یک میراگر جرمی تنظیم‌شونده (TMD) یک دستگاه نصب شده در سازه برای کاهش دامنه ارتعاشات مکانیکی است. میراگر جرمی تنظیم‌شونده، دارای یک جرم، یک فنر و یک میراگر است. فرکانس میراگر نسبت به فرکانس سازه تنظیم می‌شود که در هنگام وقوع زلزله تحریک شود و نیرویی خلاف حرکت سازه به سازه وارد کند. از مهم‌ترین نکات در طراحی میراگر جرمی تعیین میزان سختی فنر و میزان نسبت جرم دمپر به جرم سازه است.

در این نوع میراگرها، جرم بر روی تکیه‌گاه‌های غلطکی قرار می‌گیرد و می‌تواند نسبت به طبقه جابه‌جایی انجام دهد. فنرها و میراگرها بین جرم و تکیه‌گاه‌های ثابت عمودی قرار می‌گیرد، نیروی فاز مخالف میراگر را به تراز طبقه و در نتیجه به قاب سازه‌ای منتقل می‌کند.

معمولا اینو نوع از میراگرهای جرمی در طبقات بالایی سازه به کار گرفته می‌شوند و در صورتی‌که سازه تحت اعمال بار قرار گیرد، با تعریف شتاب مشخص بسته به طراحی میراگر، به طور اتوماتیک سیستم شروع به فعالیت کرده و اثر ارتعاش نیروی زلزله را از بین می‌برد. معمولا جنس جرم این سیستم از بتن، سرب یا فولاد است و به صورت مربع یا مستطیل و به صورت تک یا مجموعه به ابعاد ۵ تا ۱۰ متر ساخته و در طبقات بالایی سازه نصب می‌شود.

این نوع سیستم میراگر، دارای جرم زیاد، اختصاص فضای زیاد و پرهزینه و مکانیزم پیچیده‌ای بوده و در مواردی فقط امکان بکارگیری در یک جهت را داراست. با اصلاح این موارد نوع پیشرفته‌تری از میراگرهای جرمی تنظیم‌شونده، طراحی شد. با تغییر غلطک‌های لاستیکی به جای غلتک‌های مکانیکی به دلیل عملکرد در جهت‌های مختلف (مانند فنرهای برشی) و استفاده از مواد لاستیک‌های قیری (BRC) به جای میراگر که با سهولت در نصب و کوچکی در ابعاد، توانایی میراگرهای ویسکوالاستیک را نیز دارا هستند، باعث شده سیستم کامل‌تری طراحی و ساخته شود.

امروزه میراگرهای جرمی تنظیم شونده به طور گسترده در جهت کاهش ارتعاشات نامطلوب در سازه‌های مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آنجا که پارامترهای میراگر TMD در زمان ارتعاش سازه ثابت هستند، بنابراین پارامترهای میراگر TMD قبل از تحت ارتعاش قرار گرفتن سازه بسیار حائز اهمیت هستند. این سیستم از لحاظ رفتاری، شکل‌پذیری نسبتا بالایی داشته و قابلیت بالایی در استهلاک انرژی از خود نشان می‌دهد. شکل‌پذیری به عقیده برخی از محققین مهم‌ترین عامل رهاندن سازه از خطر انهدام در زلزله‌های قوی است.

میراگرهای جرمی تنظیم‌شونده در کف یک یا چند طبقه از ساختمان نصب می گردند. از این رو می‌توان آنها را به عنوان ابزاری جهت مقاوم‌سازی نیز بکار برد.

پیشینه تاریخی

ساده‌ترين شكل ميراگر جرمی تنظيم‌شونده، سيستمی شامل جرم، فنر و ميراگر ويسكوز است كه به سازه اصلی مهار می‌شود. ايده‌ی اوليه استفاده از اين نوع ميراگر در كارهای مهندسی به كارهايی كه توسط Frahm در سال ۱۹۰۹ انجام شده است، برمی‌گردد. مطالعاتی که در سال‌های بعد توسط Den Hartog انجام شد، باعث توسعه‌ی اصول پایه‌ای در مورد این نوع میراگرها و ارائه راه حلی برای انتخاب مناسب میراگرهای ویسکوز مورد استفاده در این میراگرها شد. وی فرمولی را برای انتخاب خصوصیات بهینه این نوع میراگرها وقتی که سازه تحت اثر تحریک هارمونیک باشد ارائه کرد. Mc Namara در سال ۱۹۷۷ نشان داد که میراگر جرمی تنظیم‌شونده برای بهبود پاسخ سازه‌ها تحت بارگذاری باد موثر است. Warburton روابط بسته‌ای را برای خصوصیات بهینه میراگر مورد استفاده برای سازه یک درجه آزادی فاقد میرایی در شرایط بارگذاری سینوسی و اغتشاش سفید به صورت تحریک پایه و نیز بارگذاری بر روی سازه ارائه کرد.

نمایش ساده از نحوه عملکرد میراگر جرمی تنظیم‌شونده

منبع: +

مترجم و تهیه کننده: محبوبه پوریوسفی