کنترل ارتعاشات افقی و قائم کابل‌ دکل‌های انتقال قدرت با استفاده از میراگرهای جرمی تنظیم‌شونده بهینه

یکی از شیوه‌های معمول کنترل غیرفعال سازه‌ها تحت اثر زمین‌لرزه بهره‌گیری از سیستم میراگرهای ً مود اول ً با اثرگذاری روی یک مود، که معمولا جرمی تنظیم‌شونده است. میراگرهای جرمی تنظیم شونده غالبا سازه است، سبب کاهش دامنه پاسخ‌ها می‌گردند. ساختار این میراگرها متشکل از سه پارامتر اصلی یعنی جرم، میرایی و سختی می‌باشند. از آنجا که پارامترهای میراگرهای جرمی تنظیم‌شونده در زمان ارتعاش ثابت می‌باشند، تنظیم صحیح و بهینه آنها بسیار حائز اهمیت است. یافتن مقادیر بهینه پارامترهای میراگر جرمی برای سازه‌های غیرخطی با استفاده از روش‌های عددی مستلزم انجام آنالیزهای دینامیکی غیرخطی متعددی می‌باشد؛ در نتیجه حجم محاسبات لازم بسیار زیاد می‌باشد. مطالعات اخیر انجام گرفته با تمرکز بر روی کاربرد میراگرهای جرمی تنظیم‌شونده برای سازه‌های ساختمانی می‌باشد که به طور عمده به تغییرمکان‌های جانبی در سازه‌ها توجه شده است؛ در این تحقیق کاربرد میراگرهای جرمی تنظیم‌شونده و اثربخشی آنها بر روی کابل‌های انتقال قدرت در هر دو جهت عرضی و قائم به طور همزمان مورد نظر بوده که به منظور بررسی رفتار دکل به روش عددی و تحلیلی، سازه دکل تلسکوپی فلزی در نرم‌افزار اجزاء محدود opensees مدل‌سازی شده است و برای کاهش حجم محاسبات به منظور یافتن مقادیر بهینه پارامترهای میراگرهای جرمی تنظیم‌شونده، از روش جستجوی عددی با هدف کمینه کردن تغییرمکان افقی وسط دهانه کابل استفاده شده است. نسبت جرمی بهینه میراگرهای تنظیم‌شونده به منظور کنترل ارتعاشات دکل به همراه کابل‌های انتقال قدرت برابر 5/0 درصد جرم سازه دکل انتخاب شده است. بر اساس تحلیل‌های عددی انجام‌ گرفته برای این نسبت جرمی، میزان کاهش بیشینه تغییرمکان افقی وسط دهانه کابل بین دکل‌ها توسط میراگرهای جرمی تنظیم‌شونده برای زلزله‌های اعمال شده در بیشینه شتاب‌های کمتر از g 5/0 تا حد 50 درصد کاهش یافته است.

Horizontal and Vertical Vibration Control of The Power Transmission Tower Cable Using Optimal TMDs

Using Tuned Mass Dampers (TMDs) is among the most typical methods for passive control of structures subjected to earthquake excitations. TMDs often reduce the displacement response of structures by influencing their first mode of vibration. The structure of these dampers consists of three main parameters: mass, damping, and stiffness. Since the parameters of TMDs are constant during the vibrations, optimal tuning of these parameters is very important. Finding the optimal values of the key parameters for a TMD in nonlinear structures using numerical methods involves numerous nonlinear dynamic analyses; therefore, the computations would be timeconsuming. Recent studies, carried out on the application of the TMDs in the building structures, have mainly focused on reducing the lateral displacements of the building structures. However, in this research, the application of TMDs and their effectiveness were investigated for cables of the power transmission tower in both the lateral and vertical directions simultaneously. In order to numerically study the behavior of the power transmission tower, the structure of the telescopic steel tower was modeled in the OpenSEES software and to reduce the volume of computation, a numerical search method was used to find the optimal values for the parameters of the TMDs to minimize the lateral displacement in the middle of the cable span. The mass ratio of the TMDs was equal to 0.5% of the total mass of the structure. Using this mass ratio, numerical analyses of the system indicated that the maximum reduction of the lateral displacement in the middle of the cable mitigated due to implementing the TMDs is about 50% under the applied earthquakes with 0.5g maximum acceleration.