Sustav izolacije baze za potres: obris o načelima, vrstama, prednostima i aplikacijama

Zemljotres ili samo po sebi nije katastrofa, to je prirodni fenomen koji je posljedica pokreta tla, ponekad i nasilnog. Oni proizvode površinske valove, koji uzrokuju vibraciju tla i struktura koje stoje na vrhu. Ovisno o karakteristikama ovih vibracija, tlo može razviti pukotine, pukotine i naselja. Mogući rizik od gubitka života dodaje vrlo ozbiljnu dimenziju seizmičkom dizajnu, stavljajući moralnu odgovornost na konstrukcijske inženjere. U novije vrijeme razvijeni su mnogi novi sustavi, bilo kako bi se smanjile sile potresa koje djeluju na strukturu ili da apsorbiraju dio seizmičke energije.
Jedan od najčešćih i najprihvaćenih sustava seizmičke zaštite je izolacija baze.

Izolacija baze jedan je od najprihvaćenijih sustava seizmičke zaštite u područjima sklonim potresu. Ublažava učinak potresa u osnovi izolirajući strukturu od potencijalno opasnih pokreta tla. Seizmička izolacija je dizajnerska strategija koja odvaja strukturu štetnih učinaka gibanja tla. Izraz izolacija odnosi se na smanjenu interakciju između strukture i tla.

Kad se seizmički sustav izolacije nalazi pod strukturom, on se naziva "osnovna izolacija".
Druga svrha izolacijskog sustava je osigurati dodatno sredstvo rasipanja energije, smanjujući na taj način preneseno ubrzanje u nadgradnju. Razdvajanje omogućava da se zgrada ponaša fleksibilnije što poboljšava njegov odgovor na potres. Koncept izolacije baze objašnjava se primjerom zgrade koja počiva na valjcima bez trenja. Kad se tlo trese, valjci se slobodno kotrljaju, ali zgrada iznad se ne kreće.
Stoga se nijedna sila ne prenosi u zgradu zbog tresenja tla; Jednostavno, zgrada ne doživljava potres.

Koncept izolacije baze objašnjava se primjerom zgrade koja počiva na valjcima bez trenja. Kad se tlo trese, valjci se slobodno kotrljaju, ali zgrada iznad se ne kreće. Stoga se nijedna sila ne prenosi u zgradu zbog tresenja tla; Jednostavno, zgrada ne doživljava potres.
Ako se ista zgrada odmara na fleksibilnim jastučićima koji nude otpor protiv bočnih pokreta, tada će se neki učinak tresenja tla prenijeti u zgradu iznad.
Fleksibilni jastučići nazivaju se bazni izolatori, dok se strukture zaštićene pomoću ovih uređaja nazivaju zgrade koje su izolirane na bazi. Glavna značajka osnovne tehnologije izolacije je ta što uvodi fleksibilnost u strukturu.

Potrebna je pažljiva studija za identificiranje najprikladnije vrste uređaja za određenu zgradu. Također, izolacija baze nije prikladna za sve zgrade. Najprikladnije strukture za izolaciju baze su zgrade s niskim do srednjim porastom odmarane na tvrdom tlu ispod. Visoke zgrade ili zgrade počivaju na mekom tlu nisu prikladne za izolaciju baze.

Temeljni princip osnovne izolacije je izmijeniti odgovor zgrade tako da se tlo može kretati ispod zgrade bez prenošenja ovih prijedloga u zgradu. Savršeno kruta zgrada imat će nula razdoblja. Kad se tlo pomiče, ubrzanje inducirano u strukturi bit će jednak ubrzanju tla i postojat će nula relativnog pomaka između strukture i tla. Struktura i tlo pomiču se isti iznos. Savršeno fleksibilna zgrada imat će beskonačno razdoblje.
Za ovu vrstu strukture, kada se tlo ispod građevine kreće, u strukturi će biti izazvano nulti ubrzanje, a relativni pomak između strukture i tla bit će jednak pomaku tla. Tako nefleksibilne strukture struktura se neće pomaknuti, tlo će.

Osnovni zahtjevi izolacijskog sustava jesu
1). Fleksibilnost
2). Prigušivanje
3). Otpor na vertikalno ili druga servisna opterećenja.

Zaštita potresa struktura pomoću tehnike izolacije baze općenito je prikladna ako su ispunjeni sljedeći uvjeti
1. Podtega ne stvara prevladavanje kretanja dugog razdoblja.
2. Struktura je prilično spojena s dovoljno visokim opterećenjem stupaca.
3. Mjesto omogućava horizontalne pomake u podnožju reda od 200 mm ili više.
4. bočna opterećenja zbog vjetra manje su od oko 10% težine konstrukcije.
 

· Kad na potres utječe na fiksnu osnovnu strukturu u toj vremenskoj strukturi ne brani se od potresa.
· Ali u strukturi izoliranoj bazi, kada je potres pogođen na građevinskoj zgradi vrlo dobro brani od potresa.
· U fiksnoj strukturi, struktura se kreće kretanjem tla.
· U izoliranoj strukturi, struktura se ne kreće s gibanjem tla. Ali izolacijski ležaj kreće se kretanjem tla. Tako možemo reći da je struktura sigurna.

Seizmički izolatori

Elastomerni izolatori
▶ Linearni prirodni gumeni ležajevi (LNR)
▶ gumeni ležajevi s malim naletom
▶ Ležajevi s olovnim rubama (LRB)
▶ Gumeni ležajevi s visokim uzorkom (HDR)

Klizni izolatori
▶ Elastični sustav trenja
▶ System za trenje (FPS) (FPS)

Oni nastaju od vodoravnih slojeva prirodne ili sintetičke gume u tankim slojevima vezanim između čeličnih ploča.
Čelične ploče sprječavaju ispupčenje gumenih slojeva, pa je ležaj u stanju podržavati veća vertikalna opterećenja samo s malim deformacijama.
Obični elastomerni ležajevi pružaju fleksibilnost, ali nema značajnog prigušivanja i neće se kretati pod servisnim opterećenjima.

1, nisko prigušivanje prirodnog gumenog ležaja (LDR)
Omjer prigušivanja=2% do 3%
Proizvodnja je jednostavna.
Odgovor nije snažno osjetljiva temperatura, brzina opterećenja i starenja.
Naprezanje smicanja premaši se do 100%.

2, visoko prigušivanje prirodnog gumenog ležaja (HDR)
Prigušivanje se povećava dodavanjem ekstra fine ugljične crne boje, ulja ili smola i drugih punila.
Maksimalno naprezanje smicanja=200 do 350%
Omjer prigušivanja=10 do 20% pri 100% smicanju
Učinkovito prigušivanje ovisi o:
· Brzina opterećenja
· Povijest učitavanja
· Temperatura

3, olovni gumeni ležajevi (laminirani gumeni ležaj) (LRB)
Olovni ležaj ili gumeni ležaj olovne jezgre formiran je od olovne čep sile koja je postavljena u unaprijed formiranu rupu u elastomernom ležaju. Olovna jezgra osigurava krutost pod uslužnim opterećenjima i rasipanje energije pod visokim bočnim opterećenjima. Gornja i donja čelična ploča, deblje od unutarnjih šljokica, koriste se za smještaj hardvera za ugradnju. Cijeli ležaj je zatvoren u gumu za pokrivanje radi pružanja zaštite okoliša.
Kad su podvrgnuti niskim bočnim opterećenjima (poput manjeg potresa, vjetra ili prometnih opterećenja), olovna gumena traka je kruta i bočno i vertikalno.
Bočna krutost nastala je iz velike elastične krutosti olovnog čepa i vertikalne krutosti (koja ostaje na svim razinama opterećenja) rezultat konstrukcije ležaja čelika.

4, klizni izolatori
Drugi najčešći tip izolacijskog sustava koristi klizne elemente između temelja i baze strukture.
Pomoći opruga visokih napetosti ili laminiranog gumenog ležaja tako što ćete kliznu zakrivljenu površinu.
Ovi mehanizmi pružaju silu vraćanja za vraćanje strukture u njegov ravnotežni položaj.
4a. Ravni klizni izolatori (sustav otpornog trenja)
Dvije vrste ravnih kliznih izolatora:
· S obzirom
· Bez daljnjeg kapaciteta
1). Klizni izolator bez dodatnog kapaciteta
To se sastoji od vodoravne klizne površine, omogućavajući pomak i tako raspršivanje energije pomoću definiranog trenja između kliznih komponenti i nehrđajućeg čelika.
Jedan poseban problem s kliznom strukturom su zaostali pomaci koji se javljaju nakon glavnih potresa.
2). Klizni izolator s važnim kapacitetom
U usporedbi s kliznim izolatorima, kliznu izolacijsku pendulu (SIPS) s kapacitetom za nosače imaju konkavnu kliznu ploču.
Zbog geometrije, svaki vodoravni pomak rezultira okomitim kretanjem izolatora.
Potencijalna energija, pohranjena od strane nadgradnje, koja je gurnuta na vrh, automatski rezultira ustredom ležaja u neutralni položaj.
Oni ostaju vodoravno fleksibilni, raspršuju energiju i preciziraju nadgradnju u neutralni položaj.

4b. Sferni klizni izolatori (valjci) (sustav za trenje) (FPS/FPB)
Sustav za trenje klatanja je klizni sustav izolacije u kojem je težina strukture podržana na sfernim kliznim površinama koje klize jedna u odnosu na drugu kada kretanje tla prelazi razinu praga.

Zahtjev za ugradnjom baznog izolacijskog sustava je da se zgrada može kretati vodoravno u odnosu na zemlju, obično najmanje 100 mm.
Najčešća konfiguracija je instalirati dijafragmu neposredno iznad izolatora.
Ako zgrada ima podrum, tada su mogućnosti instalirati izolatore na gornji, donji ili srednji visina stupaca i zidova Baseruma.

1. smanjio seizmičku potražnju strukture, smanjujući na taj način troškove strukture.
2. Manje pomake tijekom potresa.
3. Poboljšava sigurnost struktura
4. smanjio je štetu uzrokovanu tijekom potresa. To pomaže u održavanju performansi strukture nakon događaja.
5. povećava performanse strukture pod seizmičkim opterećenjima.
6. Očuvanje imovine

· Izazove za implementaciju na učinkovit način.
· Dopuštenja za premještanja zgrade.
· Neefikasno za zgrade visokog porasta
· Nije prikladno za zgrade, odmaralo se na mekom tlu.
 

1. Osnovna izolacija mostova
2. Osnovna izolacija važnih zgrada
3. Povećavajući odgovor povijesnih struktura
4. Izolacija u polju strojeva

Metoda izolacije seizmičke baze pokazala se pouzdanom metodom dizajna otpornog na potres.
Uspjeh ove metode uglavnom se pripisuje razvoju izolacijskih uređaja i pravilnom planiranju.
Prilagodljivi izolacijski sustavi potrebni su da bi bili učinkoviti tijekom širokog raspona seizmičkih događaja.
Potrebni su napori za pronalaženje rješenja za situacije poput regija u blizini u kojima se može pojaviti širok izbor potresa.