การควบคุมการสั่นไหวของอาคารสูงภายใต้แรงลมโดยใช้มวลหน่วงปรับค่าแบบเซมิแอกทีฟ

Abstract

งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาระสิทธิภาพของการใช้มวลหน่วงปรับค่าแบบเชมิแอกทีฟหนึ่งชุดในการลด การสั่นไหวของอาคารสูงภายใต้แรงลม ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาอาคารสูง 76 ชั้นติดตั้งระบบมวลหน่วงไว้ที่ ชั้นบนสุดเพี่อควบคุมการสั่นไหวภายใต้แรงลมที่ได้จากการทดลองในอุโมงค์ลม ทำการวิเคราะห์การสั่นไหวแบบ อิลาสติกของโครงสร้างที่จำลองเป็นแบบหลายระดับขั้นความเสรี และใช้วิธีการลดลำดับของแบบจำลองเพื่อช่วย ลดเวลาในการคำนวณซึ่งผลการศึกษาพบว่าช่วยลดระยะเวลาในการคำนวณได้อย่างมีนัยสำคัญ การศึกษานี้ศึกษาการใช้มวลหน่วงปรับค่าแบบเซมิแอกทีฟเพื่อลดการสั่นไหวของโครงสร้างที่มีค่าอัตรา ส่วนความหน่วงของโครงสร้างต่าง ๆ กัน (1 เปอร์เซ็นต์ถึง 5 เปอร์เซ็นต์) เมื่อใช้ขนาดมวลหน่วงที่ต่าง ๆ กัน (อัตราส่วนของมวลหน่วงต่อมวลของโครงสร้างในโหมดที่ 1 อยู่ในช่วง 1 เปอร์เซ็นต์ ถึง 10 เปอร์เซ็นต์) ในสภาวะ ที่โครงสร้างเกิดการสั่นพ้องหรือใกล้เคียง (ซึ่งเป็นกรณีที่มีปัญหาเนื่องจากโครงสร้างมีการสั่นไหวมากที่สุดเมื่อไม่ มีระบบควบคุม) ซึ่งผลการศึกษาพบว่าสามารถลดการสั่นไหวได้ดีกว่ามวลหน่วงปรับค่าแบบแพลสิฟที่ใช้ขนาด มวลหน่วงที่เท่ากันโดยประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้เทียบเท่ากับการใช้ขนาดมวลหน่วงในระบบแพลสีฟประมาณ 1.1 ถึง 4.6 เท่าของมวลเดิมเมื่อพิจารณาระยะการเคลื่อนที่สูงสุดของโครงสร้าง และประมาณ 1.6 ถึง 2.8 เท่าของ มวลเดิมเมื่อพิจารณาระยะการเคลื่อนที่รากที่สองของกำลังสองเฉลี่ยของโครงสร้าง เนื่องจากว่ามวลหน่วงปรับค่า แบบเซมิแอกทีฟนี้มีความสามารถในการปรับค่าความหน่วงให้เหมาะสมกับการสั่นไหวของโครงสร้างในขณะใด ๆ ได้ จึงทำให้การสลายพลังงานจากโครงสร้างของระบบมวลหน่วงเป็นไปอย่างเหมาะสม ส่วนในสภาวะที่โครงสร้างไม่เกิดการสั่นพ้องนั้นประสิทธิภาพในการลดการสั่นไหวของทั้งสองระบบนั้นมีค่าใกล้เคียงกันซึ่งในกรณีนี้ เป็นกรณีที่โครงสร้างไม่มีปัญหาเนื่องจากการสั่นไหว นอกจากนี้งานวิจัยยังได้ทำการศึกษาความไวของประสิทธิภาพต่อความคลาดเคลื่อนของค่าสติฟเนส ของโครงสร้างของระบบมวลหน่วงปรับค่าแบบเซมิแอกทีฟ จากการศึกษาพบว่าความคลาดเคลื่อนของค่าสติฟเนสของโครงสร้างจะทำให้ประสิทธิภาพในการลดการสั่นไหวมีค่าลดลง ซึ่งเมื่อทำการออกแบบการควบคุมมวลหน่วงปรับค่าแบบเซมิแอกทีฟโดยใช้ค่าสติฟเนสของโครงสร้างที่มีค่าต่ำกว่าค่าที่ได้จากการวิเคราะห์โครงสร้าง จะช่วยทำให้ประสิทธิภาพมีค่าดีขึ้น