كنترل سازه ها نگاهی نو در طراحی سازه ها

كنترل سازه ها نگاهی نو در طراحی سازه ها

چکیده:

     مبحث كنترل سازها موضوع نوینی در طراحی سازه ها می باشد كه به تازگی مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از روشهای كنترل در طراحی سازه ها باعث اقتصادی تر شدن طرح می شود و دستیابی سریع تر و منطقی تر به هدف مورد نظر كه عملا كنترل رفتار سازه در محدوده قابل قبول است را ممكن می سازد.

     در این مقاله به بیان مفاهیم و كلیات مربوط به كنترل سازه ها و همچنین مقایسه تفاوت موجود بین روشهای سنتی طراحی سازه ها و روشهای جدیدتر كه پایه آنها استفاده از سیستم كنترل فعال و غیرفعال است پرداخته می شود. در اینجا تمام بررسی‌ها و مقایسه‌ها بر روی كنترل صوت متمركز شده است و از ویژگیهای دز‌گیر صوتی سازه‌ای برای كنترل صوت انتشار یافته در فضا استفاده می‌شود .

مقدمه:

به طور كلی موج صوتی (sound wave) به هر اغتشاشی كه در یك محیط الاستیك انتشار پیدا كرده است اطلاق می‌شود. این محیط می‌تواند گاز،‌ مایع و یا جامد باشد. این تعریف شامل موجهای فراصوتی، صوتی و زیر صوتی (ultrasonic, sonic, and inforasonic) می‌شود. اما آنچه در اینجا و كلاً در مبحث كنترل صوت مطرح است همان موجهای صوتی (Sonic waves) می‌باشد كه قابل تشخصیص بوسیله حس شنوایی انسان است. 

بعضی معضلات صوتی عبارتند از: از  دست دادن قدرت شنوایی به صورت دائمی یا موقتی در یك كارخانه،‌ كیفیت پایین انتقال صدای سخنران در یك سالن كنفرانس، عدم تمركز مناسب در كلاس یا كتابخانه و....برای تقویت كردن میدان صوتی مورد نظر و یا كاهش شدت میدانهای صوتی مضر و كلاً بهبود شرایط صوتی، باید رابطه بین منبع صوتی، محیط انتقال صوت و محل دریافت صوت و ویژگیهای میدان صوتی منتشر شده مشخص شود. پس از آن می‌توان با روشهای مناسب به كنترل صوت منتشر شده پرداخت. معمولاً روشهای متنوع زیادی برای این كار وجود دارد، ولی توجه به جنبه‌های اقتصادی باعث عدم قابلیت استفاده از بعضی از آنها و میل به سمت استفاده از بعضی دیگر است. به عنوان مثال اگر هدف كنترل صوت ایجاد شده داخل یك كارخانه باشد می‌توان از یك یا تركیبی از روشهای زیر استفاده كرد.

1- كنترل منبع انتشار صوت:‌كاهش دادن توان صوت خروجی از منبع ارتعاشی با طراحی بهتر آن یا عایق بندی كردن آن و یا با ایزوله كردن منبع انتشار بوسیله محفظه‌های بسته و ..

2- كنترل میدان مستقیم صوتی انتشار یافته: افزایش فاصله محل دریافت صوت و منبع ارتعاشی یا ایزوله كردن محل دریافت و یا طراحی مناسب وسایل داخل كارخانه و یا خودسازه كارخانه برای شكست بیشتر صوت و كم كردن میدان مستقیم صوتی

3- كنترل میدان صوت انعكاسی: بوسیله استفاده از مواد جذب كننده صوت در دیواره‌ها و .. آنچه در مواردبالا عنوان شد كنترل صوت به صورت غیر فعال (Possive) بود و اگر چه كنترل غیر فعال تاكنون كاربرد زیادی هم داشته است. اما از لحاظ اقتصادی نیز معمولاً هزینه‌های بالایی را در بر دارد. بنابراین اخیراً روشهای كنترل فعال كه در صورت طراحی مناسب و قابلیت به كارگیری معمولاً كارایی و بازده بیشتری نیز دارند مورد توجه قرار گرفته است. كنترل فعال را نیز مانند كنترل غیر فعال می‌توان در مراحل مختلف انتشار صوت به كار برد، به عنوان مثال كنترل منبع ارتعاشی یا كنترل میدان صوتی و یا كنترل ارتعاشات سازه‌های منعكس كننده و یا عبور دهنده صوت و ...

در این مقاله ابتدا به توضیحی مختصر راجع به موج صوتی و پارامترهای مربوط به صوت پرداخته می‌شود سپس كلیاتی راجع به عوامل ایجاد میدانهای صوتی در فضا ارائه می‌شود. پس از ان برخی روشهای عمده كنترل غیر فعال صوت از جمله محفظه‌های بسته و پوشش دهنده‌ها به صورت خلاصه عنوان می‌شوند و سپس مطالبی راجع به كنترل فعال صوت و تحقیقات راجع به آن خواهد آمد. در این قسمت ابتدا امكان پذیری كنترل میدان صوتی عبوری از یك صفحه به وسیله كنترل ارتعاشات آن صفحه بررسی می‌شود. سپس راجع به توانایی محركهای پیروالكتریك در كنترل صوت انتقالی از میان صفحات بحث می‌شود و اینكه آیا می‌توان از آنها در كنترل صوت استفاده كرد. پس از آن در قسمت سوم به بررسی كنترل صوت منتقل شده از میان سیستم‌های دو جداره پرداخته مبی‌شود. و در مورد اثر پارامترهای مختلف مؤثر بر آن تحقیق می‌شود. همچنین به سئوال مهمی راجع به سیستم‌های دوجداره پاسخ داده می‌شود كه آیا می‌توان به جای كنترل جداری كه با منبع صوتی در ارتباط است جداری را كه با قسمت دریافت كننده صوت در ارتباط است كنترل كرد و اثر كدام عامل بیشتر است؟