15-EN15129 Clauza 6: Dispozitive dependente de deplasare (DDD) – Standarde și produse tipice

1. Domeniu de aplicare și definiție

Clauza 6 reglementează două categorii principale deDDD: dispozitive liniare (LD) și dispozitive neliniare (NLD). O caracteristică cheie definitorie aDDDeste că nu suportă sarcini verticale. În plus,bretele cu flambaj-strânse(BRB-uri) care asigură amortizare suplimentară în cadrul structurilor sunt clasificate în mod explicit caDDD. Informații tehnice suplimentare despreDDDeste disponibil în Anexa D din EN15129.

Aceste dispozitive sunt destinate exclusiv structurilor din regiunile seismice conforme cu seria EN 1998, cu scopul principal de a spori reziliența structurală prin reglarea comportamentului dinamic și disiparea energiei seismice, lucrând astfel în mod sinergic cu sistemul de protecție seismică generală.

2. ClasificareaDDD

Dispozitive liniare (LD): Caracterizate printr-un comportament mecanic liniar sau cvasi{0}}liniar, LD-urile sunt folosite pentru a optimiza proprietățile dinamice structurale. Capabilitățile lor minore de neliniaritate și disipare a energiei sunt proiectate pentru a fi compatibile cu modelarea structurală liniară, asigurând simplitatea și acuratețea analizei de inginerie.

Dispozitive neliniare (NLD): Manifestând un comportament neliniar puternic, NLD-urile îmbunătățesc performanța dinamică structurală prin introducerea unei neliniarități semnificative și/sau a disipării de energie. Datorită răspunsului lor mecanic complex, acestea trebuie să fie pe deplin încorporate în modelarea structurală neliniară pentru a asigura un proiect seismic de încredere.

3. Cerințe cheie de performanță și conformitate

Clauza 6 specifică criterii de performanță riguroase care trebuie asigurateDDDfiabilitatea în condiții seismice:

Rezistenta la deplasare si sarcina: DDDtrebuie să reziste la limitele specificate de deplasare sau sarcină (oricare dintre acestea este atinsă prima), cu un factor de siguranță minim ( ) de 1,1. Pentru componentele integrate în sistemele de izolare, acești factori sunt ajustați pentru a se alinia cu capacitatea de deplasare a dispozitivelor de izolare (consultați Clauza 8 din EN15129).

Curba-de deplasare de forță:Curba nu trebuie să prezinte o tendință descendentă atunci când deplasarea sau sarcina atinge limitele de proiectare specificate, asigurând o capacitate de încărcare stabilă{0}}în timpul evenimentelor seismice.

Stabilitate ciclică:Rigiditatea eficientă și amortizarea eficientă aDDDtrebuie să rămână stabil pe parcursul ciclurilor. Pentru ciclurile i Mai mari sau egale cu 2, abaterile de la al 3-lea ciclu (un punct de referință pentru o performanță stabilă) nu trebuie să depășească 10%.

Deplasare reziduala:În cazul acțiunilor seismice ale stării limită de funcționare (SLS), deplasarea reziduală de forță zero-trebuie redusă la minimum (recomandat să fie de 5% din deplasarea proiectată sau de cel puțin 10 mm, oricare dintre acestea este mai mare), reducând daunele structurale post-cutremur și costurile de reparație.

4. Materiale și cerințe de testare

Materiale pentruDDDsunt clasificate în „materiale de bază” (critice pentru performanța seismică ciclică) și „materiale structurale” (pentru funcțiile portante). Materialele de bază, cum ar fi elastomeri, oțel și aliaje cu memorie de formă (SMA) trebuie să îndeplinească standarde europene stricte:

Elastomeri: elastomerii cu amortizare redusă-și cu amortizare ridicată-trebuie să respecte cerințele din Tabelele 10 și, respectiv, 11 din Clauza 8, cu rezistența de aderență verificată la substraturi.

Oțel: Trebuie să se conformeze standardelor din seria EN 10025, EN 10083 sau EN 10088, asigurând ductilitate și rezistență la oboseală.

Materiale speciale (de exemplu, SMA): Trebuie să îndeplinească standardele europene existente, cu teste suplimentare pentru caracteristicile de transformare a fazei, performanța ciclică și adaptabilitatea la temperatură.

Testarea este o piatră de temelie a clauzei 6, inclusiv testarea tipului de material, testarea controlului producției în fabrică (FPC), testarea tipului de dispozitiv și testarea pre-instalare. Testarea de tip este necesară atunci când există modificări ale geometriei dispozitivului, materialelor sau sistemelor de conectare, în timp ce testarea FPC (rata de eșantionare mai mare sau egală cu 2%) asigură performanțe consistente în producția de masă.

DDDprodusele sunt utilizate pe scară largă în ingineria seismică europeană și americană, cu aplicații distincte bazate pe caracteristicile lor liniare sau neliniare. Mai jos este un rezumat al produselor principale, caracteristicile lor de bază și cazurile de utilizare tipice:

1. Dispozitive liniare (LD)

LD-urile sunt ideale pentru proiectele care necesită modelare structurală liniară, oferind o ajustare stabilă a rigidității cu o disipare minimă a energiei neliniare. Tipurile comune includ:

Amortizoare metalice liniare

Caracteristici de bază:Fabricate din oțel carbon sau din oțel-scăzut aliat, aceste amortizoare prezintă un comportament de deplasare aproape de -forța liniară-ideală, fără trepte de curgere semnificative. Ele se bazează pe deformarea elastică pentru a ajusta perioadele naturale structurale, cu capacități slabe de disipare a energiei.

Aplicatii:Potrivit pentru structuri de cadru de dimensiuni mici și mijlocii-care necesită optimizarea dinamică a proprietăților cu nevoi suplimentare reduse de disipare a energiei, cum ar fi modernizarea seismică a clădirilor industriale existente.

Repere de conformitate: Materialele trebuie să îndeplinească standardele EN 10025, cu stabilitatea ciclică verificată prin teste de tip.

LiniarAmortizoare vâscoelastice

Caracteristici de bază:Folosind elastomeri cu amortizare redusă-(conform cu Tabelul 10 din Clauza 8), aceste amortizoare oferă caracteristici de amortizare cvasi-liniare și rigiditate efectivă stabilă. Acestea combină reglarea rigidității cu disiparea ușoară a energiei, compatibile cu modelarea dinamică liniară.

Aplicatii:Ideal pentru pereții cortină, fundațiile echipamentelor și componentele auxiliare de reglare a rigidității în clădiri situate în zone seismice moderate cu condiții de temperatură stabilă.

Repere de conformitate:Testarea dinamică la forfecare este necesară pentru a verifica performanța, cu abaterile ale parametrilor materialului (datorite alimentării, temperaturii etc.) îndeplinind limitele din Tabelul 4 din Clauza 6.

Încărcare-RulmentBretele cu flambaj-restrânse (BRB)

Caracteristici de bază:Clasificat caDDDoferind amortizare suplimentară, acesteaBRB-uriacordați prioritate caracteristicilor de rulment-liniar de sarcină și rigiditate cu disipare slabă a energiei. Materialul miezului este oțel-de înaltă rezistență (EN 10083), iar manșonul previne flambajul miezului pentru a asigura o tensiune și o capacitate constantă de compresie.

Aplicatii:Sisteme de rezistență-la forțelor laterale în cadre-înalte din oțel și structuri spațiale de-cu deschidere mare, în care sunt necesare atât capacitatea portantă-la sarcină, cât și optimizarea dinamică a proprietăților.

Repere de conformitate: Testarea de tip trebuie să includă sisteme de conectare, cu deplasarea reziduală care îndeplinește cerințele SLS.

2. Dispozitive neliniare (NLD)

NLD-urile sunt esențiale pentru regiunile cu intensitate mare-seismică-, valorificând neliniaritatea puternică pentru a disipa o energie seismică semnificativă. Acestea necesită modelare structurală neliniară și sunt disponibile în diferite configurații:

Amortizoare metalelor

Caracteristici de bază:Construit din oțel cu randament redus-(de exemplu, LY100, LY160, LY225) cu limită de curgere scăzută și ductilitate ridicată. Curba forței-deplasării prezintă un comportament biliniar distinct, cu rigiditate post-de curgere stabilă și disipare ciclică excelentă a energiei.

Subtipuri: Tip-de forfecare, tip{0}}de îndoire, șiamortizoare-axiale,adaptabil la diferite spații de instalare și cerințe de forță.

Aplicatii:Proiectarea seismică a clădirilor noi și modernizarea clădirilor existente, în special în zonele cu intensitate-seismică- mare pentru structurile de cadru și pereți de forfecare.

Repere de conformitate:Materialele necesită tensiune monotonă și teste de performanță ciclice. După îmbătrânirea accelerată (14 zile la 70 de grade), modificările de performanță nu trebuie să depășească 20%.

Amortizoare de frecare

Caracteristici de bază: Disiparea energieise realizează prin alunecare relativă între suprafețele de contact, cu o curbă de forță histeretică dreptunghiulară-(neliniaritate puternică). Coeficientul de frecare este stabil șidisiparea energieieste direct legată de amplitudinea deplasării. Nu se bazează pe randamentul materialului, asigurând o durată lungă de viață și întreținere minimă.

Subtipuri: Tip-placă, tip-cilindric, șiamortizoare de frecare sferice, potrivit pentru cerințele de deplasare în mai multe-direcții.

Aplicatii:Poduri cu deschidere lungă,-stadioane mari, structuri-înalte și alte proiecte cu solicitări mari de deplasare. Ideal pentru scenarii care necesită disipare stabilă a energiei-pe termen lung și întreținere redusă, cum ar fi instalațiile auxiliare ale centralei nucleare.

Repere de conformitate:Este necesară testarea-de frecare pe termen lung pentru a verifica stabilitatea la uzură. Raportul dintre limitele superioare și inferioare ale proprietăților materialului pentru componentele metalice nu trebuie să depășească 1,4.

Amortizoare cu deplasare-amplificate

Caracteristici de bază:Integrând mecanisme de amplificare mecanică (de exemplu, comutator, foarfecă, angrenaj), aceste amortizoare amplifică deplasările structurale mici (de 3-4 ori) pentru a îmbunătățidisiparea energieieficiență în scenarii de-deformații mici, prezentând o neliniaritate puternică.

Principiul de lucru:Mecanismele de bretele cu comutator, fermele foarfece sau mecanismele-crema dinţatelor amplifică deplasarea inter-etaje, transmitând deplasarea amplificată la elementele interne de amortizare (de exemplu, miezuri de oţel cu randament redus-, componente de frecare) pentru a obţine „deplasare mică, disipare mare de energie”.

Aplicatii:Structuri cu deformare laterală mică, cum ar fi structuri de pereți de forfecare, structuri de tuburi și instalații industriale rigide. Potrivit și pentru proiecte care necesită o disipare suficientă a energiei în timpul cutremurelor minore.

Repere de conformitate: Rezistența și stabilitatea mecanismului de amplificare trebuie verificate. Este necesară testarea ciclică la 25%, 50% și 100% din deplasarea maximă.

Amortizoare din aliaj cu memorie de formă (SMA).

Caracteristici de bază:Folosind aliaje cu memorie de formă (de exemplu, aliaje Ni-Ti), aceste amortizoare disipă energia și realizează auto-centrarea prin transformarea de fază (martensită în austenită). Curba de deplasare a forței- arată un comportament histeretic neliniar cu o deplasare reziduală minimă.

Principiul de lucru:În timpul cutremurelor, firele/barele SMA suferă deformare plastică (transformare martensitică) ladisipa energie. După-cutremur, materialul revine automat la forma sa inițială prin inversarea fazei, reducând semnificativ deplasarea reziduală structurală.

Aplicatii:Clădiri istorice (care necesită daune minime după-cutremur), fabrici de echipamente de precizie și rosturi de dilatare a podurilor. Ideal pentru proiectele care prioritizează atât disiparea energiei, cât și capabilitățile de auto{2}}centrare.

Repere de conformitate: Este necesară testarea caracteristicilor de transformare de fază (DSC), a ruperii la tracțiune monotonă și a performanței ciclice, acoperind intervalul de temperatură de serviciu și ratele de deformare. Materialele trebuie să respecte standardele europene existente.

Alinierea standard:AsiguraDDDprodusele respectă atât EN15129 Clauza 6, cât și standardele seismice locale (de exemplu, Eurocode 8 în Europa, ASCE 7 în Statele Unite) pentru proiecte transfrontaliere.

Compatibilitate modelare:Selectați LD-uri pentru modelarea structurală liniară și NLD-uri pentru modelarea neliniară pentru a asigura o analiză precisă a răspunsului seismic.

Asigurarea calității:Acordați prioritate produselor cu certificate complete de testare de tip și procese FPC stricte pentru a garanta consistența performanței în producția de masă.

Specificitatea aplicației:Potriviți tipurile de DDD cu caracteristicile structurale (de exemplu, cererea de deplasare, rigiditate) și condițiile de mediu (de exemplu, temperatură, riscul de coroziune) pentru a optimiza performanța seismică.