اثر اندرکنش خاک سازه در تعیین‌ مشخصات ‌بهینه‌ی‌ میراگر‌جرمی ‌تنظیم‌ شونده در پل معلق در مقابل رکوردهای ‌زلزله حوزه‌ نزدیک

کاربرد ادوات کنترل غیر‌فعال، نظیر میراگر جرمی‌تنظیم‌شونده(tmd) ، برای کاهش نیاز لرزهای توصیه میشود. در حالت کلی، جرم، درصد‌ میرایی و فرکانس ‌زاویه ای میراگر متناسب با مشخصات دینامیکی سازه اصلی تعیین میشود. با توجه به اینکه ساختار خاک بستر، میتواند مشخصات دینامیکی سازه و میراگر را دستخوش دستخوش تغییر کند، هدف اصلی در نوشتار حاضر، ارائه‌ی روابط کمک‌طراحی برای تعیین مشخصات بهینه‌ی میراگر جهت کاهش پاسخ لرزهای در امتداد طولی پلهای معلق با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک سازه است. به‌ این ‌منظور، مدلهای متنوعی از پل‌های معلق مستقر بر روی 2 نوع خاک بستر(خاک سخت و نرم) با طول کلی ثابت، اما با در‌نظر‌گرفتن مقادیر مختلف نسبت طول دهانه‌ی کناری به دهانه‌ی میانی (α) تحت اثر رکوردهای زلزله‌ی‌ حوزه‌نزدیک بررسی شده و مشخصات بهینه میراگر برای پل با فرض نسبت جرمی 2% برای میراگر بر حسب مقادیر مختلف α و برای هر نوع خاک، تعیین شده‌است. کارایی روابط پیشنهادی، با ارزیابی عملکرد tmd در بهبود عملکرد سه نمونه پل متفاوت بررسی ‌شده است. نتایج به‌دست‌آمده، علاوه بر این‌که بیانگر دقت قابل‌قبول روابط ارائه‌شده جهت تعیین مقادیر بهینه‌ی درصد ‌میرایی و فرکانس ‌زاویه ای tmd است، نشان می‌دهند با نرم‌تر شدن خاک، عملکرد لرزه‌ای و پارامترهای بهینه میراگر جرمی تنظیم شونده، به ترتیب کاهش و افزایش می‌یابند، به نحوی‌که میراگر، حداکثر جابجایی سازه مستقر برروی خاک سخت و نرم را به ترتیب 40% و 24% کاهش می‌دهد. همچنین فرکانس زاویه ای بهینه در بستر نرم با مفروضات تحقیق، بین 5 تا 10% بیش از خاک سخت برآورد شده است.

soil structure interaction effects on optimal characteristics of tuned mass dampers in suspension bridges against near field earthquakes

determining the optimal parameters of tmd has a great effect on improving the seismic behavior of long span bridges. parameters such as mass, damping ratio, angular frequency of damper and geometric characteristics of the structure change the seismic performance of the bridge. the main purpose of this paper is to provide design aid formulas to determine optimal properties of the damper to reduce the seismic response along the longitudinal axis of suspension bridges, taking into account the effects of soil structure interaction. therefore, various models of suspension bridges with a constant total length on two types of subsoil (stiff and soft soil) considered under the effect of near field earthquake records. different values of the ratio of the length of side span to the middle span of the bridges (α) have been assumed. the optimal characteristics of the damper for the bridge has been determined by assuming a mass ratio of 2% for the damper according to different values of α and for each type of soil. design aid formulas based on those results extracted. then the effectiveness of the proposed formulas has been evaluated by evaluating them for designing tmd to improve the performance of three different bridge models. the results show the acceptable accuracy of the design aid formulas to determine the efficient values of damping percentage and angular frequency of tmd. furthermore, it has been observed that by changing the soil stiffness, the optimal parameters and seismic performance of tuned mass damper will be changed to a significant extent. for instance, tmd reduces 40% and 24% the maximum deflection of the bridge deck in stiff and soft soil with respect.