دفاعیه رساله دکتری (سازه) کنترل ارتعاشات محیطی پل‌های معلق با استفاده از میراگر جرمی تنظیم شونده

 | تاریخ ارسال: 1400/12/1 | 
دانشجو: آقای حامد علیزاده
استاد راهنما: دکتر سید حسین حسینی لواسانی
زمان: شنبه ۰۷ اسفند ماه ۱۴۰۰ ساعت: ۱۶:۳۰

لینک ورود به جلسه
چکیده:
پل­ های معلق به دلیل برخورداری از دهانه­ های بسیار طویل در برابر ارتعاشات محیطی بسیار آسیب ­پذیر هستند. پدیده­ های آیرودینامیکی و تحریکات لرزه ­ای را می­ توان از مهمترین موارد ارتعاشات مذکور نام برد که توانایی اخلال در حدود ناپایداری و خدمت ­دهی این سازه ­ها را دارند. فلاتر، به دلیل اعمال نیروهای خود تحریک آیرودینامیکی، میرایی مکانیکی سازه را مستهلک کرده و نهایتا باعث می ­شود تا میرایی سیستم به مقدار صفر و با افزایش سرعت جریان باد به مقادیر منفی برسد، که سرانجام باعث واگرایی پاسخ ­های نهایی و ناپایداری کل سازه می­ شود. همچنین، پدیده­ ی آیرودینامیکی ریزش گردابه ها نیز باعث می شود تا پل در فرکانس­ های نظیر مودهای خود دچار تشدید شده و خدمت دهی آن دچار اختلال شود. تحریکات لرزه ای نیز به فراخور بزرگا، بیشینه شتاب، نحوه توزیع انرژی در فرکانس ­ها و سایر پارامترها، توانایی ایجاد اختلال در حدود خدمت­ دهی و پایداری این سازه­ ها را دارند. برای اجتناب از شرایط نامطلوب، معمولا سه استراتژی اصلی تغییر هندسه‌ی پل، نصب تجهیزات آیرودینامیکی و الحاق سیستم‌های کنترلی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سیستم‌های کنترلی معمولا در چهار دسته‌ی کلی غیرفعال، نیمه فعال، فعال و ترکیبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این نوشتار، جهت کنترل پدیده‌های آیرودینامیکی فلاتر، ریزش گردابه­ ها و تحریکات لرزه‌ای از میراگر جرمی تنظیم شونده‌ی غیر فعال استفاده شده است. در این راستا، پل‌های معلق وینسنت توماس [۱] ، تاکوما ناروز [۲] و گلدن گیت [۳] به ترتیب به عنوان پل‌های دهانه کوتاه، متوسط و بلند، که از طراحی سنتی بهره می­ گیرند، در نظر گرفته شده ­اند. همچنین، پل معق هالسافجوردن [۴] نیز به عنوان یک پل معلق تک دهانه طویل مدرن مدل‌سازی شده است. در این خصوص، ماتریس‌های جرم و سختی سازه با استفاده از روش المان محدود مدلسازی شده و معادلات با استفاده از تئوری‌های مربوطه در قالب مطالعات عددی حل شده ­اند. میراگر جرمی تنظیم شونده برای کنترل پاسخ‌های لرزه‌ای قائم و طولی پل‌های وینسنت توماس، تاکوما ناروز و گلدن گیت و همچنین افزایش سرعت فلاتری پل معلق گلدن گیت مورد استفاده قرار گرفته است. الحاق ۴ میراگر جرمی تنظیم شونده به دهانه­ های میانی و کناری، تحت تاثیر شتاب­نگاشت ­های حوزه دور و نزدیک توانست تا ۵۰ درصد پاسخ­ های لرزه­ای قائم را کاهش دهد. همچنین، سه مود ابتدایی پیچشی مستعد فلاتر پل گلدن گیت توسط میراگر بهینه به شکلی مطلوب کنترل شدند. علاوه بر این، برای افزایش بیشینه‌ی سرعت فلاتر، ابعاد بلوک جرم میراگر به گونه‌ای طراحی شده ­اند که در عین سبکی، توزیع مناسبی حول محور پیچش داشته باشد، که این ایده باعث افزایش کارایی میراگر تا مقدار ۵/۵۵ درصد در مورد پل وینسنت توماس شد. در تمامی تحلیل ها، میراگر جرمی تنظیم شونده به عنوان یک سیستم کنترلی غیرفعال عملکرد قابل قبولی را در رابطه با کاهش ارتعاشات ارائه کرد.
کلمات کلیدی: پل معلق، پدیده‌های آیرودینامیکی، تحریکات لرزه‌ای، میراگر جرمی تنظیم شونده، روش المان محدود.


[۱]  Vincent Thomas
[۲]  Tacoma Narrows
[۳]  Golden Gate
[۴] Halsafjorden



CAPTCHA

دفعات مشاهده: 249 بار   |   دفعات چاپ: 19 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر