การออกแบบอุปกรณ์หน่วงแบบใช้มวลเพื่อควบคุมการสั่นสะเทือนสำหรับปัญหาแรงลมต่ออาคารหอสูง

การสั่นสะเทือนของอาคารเนื่องจากแรงลมอาจทำให้เกิดปัญหาด้านการใช้งานต่อผู้อยู่อาศัยหากค่าความเร่งของการสั่นสะเทือนเกินระดับความสะดวกสบายของมนุษย์ ปัญหาดังกล่าวมักเกิดขึ้นโดยเฉพาะกับการออกแบบอาคารสูง การแก้ปัญหาการสั่นสะเทือนด้วยการเพิ่มสติฟเนสด้านข้างของโครงสร้างมักทำให้องค์อาคารมีขนาดใหญ่มาก ซึ่งแนวทางการลดการสั่นสะเทือนด้วยอุปกรณ์ควบคุมการสั่นสะเทือน เช่น อุปกรณ์หน่วงแบบใช้มวล (Tuned Mass Damper, TMD) หรืออุปกรณ์หน่วงแบบใช้มวลหลายชุด (Multiple Tuned Mass Damper, MTMD) มีประสิทธิภาพดีกว่า บทความนี้นำเสนอการออกแบบ MTMD ที่จำลองและวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมวิเคราะห์โครงสร้างทั่วไป สำหรับตัวอย่างอาคารหอสูง ที่มีความสูง 140 เมตร ความถี่พื้นฐานประมาณ 0.26 เฮิรตซ์ มีความหน่วงน้อยมาก และพบว่าเกิดการสั่นสะเทือนสูงเกินระดับการรับรู้ของผู้ใช้อาคารบ่อยครั้ง ค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมของ MTMD หาจากการวิเคราะห์แบบจำลองพลศาสตร์ ภายใต้แรงกระตุ้นแบบฮาร์มอนิก แล้วทำการศึกษาประสิทธิภาพของ MTMD จากแรงจำลองที่ทำให้เกิดการตอบสนองของอาคารเทียบเท่ากับผลการตรวจวัดในระดับรุนแรงที่เกิดกับอาคารจริง รวมถึงศึกษาการออกแบบส่วนประกอบของอุปกรณ์หน่วงแบบใช้มวลเพื่อเสนอรูปแบบการใช้งาน