تعیین خصوصیات دینامیکی سازه‌ها با استفاده از دستگاه جی‌پی‌اس

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• موسی محمودی صاحبی
• میر احمد میرقاسم پور
• محمد جواد نجاری

دانشگاه شهید رجائی

10.22067/civil.v27i2.33935

چکیده

خصوصیات دینامیکی سازه ها (فرکانس‌های طبیعی ارتعاش ، شکل مود ها و نسبت‌های میرایی)، نقش تعیین کننده ای در تبیین رفتار سازه ها در برابر بارگذاری‌های لرزه ای دارند. در این تحقیق خصوصیات دینامیکی یک سازه سه طبقه (فرکانس های طبیعی ارتعاش و مقادیر نسبت های میرایی) به روش آزمایش ارتعاش آزاد مورد مطالعه قرار گرفت. این آزمایش با استفاده از اعمال یک جابجایی اولیه در سازه انجام شد و پاسخ آن توسط یک دستگاه جی‌پی‌اس اندازه گیری گردید. نتایج حاصل برای تعیین فرکانس‌های طبیعی با استفاده از دستگاه جی‌پی‌اس تطابق خوبی با نتایج حاصل از روش تحلیلی داشت. به عنوان مثال در یکی از آزمایش‌ها، فرکانس‌های طبیعی سازه در جهت x، با استفاده از جی‌پی‌اس و روش تحلیلی، به ترتیب برابر 07/1 و 93/0 هرتز به‌دست آمد. نتایج نشان می‌دهد، استفاده از جی‌پی‌اس روش خوبی برای اندازه‌گیری فرکانس‌های طبیعی سازه است. در این تحقیق مقادیر به‌دست آمده برای نسبت‌های میرائی بسیار کم بوده است که می‌تواند ناشی از سختی و جرم پائین سازه مورد آزمایش باشد.

کلیدواژه‌ها

• خصوصیات دینامیکی سازه ها؛ فرکانس طبیعی؛ زمان تناوب
• نسبت میرایی؛ آزمایش ارتعاش آزاد؛ جی‌پی‌اس

---

عنوان مقاله [English]

Determination of Structural Dynamic Characteristic Using GPS Device

نویسندگان [English]

• mussa mahmoudi
• mir Ahmad Mirghasempour
• mohammad javad Najari

Shahid Rajaee Teacher Training University.

چکیده [English]

Structural dynamic parameters: natural period, shape modes and damping ratio of vibration, play a decisive role on the seismic behavior of those structures. There are several methods for determining of the structural dynamic parameters, such as: free vibration, ambient vibration and force vibration tests. In this research the structural response of a three-story building (the natural frequencies of vibration and the structural damping values) are monitored by a two-frequency GPS device mounted on the structure. The time in full oscillation of the structure will be the natural period of vibration. The damping ratio is determined using logarithmic formulation. The results from analytical method are the same as the experimental results approximately. For example, the natural period in X direction was determined 1.07 and 0.93 Hz using GPS and analytical methods. Comparing the results of the experiments and the results of the computer analysis shows the good accuracy in determining the parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

• Structural Dynamic Characteristics
• Natural Period
• Natural Frequency
• Damping Ratio
• GPS

مراجع

. آقا کوچک، ع.، محمودی صاحبی، م.، "، بررسی خصوصیات دینامیکی ساختمان های چند طبقه با استفاده از روش آزمایش ارتعاش اجباری" ، فصلنامه مهندسی عمران و محیط زیست امیرکبیر، سال هشتم، شماره 31.

2. یادگاری، ج.، بهار ا.؛ "شناسایی پارامترهای مودال بر اساس داده های آزمایش ارتعاش محیطی با نرم افزار جدید"SIP، نشریه مهندسی عمران و نقشه برداری، دانشکده فنی، دوره ٤٤، شماره ١، صفحه ١٢١ تا 130، (١٣٨٩).

3. Park, H., Sohn, H., Kim, I., & Park, J., "Application of GPS to monitoring of wind-induced responses of high-rise buildings", Struct. Design Tall Spec. Build., vol. 17, pp. 117-132, (2008).

4. Li, X., Ge, L., Ambikairajah, E., Rizos, C., Tamura, Y. & Yoshida, A., "Full-scale structural monitoring using an integrated GPS and accelerometer system", GPS Solut, vol. 10, pp. 233–247, (2006).

5. Nickitopoulou, A., Protopsalti, K. & Stiros, S., "Monitoring dynamic and quasi-static deformations of large flexible engineering structures with GPS: Accuracy, limitations and promises", Engineering Structures, vol. 28, pp. 1471–1482, (2006).

6. Cazzaniga, N., Pinto, L., Gianfranco, F., and Abruzzi, P., "Monitoring Oscillations of Slender Structures with GPS and Accelerometers", FIG Working Week 2005 and GSDI-8 Cairo, Egypt, pp. 16-21, (2005).

7. Moschas, F. & Stiros S., "Measurement of the dynamic displacements and of the modal frequencies of a short-span pedestrian bridge using GPS and an accelerometer", Engineering Structures, vol. 33, pp.10–17, (2011).

8. Psimoulis, P., Pytharouli, S., Karambalis, D. & Stiros S., "Potential of Global Positioning System (GPS) to measure frequencies of oscillations of engineering structures", Journal of Sound and Vibration, vol. 318, pp. 606–623, (2008).

9. Ting, Y., Hong, L. & Ming G., "Effect of different construction materials on propagation of GPS monitoring signals", Journal of Measurement, vol. 45, pp.1126–1139, (2012).

10. DANA, PH., "Global Positioning System (GPS) Time Dissemination for Real-Time Applications", Journal of Real-Time systems, vol. 12, pp. 9-40, (1997).