15-EN15129, раздел 6: Устройства, зависящие от смещения (DDD). Стандарты и типовые изделия.

1. Область применения и определение

Статья 6 регулирует две основные категорииДДД: линейные устройства (ЛД) и нелинейные устройства (НЛД). Ключевая определяющая особенностьДДДзаключается в том, что они не несут вертикальных нагрузок. Кроме того,прогибание-фиксирующих брекетов(BRB), которые обеспечивают дополнительное демпфирование внутри конструкций, явно классифицируются какДДД. Дополнительная техническая информация оДДДдоступен в Приложении D стандарта EN15129.

Эти устройства предназначены исключительно для конструкций в сейсмических регионах, соответствующих требованиям серии EN 1998, с основной целью повышения структурной устойчивости путем регулирования динамического поведения и рассеивания сейсмической энергии, тем самым работая синергетически с общей системой сейсмической защиты.

2. КлассификацияДДД

Линейные устройства (ЛД): характеризующиеся линейным или квази-линейным механическим поведением, LD используются для оптимизации динамических свойств конструкции. Их незначительная нелинейность и способность к рассеянию энергии совместимы с линейным структурным моделированием, что обеспечивает простоту и точность инженерного анализа.

Нелинейные устройства (НЛД): Демонстрируя сильное нелинейное поведение, НЛД улучшают динамические характеристики конструкции за счет значительной нелинейности и/или рассеяния энергии. Из-за их сложной механической реакции они должны быть полностью включены в нелинейное структурное моделирование, чтобы обеспечить надежное сейсмическое проектирование.

3. Ключевые требования к производительности и соответствию

В разделе 6 установлены строгие критерии эффективности, гарантирующиеДДДнадежность в сейсмических условиях:

Смещение и сопротивление нагрузке: ДДДдолжен выдерживать указанные пределы смещения или нагрузки (в зависимости от того, что будет достигнуто раньше) с минимальным коэффициентом запаса прочности ( ) 1,1. Для компонентов, интегрированных в системы изоляции, эти коэффициенты корректируются в соответствии с грузоподъемностью изолирующих устройств (см. раздел 8 стандарта EN15129).

Кривая силы-перемещения:Кривая не должна иметь тенденцию к снижению, когда смещение или нагрузка достигают указанных расчетных пределов, что обеспечивает стабильную-несущую способность во время сейсмических событий.

Циклическая стабильность:Эффективная жесткость и эффективное демпфированиеДДДдолжны оставаться стабильными на протяжении всех циклов. Для циклов i больше или равных 2 отклонения от 3-го цикла (контрольной точки стабильной работы) не должны превышать 10%.

Остаточное смещение:При сейсмических воздействиях в предельном состоянии работоспособности (SLS) остаточное смещение нулевой-силы должно быть сведено к минимуму (рекомендуется составлять 5 % от расчетного смещения или не менее 10 мм, в зависимости от того, что больше), что снижает структурные повреждения и затраты на ремонт после-землетрясения.

4. Требования к материалам и испытаниям

Материалы дляДДДподразделяются на «основные материалы» (критически важные для циклических сейсмических характеристик) и «конструкционные материалы» (выполняющие несущие-функции). Основные материалы, такие как эластомеры, сталь и сплавы с памятью формы (SMA), должны соответствовать строгим европейским стандартам:

Эластомеры: эластомеры с низким-и высоким-демпфированием должны соответствовать требованиям таблиц 10 и 11 раздела 8 соответственно, с проверенной прочностью сцепления с подложкой.

Сталь: должна соответствовать стандартам серии EN 10025, EN 10083 или EN 10088, обеспечивая пластичность и сопротивление усталости.

Специальные материалы (например, SMA): должны соответствовать существующим европейским стандартам с дополнительными испытаниями на характеристики фазового превращения, циклические характеристики и температурную адаптацию.

Тестирование является краеугольным камнем раздела 6 и включает тестирование типа материала, тестирование заводского производственного контроля (FPC), типовое тестирование устройства и тестирование перед-установкой. Типовые испытания необходимы, когда есть изменения в геометрии устройства, материалах или системах соединений, в то время как тестирование FPC (частота выборки больше или равна 2%) обеспечивает стабильную производительность при массовом производстве.

ДДДПродукты широко используются в европейской и американской сейсморазведке, причем их приложения различаются в зависимости от их линейных или нелинейных характеристик. Ниже приводится краткое описание основных продуктов, их основных функций и типичных случаев использования:

1. Линейные устройства (ЛД)

LD идеально подходят для проектов, требующих линейного структурного моделирования, обеспечивая стабильную регулировку жесткости с минимальным нелинейным рассеянием энергии. Общие типы включают:

Линейные металлические демпферы

Основные характеристики:Эти демпферы, изготовленные из углеродистой стали или низко-легированной стали, демонстрируют почти-идеальное линейное усилие-смещение без значительных стадий текучести. Они полагаются на упругую деформацию для корректировки структурных естественных периодов со слабой способностью рассеивать энергию.

Приложения:Подходит для каркасных конструкций малого и среднего-размера, требующих динамической оптимизации свойств с низкими дополнительными потребностями в рассеивании энергии, например, для сейсмической модернизации существующих промышленных зданий.

Основные характеристики соответствия: материалы должны соответствовать стандартам EN 10025, а циклическая стабильность подтверждена типовыми испытаниями.

ЛинейныйВискоэластичные демпферы

Основные характеристики:Используя эластомеры с низким-демпфированием (соответствующие таблице 10 раздела 8), эти амортизаторы обеспечивают квази-линейные характеристики демпфирования и стабильную эффективную жесткость. Они сочетают регулировку жесткости с умеренным рассеиванием энергии, совместимым с линейным динамическим моделированием.

Приложения:Идеально подходит для навесных стен, фундаментов оборудования и вспомогательных элементов регулирования жесткости в зданиях, расположенных в умеренных сейсмических зонах со стабильными температурными режимами.

Основные характеристики соответствия:Динамические испытания на сдвиг необходимы для проверки характеристик, при которых отклонения параметров материала (из-за подачи, температуры и т. д.) соответствуют пределам, указанным в таблице 4 раздела 6.

Нагрузка-ПодшипникПрямые-удерживающие скобы (BRB)

Основные характеристики:Классифицируется какДДДобеспечивая дополнительное демпфирование, этиBRBотдавайте предпочтение характеристикам линейной нагрузки-несущей способности и жесткости со слабым рассеянием энергии. Материал сердечника – высокопрочная-сталь (EN 10083), а втулка предотвращает коробление сердечника, обеспечивая постоянную способность к растяжению и сжатию.

Приложения:Системы,-сопротивляющиеся боковым нагрузкам, в-высотных стальных каркасах и больших-пространственных конструкциях, где требуется как несущая-несущая способность, так и оптимизация динамических свойств.

Основные характеристики соответствия: Типовые испытания должны включать системы соединений с остаточным смещением, отвечающие требованиям SLS.

2. Нелинейные устройства (НЛД)

NLD имеют решающее значение для регионов с высокой-сейсмической-интенсивностью, поскольку используют сильную нелинейность для рассеивания значительной сейсмической энергии. Они требуют нелинейного структурного моделирования и доступны в различных конфигурациях:

Металлические демпферы текучести

Основные характеристики:Изготовлен из стали с низким пределом текучести- (например, LY100, LY160, LY225) с низким пределом текучести и высокой пластичностью. Кривая силового-перемещения демонстрирует отчетливое билинейное поведение со стабильной жесткостью после-текучести и отличным циклическим рассеянием энергии.

Подтипы: Сдвиг-тип, тип изгиба-, иосевые-податливые демпферы,адаптируется к различным местам установки и требованиям к усилию.

Приложения:Сейсмическое проектирование новых зданий и модернизация существующих зданий, особенно в зонах высокой-сейсмической-интенсивности для каркасных и несущих стеновых конструкций.

Основные характеристики соответствия:Материалы требуют монотонного растяжения и циклических испытаний на работоспособность. После ускоренного старения (14 дней при 70 градусах) изменения производительности не должны превышать 20%.

Фрикционные демпферы

Основные характеристики: Рассеяние энергиидостигается за счет относительного скольжения между контактными поверхностями с прямоугольной кривой смещения гистерезисной силы-(сильная нелинейность). Коэффициент трения стабилен ирассеивание энергиинапрямую зависит от амплитуды смещения. Они не полагаются на ресурс материала, обеспечивая длительный срок службы и минимальное техническое обслуживание.

Подтипы: Тип пластины-, цилиндрический-тип, исферические фрикционные демпферы, подходит для требований разнонаправленного смещения-.

Приложения:Мосты с длинными-пролетами, стадионы с большими-пролетами, высотные-конструкции и другие проекты, требующие больших перемещений. Идеально подходит для сценариев, требующих долгосрочного-стабильного рассеивания энергии и низких эксплуатационных расходов, например, для вспомогательных объектов атомных электростанций.

Основные характеристики соответствия:Для проверки устойчивости к износу необходимы-длительные испытания на трение. Отношение верхнего и нижнего пределов свойств материалов для металлических деталей не должно превышать 1,4.

Смещение-Усиленные демпферы

Основные характеристики:Интегрируя механические механизмы усиления (например, рычаг, ножницы, шестерню), эти амортизаторы усиливают небольшие структурные смещения (в 3–4 раза), чтобы улучшитьрассеивание энергииэффективность в сценариях небольшой-деформации, демонстрируя сильную нелинейность.

Принцип работы:Распорки, ножничные фермы или зубчатые-реечные механизмы усиливают межэтажное смещение, передавая усиленное смещение на внутренние демпфирующие элементы (например, сердечники из низко-стали, фрикционные компоненты) для достижения «маленького смещения, большого рассеяния энергии».

Приложения:Конструкции с небольшой боковой деформацией, такие как конструкции со сдвиговыми стенками, трубчатые конструкции и жесткие промышленные установки. Также подходит для проектов, требующих достаточного рассеивания энергии во время небольших землетрясений.

Основные характеристики соответствия: Необходимо проверить прочность и стабильность механизма усиления. Требуется циклическое тестирование при 25%, 50% и 100% максимального смещения.

Демпферы из сплава с памятью формы (SMA)

Основные характеристики:Благодаря использованию сплавов с памятью формы (например, сплавов Ni-Ti) эти демпферы рассеивают энергию и достигают само-центрирования за счет фазового превращения (мартенсит в аустенит). Кривая силового смещения- демонстрирует нелинейное гистерезисное поведение с минимальным остаточным смещением.

Принцип работы:Во время землетрясений проволока/стержни SMA подвергаются пластической деформации (мартенситному превращению).рассеивать энергию. После-землетрясения материал автоматически возвращается к своей исходной форме за счет обращения фазы, что значительно уменьшает остаточное смещение конструкции.

Приложения:Исторические здания (требующие минимального ущерба после-землетрясения), заводы точного оборудования и компенсаторы мостов. Идеально подходит для проектов, в которых приоритетными являются как рассеивание энергии, так и возможности самоцентрирования.

Основные характеристики соответствия: необходимы испытания на характеристики фазового превращения (DSC), монотонное разрушение при растяжении и циклические характеристики, охватывающие диапазон рабочих температур и скоростей деформации. Материалы должны соответствовать действующим европейским стандартам.

Стандартное выравнивание:ГарантироватьДДДпродукты соответствуют как EN15129, пункт 6, так и местным сейсмическим стандартам (например, Еврокод 8 в Европе, ASCE 7 в США) для трансграничных-проектов.

Совместимость моделирования:Выбирайте LD для линейного структурного моделирования и NLD для нелинейного моделирования, чтобы обеспечить точный анализ сейсмической реакции.

Гарантия качества:Отдавайте приоритет продуктам с полными сертификатами типовых испытаний и строгими процессами FPC, чтобы гарантировать постоянство производительности в массовом производстве.

Специфика применения:Сопоставьте типы DDD со структурными характеристиками (например, требуемым смещением, жесткостью) и условиями окружающей среды (например, температурой, риском коррозии) для оптимизации сейсмических характеристик.