Тип устройства сейсмической изоляции для здания

Устройство сейсмической изоляции для строительства имеет решающее значение для домов и других построек. При землетрясении фундамент здания перемещается вместе с грунтом. Это приводит к сильной вибрации здания. Чем выше энергия землетрясения, тем больше энергии теряет здание. Поэтому неизолированные здания должны обладать огромной устойчивостью к сейсмическим движениям.

Базовые изоляторы

Базовые изоляторы используются для отделения надстройки здания от грунта фундамента. Существует множество различных типов изоляторов. Некоторые из них пассивны, другие полуактивны. Целью изолятора основания является увеличение естественного периода конструкции, что приведет к снижению требований к сдвигу основания и спектральным ускорениям. Эти устройства особенно полезны для структур с большим периодом, где спектральные смещения и ускорения выше, чем у структур меньшего размера. Многие изоляционные системы также обладают свойствами, повышающими демпфирование, что позволяет использовать их в сочетании с дополнительными демпферами для дальнейшего снижения сейсмических рисков.

Сейсмическая изоляция фундаментов становится все более популярной. Это помогает защитить здания от разрушительных землетрясений, которые могут повлиять на жителей, вторичные системы и внутреннее оборудование. В данной статье рассматривается эта популярная стратегия защиты, рассматривается ее история и выделяются ключевые концепции. В нем также представлен сложный пример применения, показывающий, как устройство изоляции основания может повысить сейсмическую безопасность.

Свинцовые сердечники

Свинцовые жилы являются составной частью сейсмоизоляционного устройства здания. Они состоят из армированной стальной пластины и слоя свинца. Их устанавливают в центре или внизу здания, чтобы отделить верхнюю конструкцию от нижнего фундамента. При возникновении землетрясения свинцовая вилка будет распределять сейсмическую энергию, сводя к минимуму передачу на надстройку и поддерживая нормальную работу внутреннего оборудования.

Свинцовые сердечники очень жесткие и предназначены для демпфирования здания во время сейсмической активности. Они также обеспечивают жесткость и устойчивость системы даже при сильных ветрах. Свинцовые сердечники могут быть изготовлены из одного или нескольких сердечников для максимальной гибкости.

Резина

Резиновые сейсмоизоляционные устройства для зданий помогают предотвратить ущерб во время землетрясения, предотвращая перемещение конструкции во время землетрясения. Это достигается за счет использования многослойной резины, которая выдерживает вес конструкции и преобразует вибрацию в более медленное движение. Мягкость резины также снижает сильную вибрацию, возникающую при землетрясении в здании. Резина также продлевает период вибрации здания. Как только землетрясение прекращается, резина возвращает здание в исходное положение благодаря своей сильной восстанавливающей силе.

Реакцию резинового сейсмоизоляционного устройства для зданий можно проверить путем измерения амплитуды горизонтальных и вертикальных движений. Это делается с помощью метода собственных значений. Используя этот метод, исследователи могут проверить общее состояние здания и ущерб, нанесенный ему во время землетрясения.

Собственная частота

Когда происходит землетрясение, фундамент здания движется вместе с землей. Затем сейсмические волны поднимаются по конструкции. Конструкция будет сильно раскачиваться, если энергия землетрясения высока. Жесткость здания будет определять, сколько энергии оно потеряет во время землетрясения. Чтобы защититься от этой потери энергии, здание должно быть сейсмостойким.

Для здания, подверженного землетрясениям, можно установить вертикальное сейсмоизоляционное устройство. Это устройство усиливает вертикальный сейсмический отклик в высокочастотной области. Его максимальное вертикальное смещение намного превышает максимальное расчетное значение для стального демпфера и пружины вертикальной жесткости. Например, когда спектр отклика минимального входного сигнала составляет 1,0 Гц, фактическое значение VIF увеличивается на 80%.

Чрезмерный эксцентриситет

Проектирование сейсмоизоляционного устройства для здания с чрезмерным эксцентриситетом требует тщательного учета как боковых, так и крутильных воздействий. Эксцентриситет надстройки может увеличить боковые смещения здания и, следовательно, его максимальное ускорение реакции и силы на стержнях. Кроме того, эксцентриситет центра масс в плоскости изоляции может увеличить крутильные эффекты. Для смягчения этих воздействий конструкция изолирующего устройства должна быть согласована с центром масс конструкции.

Конструкция сейсмоизоляционного устройства должна минимизировать эксцентриситет между конструкцией и основанием. Крутильный эффект асимметричной надстройки оказывает существенное негативное влияние на эффективность системы изоляции. Кроме того, система изоляции фундамента оказывает большое негативное влияние на перемещения и становится неэффективной для зданий с чрезмерным эксцентриситетом.

Пассивные демпферы

Пассивный демпфер — это компонент здания, который помогает изолировать конструкцию от сейсмической энергии. Это происходит за счет поглощения энергии. Эффективность этого устройства возрастает, когда здание стоит на относительно прочном грунте. По мере того, как почва становится мягче, ее эффективность снижается. Однако при относительно коротком спектральном периоде, таком как T = 1,43 секунды, демпфер способен смягчить большую часть энергетической нагрузки здания.

Основным преимуществом этого устройства является то, что оно способно выдерживать вес здания, в то же время позволяя фундаменту двигаться вместе с землей во время землетрясения. Таким образом, он способен изолировать надстройку от резкой энергии, частоты и ускорения землетрясения.

Дополнительную информацию об устройстве сейсмической изоляции можно найти на сайте seismicbearing.com.