ISO 23618:2022 и устройства за сеизмична изолация – изчерпателно въведение

Земетресенията остават сред най-разрушителните природни опасности за застроената среда. Конвенционалната философия на сеизмичния дизайн приема структурни щети, стига да се предотврати срутването. През последните десетилетия обаче обществото изисква по-добра устойчивост: сградите трябва не само да предпазват живота, но и да продължат да функционират веднага след земетресения.

За да постигнат тази цел, инженери от цял ​​свят са разработилисистеми за сеизмична изолация. Вместо да укрепва всеки структурен елемент, изолацията има за цел да отдели структурата от треперенето на земята, намалявайки предаваните сили. Тази концепция, някога нова, се превърна в глобална практика с хиляди защитени сгради, мостове и индустриални съоръжения.

През 2022 г. ISO публикуваISO 23618:2022 – Основи за проектиране на конструкции- Общи принципи относносеизмично изолирани структури.Този международен стандарт консолидира десетилетия знания в последователна рамка, обхващаща проектиране, анализ, изграждане и поддръжка. Той подчертава ролята нагумени лагери, плъзгащи устройства и амортисьорикато основни изолационни продукти.

Този документ предоставя подробно въведение в ISO 23618, с акцент върху изолационните устройства катогумени лагери с високо{0}}затихване (HDRB), оловни-гумени лагери (LRB),ивискозни амортисьори. Той също така поставя ISO 23618 наред с европейските и американските стандарти и предоставя казуси, дискусии за ефективността и бъдещи насоки.

ISO 23618 се прилага захоризонтална сеизмична изолация на сградии определени структури. Изключва вертикална изолация, резервоари за LNG и повечето мостове (въпреки че принципите могат да бъдат адаптирани). Стандартът подчертава, че изолацията не е добавка-, а стратегия-на ниво система, която трябва да бъде интегрирана на най-ранния етап на проектиране.

Философията се основава на три стълба:
1). Удължаване на структурния период– изместване на естествения период до 2–3 s или повече, намаляване на ускоренията.
2). Увеличаване на амортизацията– разсейване на сеизмичната енергия за ограничаване на изместването.
3). Осигуряване на повторно-центриране– връщане в първоначално положение след разклащане.
 

Изолационният слой лежи между надстройката и подконструкцията, като поема вертикални натоварвания, позволява хоризонтално изместване до 600 mm и осигурява ротационна гъвкавост. Основната конструкция трябва да е твърда и здрава, деформацията трябва да се концентрира върху изолаторите, а хлабините (ровове) трябва да предотвратяват удари. Производителността е дефинирана за условия на SLS, ULS и MCE.

ISO 23618 позволява еквивалентен линеен анализ (ефективна твърдост и затихване) и нелинеен анализ във времето-. Свойствата на устройството са калибрирани от тестове.

Устройствата включвателастомерни лагери (HDRBs, LRBs), плъзгащи се махала, линейни водачи, иамортисьори. Всеки трябва да отговаря на товароносимостта, изместването,разсейване на енергия, издръжливост и контрол на качеството.
5.1 Гумени лагери с-висока амортизация (HDRB)
HDRBsсе състоят от гумени и стоманени ламинации. Модифицираните каучукови смеси осигуряват 15–18% затихване. Те поддържат вертикални натоварвания до десетки MN, позволяват хоризонтален модул на срязване ~0,4–1,0 MPa и са издръжливи. Често срещан в училища, офиси и кули.
5.2 Оловни{0}}гумени лагери (LRB)
LRBsвключват централен щепсел, който дава 10–12 MPa, разсейвайки енергия. Затихването е 10–20%. Надежден, регулируем и широко използван в болници и спешни центрове. Пример: болница Уелингтън, Нова Зеландия.
5.3 Плъзгачи с извита повърхност (системи с махало)
Сферични плъзгащи системигенерира възстановителна сила чрез гравитацията. Периодът зависи от радиуса на кривина, независимо от масата. Коефициенти на триене 0,02–0,06 осигуряват демпфиране. Капацитет на изместване до 600 mm или повече. Използва се на летища и стадиони.
5.4 Допълнителни амортисьори
Вискозни амортисьориразсейват енергията чрез зависимо-от скоростта съпротивление на течността.Хистерезисни амортисьориизползвайте еластична стомана.Фрикционни амортисьориплъзгане при контролирано триене. Те подобряват изолацията, когато затихването е недостатъчно.

ISO 23618 допълва регионалните кодове:
- EN 15129:2009 + AC:2010 (Европа) –Анти{0}}сеизмични устройствастандартно покритиелагери, плъзгачи, амортисьори.
- ASCE/SEI 7-22 (САЩ) – Проектни натоварвания, включително Глава 17 относно изолацията.
- Спецификации на ръководството за AASHTO LRFD (2014 г., САЩ) –Сеизмична изолациядизайн за мостове.
ISO е в съответствие концептуално и с двете, като се фокусира върху дизайна,-базиран на ефективността.

Болници:Болница Kaiser Permanente (Калифорния) използва изолация с махало.
Мостове:Мостът Akashi Kaikyō (Япония) с вискозни амортисьори.
Наследство:Сградата на Солт Лейк Сити и окръг (Юта, САЩ) е модернизирана с изолация.
Ядрени:Японските заводи използват изолация за критична безопасност.

ISO 23618 изисква типови тестове (пълно-циклични), рутинни фабрични тестове, строителен надзор и инспекции за поддръжка. EN 15129 добавя CE-маркировка и фабричен производствен контрол. Стандартите на САЩ изискват тестване за квалификация.

Ефекти от вятъра – изолаторите не трябва да се изместват при работен вятър. Пожар – еластомерът се нуждае от защита. Изолация на среден{2}}етаж – практична за високи сгради, изискващи внимателно проектиране на диафрагмата и пътя на натоварване.

Предимства: Намалени ускорения (50–70%), защита на оборудването, непрекъснатост на работата, адаптивност за модернизация.
Ограничения: По-висока цена (5–10%), изисквания за пространство за ров, поддръжка, по-малко ефективен при меки почви.

Хибридните системи съчетават гума и плъзгачи. Интелигентните амортисьори (магнитореологични течности) позволяват полу{1}}активен контрол. Появява се изолация на средни-етажни сгради. Устройствата се проектират за устойчивост на много -опасности (земетресение + вятър + пожар).

ISO 23618:2022 кодифицира най-добрите световни практики всеизмична изолация. Философията му набляга на удължаване на периода, добавянезатихванеи осигуряване на повторно центриране. Чрез свързване с ISO 22762 заеластомерни лагерии в съответствие с EN 15129 и ASCE 7, насърчава глобалната хармонизация. Изолацията не е просто структурно решение, а стратегия за устойчивост на обществото.