سال هاست که از میراگر جرمی تنظیم شده به عنوان روشی موثر برای کاهش ارتعاشات ناشی از باد و زلزله در ساختمان های بلند استفاده می شود. در این مقاله عملکرد قاب های مهاربندی شده با میراگر جرمی تنظیم شده پشت بام مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور پاسخ لرزه ای خطی و غیرخطی شش ساختمان با مهاربند هم محور فولادی با 3، 5 و 10 طبقه تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک و دور مطالعه شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که استفاده از قاب میراگر پشت بام، پاسخ لرزه ای ساختمان های با پریود کوتاه را بیشتر از ساختمان های با پریود متوسط و بلند کاهش می دهد. استفاده از این قاب در ساختمان های سه طبقه سبب کاهش 16 تا 66 درصدی تغییر مکان بام در زلزله های مختلف شده است. بر اساس بررسی های انجام شده در این پژوهش، قاب میراگر جرمی تنظیم شده پشت بام در صورتی که از شتاب نگاشت ویژه ساختگاه مناسبی برای طراحی آن استفاده شود؛ سبب کاهش پاسخ لرزه ای تحت زلزله های حوزه نزدیک و دور خواهد شد.

میراگرهای معمول و رایج مایع تنظیم شونده، به سبب عدم امکان تغییر مشخصات در خلال عملکرد صرفا باید با فرکانس اصلی سازه در مد اول تنظیم گردند. برای غلبه بر این عیب اساسی در این تحقیق از یک سیستم جدید، VBTLD، میراگر مایع تنظیم شونده با پره های قابل دوران، استفاده شده است؛ که شامل مخزن میراگر به همراه هشت پره قابل تنظیم در داخل آن می باشد؛ که تحت اثر زلزله کوبه برای شتاب های مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. به منظور بررسی تغییرمکان بام سازه مرجع پنج طبقه، از میراگر مایع تنظیم شونده و میراگر جرمی هم وزن معادل میراگر مایع، از نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی عددی سازه پنج طبقه مرجع در نرم افزار OpenSEES بهره گرفته شده است. هدف از این بررسی مقایسه میراگر مایع پره دار با میراگر جرمی هم وزن خود در حالت بهینه می باشد. میراگر مایع تنظیم شونده با پره های قابل دوران می تواند به جای تنظیم در یک فرکانس خاص، در یک بازه فرکانسی بین 73/1 تا 00/3 برابر یک فرکانس خاص تنظیم شود. نتایج استخراج شده از تحریک لرزه ای سازه مجهز به میراگر پره دار نشان می دهد که استفاده از میراگر با عمق آب 42 میلی متر پاسخ سازه را در برابر زلزله کوبه برای شدت های 2، 4، 6 و8 درصد شتاب اولیه این زلزله در مناسب ترین زاویه قرارگیری پره ها به ترتیب 1/23، 22، 6/14 و 5/10 درصد نسبت به میراگر جرمی بهینه کاهش داده است؛ این مقادیر بهبود برای میراگر با عمق آب 63 میلی متر به ترتیب 2/8، 5/9، 7/6 و 8/6 درصد می باشد.

میراگر جرمی تنظیم شده ترکیبی از جرم، فنر و کمک فنر است که به منظور کاهش پاسخ­ های سازه تحت تحریک جانبی ازجمله نیروی باد و تحریک زلزله به خصوص در حوزۀ تغییرمکان به سازه اضافه می­ شود. با توجه به محتوای فرکانسی بسیار غنی تحریک زلزله، استفاده از میراگرهای جرمی تنظیم شده در قاب­ های خمشی فولادی لزوماً باعث بهبود رفتار سازه تحت هر تحریک زلزله نخواهد شد. روش زمان دوام، یک روش دینامیکی غیرخطی جدید به منظور برآورد رفتار سازه تحت تحریک زلزله است. در این روش تحلیل، سازه تحت یک تحریک فزایندۀ مصنوعی قرار می­ گیرد. نتایج ارزیابی به روش تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی نشان می­ دهد که میراگر جرمی تنظیم شده، میانگین حداکثر تغییرمکان بام تحت شتابنگاشت­ های زلزلۀ منتخب را کاهش داده است. همچنین عملکرد میراگر جرمی تنظیم شده با افزایش نسبت جرمی و همچنین افزایش ارتفاع سازه بهبود می ­یابد. اضافه کردن میراگر جرمی تنظیم شده به قاب ­های خمشی فولادی منجربه کاهش میانگین حداکثر شتاب بام تحت شتابنگاشت­ های زلزلۀ منتخب و کاهش میانگین حداکثر برش پایۀ ساختمان می­ شود. همچنین برآورد روش زمان دوام از حداکثر تغییرمکان­ های بام سازه در سطح خطری که معادل با زلزله ­ای با دوره بازگشت 475 ساله است، بین 10 تا 20 درصد کم تر از روش تاریخچه زمانی غیرخطی می ­باشد. برآورد روش زمان دوام از حداکثر شتاب بام سازه در سطح خطری که معادل با زلزله ­ای با دوره بازگشت 475 ساله است، بین 10 تا 20 درصد بیش تر از روش تاریخچه زمانی غیرخطی است. همچنین برآورد روش زمان دوام از حداکثر برش پایۀ سازه در سطح خطر مورد نظر بین 5 تا 15 درصد بیش تر از روش تاریخچه زمانی غیرخطی می­ باشد.

میراگر جرمی تنظیم شده نوع جدیدی از سیستمهای کنترل سازه می باشد که باعث افزایش اتلاف انرژی میرایی تحت نیروهای خارجی در سازه می گردد. تاکنون در بیشتر موارد تنها یک میراگر جرمی تنظیم شده TMD (Tuned Mass Damper) در بام ساختمان و یا چند میراگر محدود در چندین نقطه در ارتفاع ساختمان نصب می شد، که این مستلزم در نظرگرفتن جرم قابل توجه در نقاطی از سازه به عنوان سربار و همچنین درنظر گرفتن فضایی قابل توجه برای نصب این جرم و از آن مهمتر پیش بینی جسمی که جرم مورد نیاز را تامین کند می باشد. لذا در این تحقیق کارایی میراگر جرمی تنظیم شده توزیعی در طبقات (MTMD) در ساختمان بلند مورد بررسی قرار گرفته و به اثرات میراگر جرمی چندگانه بر روی ساختمان های بلند قاب خمشی فولادی منظم و دارای نامنظمی در پلان پرداخته شده است. مدلهای 10، 15، 20 طبقه با پلان های منظم و دارای نامنظمی به شکل L, U در نرم افزار SAP2000 مورد تحلیل و طراحی قرار گرفته، سپس در نرم افزار OPENSEES مجهز به میراگر جرمی چندگانه شده و تحت رکوردهای دور و نزدیک از گسل تحلیل دینامیکی غیرخطی شده و مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که میراگر جرمی که در طبقات بام قرار گرفته اند از نظر برش حدود 40 درصد کاهش، از نظر جابجایی مطلق طبقات حدود 30 درصد کاهش و از نظر شتاب طبقات حدود 35 درصد کاهش بوده که باعث افزایش کارایی مدل ها شده و وضعیت لرزه ای آنها را بهبود بخشیده اند.