Выбор параметров системы сейсмоизоляции ближнего

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14734 (2022) Цитировать эту статью

2093 Доступа

Подробности о метриках

Преимущества сейсмоизоляции многочисленны. Структуры, изолированные от земли, сейсмически работают лучше, чем те, которые не изолированы. Они испытывают меньше ускорений и сносов пола и с меньшей вероятностью повреждают элементы конструкции. Кроме того, их содержимое лучше защищено от воздействия землетрясений. Выбор и проектирование сейсмоизоляционных устройств сложны и требуют хорошего понимания того, как они ведут себя во время землетрясений. В этом исследовании исследуется влияние различных параметров системы изоляции и характеристик движения грунта на сейсмическую реакцию базовых изолированных конструкций с целью разработки рациональных процедур проектирования и анализа. Кроме того, в исследовании исследуется проблема оптимального проектирования систем сейсмоизоляции посредством параметрического нелинейного динамического анализа. Результаты показали, что максимальный сдвиг и смещение основания зависят от скорости и что пиковая скорость грунта контролирует движение. Самый большой максимальный базовый сдвиг произошел при использовании изоляционных систем с высоким уровнем предела текучести и низкой степенью нелинейности, а наименьший максимальный базовый сдвиг произошел при использовании низких уровней предела текучести и высокой степени нелинейности. Результаты исследования можно использовать для выбора подходящих изолирующих устройств и их правильной разработки для достижения тех преимуществ, которые они предоставляют.

Дополнительное оборудование для структурной защиты, разработанное для защиты сооружений, подверженных землетрясениям1,2, сгруппировано в три широкие области: изоляция основания, пассивное рассеивание энергии и активное управление. Устройства пассивного управления успешно используются для уменьшения динамической реакции конструкций, подвергающихся сильным землетрясениям; их первое использование началось с 1970-х годов. Устройства, рассеивающие энергию, можно разделить на три категории3: вязкие и вязкоупругие демпферы, металлические демпферы и фрикционные демпферы.

Сейсмоизоляция — относительно новый метод сейсмостойкого проектирования зданий, мостовых сооружений и атомных электростанций4. Однако идея виброизоляции существовала еще с начала \(20^{th}\) века; после различных этапов и разработок, особенно в течение последних 30 лет, этот метод стал практической реальностью с изобретением различных устройств сейсмической изоляции.

Принцип сейсмической изоляции заключается в обеспечении разрыва между двумя контактирующими телами, чтобы движение любого тела в направлении разрыва не могло быть полностью передано; это приводит к значительному уменьшению ускорения пола и межэтажных сносов. Таким образом, обеспечивается защита драгоценного содержимого и компонентов здания. За отличные результаты в США, Японии, Италии и Новой Зеландии. Техника сейсмической изоляции в настоящее время продвинулась до такой степени, что ее часто рассматривают для защиты как новых, так и существующих зданий5.

Современные здания содержат дорогостоящее оборудование и содержимое, которые должны быть защищены от землетрясений и работоспособны после сильных сотрясений грунта; такими зданиями являются здания, предназначенные для исследований, здравоохранения, телекоммуникаций, атомных электростанций и т. д. Здания, построенные в соответствии со старыми сейсмическими нормами и с использованием традиционных подходов к устойчивому проектированию, таких как несущие стены, каркасные каркасы и стойкие к моменту каркасы, не могут защитить ценные ценности. оборудование, содержащее эти здания.

Сейсмическая изоляция не предназначена для повышения несущей способности здания, а скорее считается средством снижения сейсмической нагрузки на конструкцию.

В большинстве существующих зданий и мостов используются эластомерные подшипники, причем эластомер представляет собой натуральный каучук, неопрен или подшипники скольжения, а поверхность скольжения - тефлон и нержавеющая сталь. Следовательно, системы изоляции можно разделить на две категории; Первая категория включает в себя семейство эластомерных подшипников6,7, в котором мы находим систему резиновых подшипников с высоким демпфированием (HDRB), систему свинцовых резиновых подшипников (LRB) и другие системы. Вторая категория включает семейство подшипников скольжения, в котором мы находим, среди прочего, маятниковую систему трения (FPS)8 и подшипник скольжения9 с системой без рецентрирования и без нее10.