Изоляция сейсмической базы - Википедия - Seismic base isolation

Для более широкого освещения этой темы см. Землетрясение.
Базовые изоляторы под Капитолий штата Юта строительство
Одновременное тестирование двух моделей зданий на вибростолах. Правый оборудован сейсмоизоляцией основания.
Мэрия Лос-Анджелеса, самое высокое здание в мире, которое будет модернизировано с изоляцией основания[1][неудачная проверка ][2]

Изоляция сейсмической базы, также известный как базовая изоляция,[3] или же базовая система изоляции,[4] одно из самых популярных средств защиты конструкции от землетрясение силы.[5] Это набор конструктивных элементов, которые должны существенно разъединять а надстройка из его основание который, в свою очередь, опирается на трясущуюся землю, тем самым защищая строительство или же не строительная конструкция целостность.[6]

Базовая изоляция - один из самых мощных инструментов сейсмическая инженерия относящиеся к пассивным структурным контроль вибрации Изоляцию можно получить с помощью различных технологий, таких как резиновые подшипники, подшипники скольжения, шариковые подшипники, пружинные системы и другие средства. Он предназначен для того, чтобы здание или не строительная конструкция пережили потенциально разрушительные сейсмический влияние путем правильного первоначального проектирования или последующих модификаций. В некоторых случаях применение базовой изоляции может поднять как структуру сейсмические характеристики и это сейсмический устойчивость значительно. Вопреки распространенному мнению, изоляция основания не делает здание устойчивым к землетрясениям.

Базовая система изоляции состоит из изоляционные блоки с или без компоненты изоляции, куда:

  1. Изолирующие блоки являются основными элементами базовая система изоляции которые предназначены для обеспечения вышеупомянутых разъединение влияние на строительную или не строительную конструкцию.
  2. Компоненты изоляции есть связи между изоляционные блоки и их части не имеют собственного эффекта развязки.

Изолирующие элементы могут состоять из сдвиговых или скользящих элементов.[7][8]

Эта технология может использоваться как для новых структурный дизайн[9] и сейсмическая модернизация. В процессе сейсмическая модернизация, некоторые из самых известных памятников США, например Мэрия Пасадены, Мэрия Сан-Франциско, Солт-Лейк-Сити и здание графства или же Мэрия Лос-Анджелеса были установлены на системы базовой изоляции. Требовалось создать жесткость диафрагмы и рвы вокруг зданий, а также принять меры против опрокидывания и P-дельта-эффект.

Изоляция основания также используется в меньших масштабах - иногда вплоть до отдельной комнаты в здании. Изолированные системы фальшпола используются для защиты основного оборудования от землетрясений. Этот метод был использован для защиты статуй и других произведений искусства - см., Например, Роден с Врата ада на Национальный музей западного искусства в Токио с Ueno Park.[10]

Демонстрация изоляции базы на Полевой музей в Чикаго

Базовые изолирующие блоки состоят из Подшипники линейного перемещения, которые позволяют зданию двигаться, масляные амортизаторы, поглощающие силы, возникающие при движении здания, и ламинированные резиновые опоры, которые позволяют зданию возвращаться в исходное положение после окончания землетрясения. [11]

История

Опорные изолирующие подшипники были впервые изобретены в Новой Зеландии компанией Д-р Билл Робинсон в течение 1970-х гг.[12] Подшипник, состоящий из слоев резины и стали со свинцовым сердечником, был изобретен доктором Робинсоном в 1974 году.[13]Некоторые из самых ранних применений систем изоляции баз датируются 550 годом до нашей эры. при строительстве гробницы Кира Великого в Пасаргадах, Иран. Более 90% территории Ирана, включая это историческое место, расположено в альпийско-гималайском поясе, который является одной из самых активных сейсмических зон Земли. Историки обнаружили, что это сооружение, в основном состоящее из известняка, было спроектировано так, чтобы иметь два фундамента. Первый и нижний фундамент, состоящий из камней, скрепленных известковой штукатуркой и песчаным раствором, известный как раствор Сароджа, был спроектирован таким образом, чтобы двигаться в случае землетрясения. Верхний слой фундамента, представлявший собой большую пластину, никак не прикрепленную к основанию сооружения, состоял из полированных камней. Причина, по которой этот второй фундамент не был привязан к основанию, заключалась в том, что в случае землетрясения этот пластинчатый слой мог бы свободно скользить по первому фундаменту конструкции. Как историки обнаружили тысячи лет спустя, эта система работала именно так, как и предсказывали ее разработчики, и в результате гробница Кира Великого все еще стоит.

Исследование

Через Сеть Джорджа Э. Брауна-младшего по инженерному моделированию землетрясений (NEES ), исследователи изучают работу систем изоляции основания.[14] Проект, результат сотрудничества исследователей из Университет Невады, Рино; Калифорнийский университет в Беркли; Университет Висконсина, Грин-Бей; и Университет Буффало проводит стратегическую оценку экономических, технических и процедурных препятствий на пути повсеместного внедрения сейсмической изоляции в США. Ресурсы NEES использовались для экспериментального и численного моделирования, интеллектуального анализа данных, сетей и сотрудничества, чтобы понять сложную взаимосвязь между факторами, контролирующими общую производительность изолированной структурной системы. Этот проект включает землетрясение стол и гибридные испытания на экспериментальных объектах NEES в Калифорнийском университете в Беркли и университете в Буффало, направленные на понимание предельных значений конечных характеристик для изучения распространения локальных отказов изоляции (например, столкновения с упорами, отказов подшипников, подъема) на реакция на системном уровне. Эти испытания будут включать полномасштабное трехмерное испытание изолированного 5-этажного стального здания на вибростоле E-Defense в Мики, Хиого, Япония.[15]. Исследования сейсмической изоляции в середине и конце 1970-х годов в значительной степени основывались на наблюдении, что большинство записей сильных движений, зарегистрированных до того времени, имели очень низкие значения спектрального ускорения (2 секунды) в длиннопериодическом диапазоне. Записи, полученные с участков на дне озер в Мехико в 1985 году, вызвали опасения по поводу возможности резонанса, но такие примеры считались исключительными и предсказуемыми. Одним из первых примеров стратегии проектирования землетрясений является пример, приведенный доктором Дж. Calantariens в 1909 году. Было предложено построить здание на слое мелкого песка, слюды или талька, который позволил бы зданию скользить при землетрясении, тем самым уменьшая силы, передаваемые на здание. Подробный литературный обзор полуактивных систем управления Майкл Д. , Symans et al. (1999) даются ссылки как на теоретические, так и на экспериментальные исследования, но основное внимание уделяется описанию результатов экспериментальной работы. В частности, обзор сосредоточен на описании динамического поведения и отличительных чертах различных систем, которые были экспериментально проверены как на уровне компонентов, так и в рамках небольших структурных моделей.

Адаптивная базовая изоляция

Адаптивная базовая система изоляции включает настраиваемый изолятор, который может регулировать свои свойства в зависимости от входного сигнала для минимизации передаваемой вибрации. Магнитореологическая жидкость демпферы[16] и изоляторы с Магнитореологический эластомер[17] были предложены в качестве адаптивных базовых изоляторов.

Известные здания и сооружения на базе систем изоляции

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Проект сейсмологической реабилитации мэрии Лос-Анджелеса - технология изоляции базы». Архивировано из оригинал 27 июля 2011 г.
  2. ^ "Nabih Youssef Associates | Инженеры-строители". www.nyase.com. Получено 2017-06-11.
  3. ^ Прессман, Энди (2007). Архитектурные графические стандарты. Джон Уайли и сыновья. п. 30. ISBN  978-0-471-70091-3.
  4. ^ Вебстер, Энтони С. (1994). Технологический прогресс в проектировании и строительстве зданий в Японии. Американское общество инженеров-строителей. п. 70. ISBN  978-0-87262-932-5.
  5. ^ Датта, Т. К. (2010). Сейсмический анализ конструкций. Джон Уайли и сыновья. п. 369. ISBN  978-0-470-82462-7.
  6. ^ «Изоляция базы: демонстрация видео» - через www.youtube.com.
  7. ^ Свинцовый резиновый подшипник проходит испытания на заводе UCSD Caltrans-SRMD, YouTube[ненадежный источник? ]
  8. ^ Гибридное моделирование базовых изолированных конструкций, YouTube[ненадежный источник? ]
  9. ^ «Проекты». www.siecorp.com.
  10. ^ Райтерман, Роберт (2012). Землетрясения и инженеры: международная история. Рестон, Вирджиния: ASCE Press. ISBN  9780784410622.
  11. ^ «Сейсмическая изоляция | [THK || Русский язык]». www.thk.com.
  12. ^ Выбранные ресурсы Base Isolation, https://www.ccanz.org.nz/page/Base-Isolation.aspx
  13. ^ Научно-исследовательский институт Робинсона, https://www.victoria.ac.nz/robinson/about/bill-robinson
  14. ^ Основные моменты проекта nees @ berkeley: NEES TIPS Гибридное моделирование сейсмической изоляции, https://www.youtube.com/watch?v=Uh6l5Jqtp0c
  15. ^ Джованнарди, Фаусто; Гисасола, Адриана (2013). "Базовая изоляция: dalle origini ai giorni nostri". Получено 7 октября, 2013.
  16. ^ Ян, G .; Spencer, B.F .; Карлсон, J.D .; Саин, М. (Март 2002 г.). «Крупномасштабные гидравлические демпферы MR: моделирование и соображения динамических характеристик» (PDF). Инженерные сооружения. 24 (3): 309–323. Дои:10.1016 / S0141-0296 (01) 00097-9.
  17. ^ Бехруз, Маджид; Ван, Сяоцзе; Горданинежад, Фарамарц (1 апреля 2014 г.). «Выполнение новой системы магнитореологической эластомерной изоляции». Умные материалы и конструкции. 23 (4): 045014. Дои:10.1088/0964-1726/23/4/045014.
  18. ^ Докси, Джессика. «Ремонт храма в Солт-Лейк-Сити - чего ожидать». Храмовая площадь. Корпорация гостеприимства на Храмовой площади. Получено 18 октября 2020.