (ξ) نخست فاکتور کاهش کلی مطلوب متناظر با مقدار کاهش برش پایه الاستیک موردنظر (X برحسب درصد) محاسبه می گردد:ηtot)=1-X/100) نسبت میرایی متناظر با ηtot همان نسبت میرایی هدف است (ξ).

به منظور محاسبه فاکتور کاهش پاسخ کلی (ηtot) براساس اتلاف انرژی هیسترزیس المان های سازه (ηq) و اثرات میرایی ویسکوز (ηξ) متناظر با نسبت میرایی ξ=ξi+ξν (که (ξi) میرایی ذاتی به طور معمول معادل ۵ درصد در نظر می گیریم و (ξν) همان میرایی ویسکوز میراگرهاست) از رابطه (۱) استفاده کنید:

که q ضریب رفتار مرتبط با تقاضای شکل پذیری است. وقتی که پاسخ الاستیک خطی المان های سازه مدنظر باشد این مقدار یک در نظر گرفته می شود (q=1 , ηq=1) و رابطه (۱) به صورت رابطه ساده شده (۲) در می آید:

عموماً مقادیر q توسط آیین نامه ها برای سازه های بدون میراگر ارائه می گردد. (Ψ(ξ,q ضریب درگیری براساس شبیه سازی های عددی سیستم یک درجه آزادی الاستو پلاستیک میرا شده تحت اثر تحرکات لرزه ای می باشد؛ که روند بدست آوردن آن براساس زمان تناوب طبیعی سازه یک درجه آزادی معادل (T) و تقاضای شکل پذیری (μ) به ازای ξ=۰٫۰۳ در شکل (۱) آورده شده است. پیشنهاد ما درنظر گرفتن مقدار اولیه Ψ=۱ در فاز اولیه طراحی می باشد. با در دست داشتن فاکتور کاهش پاسخ کلی (ηtot) که در ابتدای این مرحله محاسبه گردید نسبت میرایی هدف سازه و در نهایت نسبت میرایی هدف میراگر ها (ξν) به دست می آید.

گام دوم : تعیین مشخصات اولیه طراحی میراگر ویسکوز خطی

در این گام از طراحی میراگر ویسکوز ، مقادیر ضریب میرایی خطی هر میراگر (CL,j) متناظر با فاکتور کاهش هدف (ηtot) و نسبت میرایی هدف میراگر ها (ξν) به دست می آیند (j اشاره به شماره میراگر دارد).

شکل(۲) جایگذاری یک میراگر ویسکوز در طبقه iام سازه را نشان می دهد که hi و B به ترتیب ارتفاع و طول دهانه موردنظر طبقه iام می باشند. θj زاویه امتداد میراگر jام با راستای افق، Si دامنه جابجایی میراگر ویسکوز متناسب با جابجایی نسبی میان طبقه ای طبقه jام (δi) و زاویه میراگر jام با افق می باشد. ضریب میرایی خطی هر میراگر ویسکوز از رابطه مقابل محاسبه می گردد:

که ω۱=۲Π/T1 فرکانس مود اول سازه، mtot جرم کل سازه، N تعداد کل طبقات سازه و ntot تعداد کل تجهیزات میراگر ویسکوز توزیع شده در راستای مورد بررسی می باشد.

گام سوم : تخمین بیشینه سرعت، نیرو و دامنه جابجایی تجهیزات دمپر ویسکوز

در این مرحله بیشینه جابجایی نسبی میان طبقه ای (δmax,i)، بیشینه سرعت نسبی (δ´max,i)، سرعت بیشینه دمپر (Vmax,j)، بیشینه نیروی دمپر (FDmax,j-L) و بیشینه دامنه جابجایی دمپر (Smax,j) تحت زلزله طراحی موردنظر محاسبه می گردد. با فرض اینکه سازه براساس مود ارتعاشی اول خود پاسخ می دهد و در تحرکات لرزه ای مود اول ارتعاشی غالب است، بیشینه جابجایی طبقه (Φmax,i) از رابطه (۴) محاسبه می گردد:

که Se,ξ مقدار شبه شتاب طیفی در پریود سازه (T1) و mi جرم طبقه iام سازه و λ ضریبی برای محاسبه سهم کاهش مود اول در مقایسه با جرم کل می باشد. پیشنهاد ما برای قاب های معمول ساختمانی بیش از ۳ طبقه با T1<2Tc مقدار λ=۰٫۸۵ و برای سایر حالت ها λ=۱ می باشد (Tc پریود متناظر با ابتدای ناحیه جابجایی طیفی ثابت می باشد). مقادیر بیشینه جابجایی نسبی میان طبقه ای، بیشینه سرعت میان طبقه ای، سرعت بیشینه دمپر ، بیشینه نیروی دمپر و بیشینه جابجایی دمپر، از بیشینه جابجایی طبقه و به صورت زیر قابل محاسبه می باشند:

Mi ضریبی برای درنظر گرفتن (۱) اختلافات سرعت واقعی با شبه سرعت و (۲) سهم مود های بالاتر در بیشینه سرعت ها می باشد. مقادیر Mi اساسا به زمان تناوب مود اول سازه وابسته است و با افزایش T1 به صورت خطی افزایش می یابد. تحقیقات نشان می دهند که بیشترین مقدار Mi عموما در طبقات پایین مشاهده می شود (بیشترین مقدار برای سازه ای با T1=5s تقریبا برابر با ۲٫۵ می باشد). شکل (۳) مقادیر Mi به ازای T1 را نشان می دهد.

گام چهارم : طراحی دمپر ویسکوز غیر خطی

تجهیزات دمپر ویسکوز عموماً توسط پاسخ غیر خطی نمایی نیرو ـ سرعت با  مقادیر توان میرایی (α) کمتر از یک، مشخص می شوند (مقادیر پیشنهادی α=۰٫۱۵∼۰٫۳۰).

ضریب میرایی غیر خطی هر میراگر از رابطه (۱۱) به دست می آید:

با فرض اینکه بیشینه سرعت ایجاد شده در دمپر ویسکوز غیرخطی برابر با بیشینه سرعت ایجاد شده در دمپر ویسکوز خطی باشد نیروی بیشینه هر دمپر غیر خطی به صورت مقابل به دست می آید:

به منظور حفظ عملکرد بالای این سامانه سختی محوری مهاربند (سختی فشاری روغن درون مخزن میراگر که به صورت سری با سختی مهاربند پشتیبان عمل می کند) بایستی رابطه مقابل را ارضاء نماید:

گام پنجم : طراحی اعضای سازه ای

در این مرحله نیروی بیشینه ای که درون اعضای سازه ای (نظیر تیرها و ستون ها) ایجاد می شود، از طریق بحرانی ترین حالت میان دو تحلیل استاتیکی معادل، محاسبه می گردد. طی رخداد یک زلزله نیروهای اعمالی لرزه ای در اعضای سازه ای درست زمانی که جابجایی های افقی بیشینه می گردند، به بیشترین حد خود می رسند. در طرف مقابل نیرو های دمپر ویسکوز زمانی به بیشترین حد خود می رسند که سرعت های میان طبقه ای بیشینه می گردند؛ که تقریباً همزمان با لحظه تغییر شکل جانبی صفر می باشد. نیروهای بحرانی از میان دو آنالیز زیر به دست می آیند:

۱- آنالیز استاتیکی معادل ۱ در لحظه تغییر شکل بیشینه (ESA1):

در این حالت آنالیز استاتیکی معادل برروی سازه فاقد میراگر انجام می شود. نیرو های جانبی به صورت مقابل به دست می آیند:

که Zi ارتفاع طبقه iام از تراز پی و Fh به صورت مقابل می باشد:

تذکر: وقتی که تجهیزات میراگر ویسکوز به یک سازه ی موجود اضافه می گردند، شتاب طیفی مورد استفاده در تحلیل استاتیکی معادل، در حالت کلی نمی تواند طبق گام اول محاسبه شود. در واقع مراحل ذکر شده برای محاسبه ی فاکتور کاهش کلی (ηtot) براساس فرض برابری تقاضای شکل پذیری میان سازه میرا شده و سازه متناظر فاقد میراگر تحت زلزله یکسان است.

۲- آنالیز استاتیکی معادل ۲ در لحظه سرعت جانبی بیشینه (ESA2):

در این حالت آنالیز استاتیکی معادل برروی سازه به همراه میراگر انجام می شود. نیرو های جانبی به صورت مقابل به دست می آیند:

نیرو های جانبی محاسبه شده در رابطه قبل نیروی محوری مازادی را در تیر ها (PB,i) و ستون ها (Pc,i) ایجاد می کنند (شکل (۴)) که توسط روابط (۱۷) و (۱۸) به دست می آیند:

∴ در نهایت پس از انجام مراحل مذکور شما تمامی اطلاعات لازم برای طراحی سازه مجهز به میراگر ویسکوز را دارا خواهید بود.

* استفاده از مطالب این صفحه با ذکر منبع و لینک مستقیم به آن، بلامانع است.

مطالب مرتبط

معرفی میراگر ویسکوز مایع (VD)

میراگر ویسکوز مایع چیست

سیستم های میراگر ویسکوز مایع (Viscous Fluid Damper) یا همان دمپر ویسکوز، تجهیزاتی هیدرولیکی هستند که جهت استهلاک انرژی جنبشی ناشی از ارتعاشات لرزه ای یا مقابله با ضربات بین سازه ها، به کار می روند.

وبسایت شرکت Road

شرکت Road

تولید کننده سیستم های میراگر ویسکوز، جرمی تنظیم شونده و فلزی ـ تسلیمی