ارتعاش آزاد سازه

ارتعاش آزاد سازه (Free Vibration) عبارت است از پاسخ سازه در اثر اعمال نیرو و یا تغییر مکان اولیه به آن (انحراف اولیه سازه از وضعیت تعادل و سپس رهاکردن آن به حال خود) که در سازه های معمول بعلت وجود میرایی، با گذشت زمان از دامنه ارتعاش کاسته شده و سازه به حالت سکون باز می گردد. (شکل 1)

 

 

ارتعاش آزاد در سازه را می توان با استفاده از ضربه، ایجاد جابجای با کابل و سپس قطع ناگهانی آن و یا با استفاده از نیروی انسانی ایجاد کرد. در حالت استفاده از نیروی انسانی، نخست فرکانس طبیعی سازه را با استفاده از طیف فوریه  ارتعاش محیطی بدست آورده ، سپس با قرار گرفتن تعداد معینی افراد دریکی از طبقات فوقانی ساختمان و هماهنگ کردن حرکات بدن با فرکانس بدست آمده (با استفاده از یک metronome )، سازه را مرتعش می نمایند (شکل 2) ، در لحظه ای معین که دامنه ارتعاش به حالت یکنواختی و پایداری برسد، حرکت بدن متوقف گردیده و سازه وارد ارتعاش آزاد می گردد. این روش در ساختمان های بلند که پریود ارتعاش بلندتر از 1 ثانیه دارند قابل انجام می باشد.

با تقریبی مناسب امکان محاسبه نسبت میرایی سازه را با استفاده از روش کاهش لگاریتمی(لگاریتم نسبت دو دامنه متوالی) وجود دارد.

همچنین با استفاده از برازش منحنی  ρe^-λωt  با نقاط  ماکزیمم منحنی ارتعاش آزاد،می توان فرکانس طبیعی ارتعاش و میرایی متناظر آن را بدست آورد .(شکل 3)