Основна изолация система за земетресение: очертания на принципите, видовете, предимствата и приложенията

Земетресението или Земята сама по себе си не е катастрофа, а естествено явление, което е резултат от движението на земята, понякога насилствено. Те произвеждат повърхностни вълни, които причиняват вибрация на земята и структури, стоящи отгоре. В зависимост от характеристиките на тези вибрации, земята може да развие пукнатини, фисури и селища. Възможният риск от загуба на живот добавя много сериозно измерение на сеизмичния дизайн, като поставя морална отговорност на структурните инженери. В последно време са разработени много нови системи, или за намаляване на силите на земетресението, действащи върху структурата, или за усвояване на част от сеизмичната енергия.
Една от най -широко внедрените и приети системи за сеизмична защита е базовата изолация.

Базовата изолация е една от най-широко приетите системи за защита на сеизмията в райони, предразположени към земетресение. Той смекчава ефекта на земетресението, като по същество изолира структурата от потенциално опасни движения на земята. Сеизмичната изолация е дизайнерска стратегия, която отделя структурата за вредните ефекти на движението на земята. Терминът изолация се отнася до намалено взаимодействие между структурата и земята.

Когато сеизмичната изолация е разположена под структурата, тя се нарича "основна изолация".
Другата цел на изолационната система е да осигури допълнително средство за разсейване на енергията, като по този начин намалява предаваното ускорение в надстройката. Разбирането позволява на сградата да се държи по -гъвкаво, което подобрява реакцията му на земетресение. Концепцията за изолация на основата се обяснява чрез пример за сграда, която почива на ролки без триене. Когато земята се разклати, ролките свободно се търкалят, но сградата отгоре не се движи.
По този начин не се прехвърля сила в сградата поради разклащане на земята; Просто сградата не изпитва земетресение.

Концепцията за изолация на основата се обяснява чрез пример за сграда, която почива на ролки без триене. Когато земята се разклати, ролките свободно се търкалят, но сградата отгоре не се движи. По този начин не се прехвърля сила в сградата поради разклащане на земята; Просто сградата не изпитва земетресение.
Сега, ако същата сграда е отпочината на гъвкави подложки, които предлагат устойчивост срещу странични движения, тогава някакъв ефект от разклащането на земята ще бъде прехвърлен в сградата по -горе.
Гъвкавите подложки се наричат ​​основни изолатори, докато структурите, защитени с тези устройства, се наричат ​​сгради, изолирани от основата. Основната характеристика на основната технология за изолация е, че тя въвежда гъвкавост в структурата.

Необходимо е внимателно проучване, за да се идентифицира най -подходящият тип устройство за определена сграда. Също така, основната изолация не е подходяща за всички сгради. Най-подходящите конструкции за основна изолация са сгради с нисък до среден сгради, починали на твърда почва отдолу. Високите сгради или сгради, починали на мека почва, не са подходящи за основна изолация.

Основният принцип на основната изолация е да променя реакцията на сградата, така че земята да може да се движи под сградата, без да предава тези движения в сградата. Перфектно твърдата сграда ще има нулев период. Когато земята се движи, ускорението, индуцирано в структурата, ще бъде равно на ускорението на земята и ще има нулеви относителни измествания между структурата и земята. Структурата и земята се движат една и съща сума. Перфектно гъвкавата сграда ще има безкраен период.
За този тип структура, когато земята под конструкцията се движи, ще има нулево ускорение, индуцирано в структурата и относителното изместване между структурата и земята ще бъде равно на изместването на земята. Така че негъвкави структури, които структурата няма да се движи, земята ще.

Основните изисквания на изолационната система са
1). Гъвкавост
2). Затихване
3). Съпротива срещу вертикални или други сервизни товари.

Защитата на земетресението на структурите, използващи основна техника на изолация, обикновено е подходяща, ако се изпълнят следните условия
1. Подпастката не произвежда преобладаване на движението на земята с дълъг период.
2. Структурата е доста съединена с достатъчно високо натоварване на колоните.
3. Сайтът позволява хоризонтални измествания в основата на порядъка на 200 мм или повече.
4. Страничните натоварвания, дължащи се на вятъра, са по -малко от приблизително 10% от теглото на конструкцията.
 

· Когато земетресението е засегнато върху фиксираната основна структура по това време, структурата не се защитава срещу земетресението.
· Но в основна изолирана структура, когато земетресението е засегнато върху сградата на конструкцията, се защитава много добре срещу земетресението.
· Във фиксирана структура структурата се движи с движение на земята.
· В изолирана структура структурата не се движи с движение на земята. Но изолационният лагер се движи с движение на земята. Така че можем да кажем, че структурата е безопасна.

Сеизмични изолатори

Еластомерни изолатори
▶ Линейни естествени каучукови лагери (LNR)
▶ Гумени лагери с ниско намайване
▶ Lead-Rubber лагери (LRB)
▶ Гумени лагери с висока амортизация (HDR)

Плъзгащи се изолатори
▶ Устойчива система за триене
▶ Система за махало на триене (FPS)

Те са образувани от хоризонтални слоеве от естествен или синтетичен каучук в тънки слоеве, свързани между стоманени плочи.
Стоманените плочи предотвратяват издуването на гумените слоеве и така лагерът е в състояние да поддържа по -високи вертикални натоварвания само с малки деформации.
Обикновените еластомерни лагери осигуряват гъвкавост, но няма значително затихване и ще се движат при сервизни товари.

1, Ниско затихване на естествен каучуков лагер (LDR)
Коефициент на затихване=2% до 3%
Производството е лесно.
Отговорът не е силно чувствителна температура, скорост на натоварване и стареене.
Щамът на срязването се надвишава до 100%.

2, високо затихване на естествен каучуков лагер (HDR)
Затихването се увеличава чрез добавяне на допълнителнофинно въглеродно черно, масла или смоли и други пълнители.
Максимално напрежение на срязване=200 до 350%
Коефициент на затихване=10 до 20% при 100% щам на срязване
Ефективното затихване зависи от:
· Скорост на натоварванията
· История на натоварването
· Температура

3, оловни гумени лагери (ламиниран гумен лагер) (LRB)
Гуменият лагер на олово-олово или оловно ядро ​​е оформен от оловен завод, поставен в предварително оформен отвор в еластомерен лагер. Водещото ядро ​​осигурява твърдост при натоварвания на услуги и разсейване на енергия при високи странични натоварвания. Горните и долните стоманени плочи, по -дебели от вътрешните подложки, се използват за настаняване на хардуер за монтаж. Целият лагер е затворен в каучук за покритие, за да осигури опазване на околната среда.
Когато се подлага на ниски странични натоварвания (като незначително земетресение, вятър или натоварвания на движение), оловият каучуков лагер е твърд както странично, така и вертикално.
Страничната коравина е резултат от високата еластична коравина на оловната тапа и вертикалната твърдост (която остава при всички нива на натоварване) е резултат от конструкцията на стоманената треска на лагера.

4, плъзгащи се изолатори
Вторият най -често срещан тип изолация използва плъзгащи се елементи между основата и основата на структурата.
Чрез пружини с високо напрежение или ламиниран гумен лагер чрез правене на плъзгаща се извита повърхност.
Тези механизми осигуряват възстановителна сила за връщане на структурата в неговото равновесно положение.
4A. Плоски плъзгащи се изолатори (устойчива система за триене)
Два вида изолатори на плоски плъзгащи се:
· С капацитет на тежест
· Без капацитет за преход
1). Плъзгащ се изолатор без капацитет на преходен капацитет
Това се състои от хоризонтална плъзгаща се повърхност, което позволява изместване и по този начин се разсейва енергия чрез определено триене между плъзгащи се компоненти и неръждаема стомана.
Един конкретен проблем с плъзгащата се структура са остатъчните измествания, които възникват след големи земетресения.
2). Плъзгащ се изолатор с капацитет на преходния капацитет
В сравнение с плъзгащите се изолатори, плъзгащата се изолация махалото (SIPs) с капацитет на наскоро има вдлъбната плъзгаща се плоча.
Поради геометрията, всяко хоризонтално изместване води до вертикално движение на изолатора.
Потенциалната енергия, съхранявана от надстройката, която е изтласкана към върха, автоматично води до вновяване на лагера в неутрално положение.
Те остават хоризонтално гъвкави, разсейват енергията и наскоро са пренастроени надстройката в неутрално положение.

4b. Сферични плъзгащи се изолатори (ролки) (Система за махало на триене) (FPS/FPB)
Системата за махало на триене е система за плъзгане на изолацията, при която теглото на структурата се поддържа върху сферични плъзгащи се повърхности, които се плъзгат една към друга, когато движението на земята надвишава нивото на прага.

Изискването за инсталиране на система за изолация на основата е, че сградата е в състояние да се движи хоризонтално спрямо земята, обикновено поне 100 mm.
Най -често срещаната конфигурация е да инсталирате диафрагма непосредствено над изолаторите.
Ако сградата има мазе, тогава вариантите са да инсталирате изолаторите в горната, долната или средата на височината на колоните и стените на мазетата.

1. Намали сеизмичното търсене на структура, като по този начин намалява цената на структурата.
2. По -малко измествания по време на земетресение.
3. Подобрява безопасността на структурите
4. Намали щетите, причинени по време на земетресение. Това помага за поддържането на изпълнението на структурата след събитието.
5. Подобрява работата на структурата при сеизмични натоварвания.
6. Опазване на собствеността

· Предизвикателство за изпълнение по ефективен начин.
· Помощ за изместване на сградите.
· Неефективен за сгради с висок ръст
· Не е подходящ за сгради, опиращи се на мека почва.
 

1. Основна изолация на мостове
2. Основна изолация на важни сгради
3. Подобряване на реакцията на исторически структури
4. Изолация в полето за машини

Методът на изолация на сеизмичната база се оказа надежден метод за дизайн, устойчив на земетресение.
Успехът на този метод до голяма степен се дължи на разработването на изолационни устройства и правилно планиране.
Необходими са адаптивни изолационни системи, за да бъдат ефективни по време на широк спектър от сеизмични събития.
Необходими са усилия за намиране на решенията за ситуациите като региони в близост до вина, където могат да се появят голямо разнообразие от движения на земетресението.