Bazni izolacioni sistem za zemljotres: obris na principima, vrstama, prednostima i aplikacijama

Zemljotres ili zemljana zemlja sama nije katastrofa, to je prirodni fenomen koji rezultira od pomicanja tla, ponekad nasilnog. Ovi proizvodi površinske valove, što uzrokuje vibraciju tla i strukture koji stoje na vrhu. Ovisno o karakteristikama ovih vibracija, tlo može razviti pukotine, pukotine i naselja. Mogući rizik gubitka života dodaje vrlo ozbiljnu dimenziju seizmičkom dizajnu, stavljajući moralnu odgovornost na strukturne inženjere. Posljednjih vremena razvijeni su mnogi novi sustavi, ili da se smanji sile potresa koje djeluju na strukturu ili apsorbiraju dio seizmičke energije.
Jedan od najčešće provedenih i prihvaćenih seizmičkih sistema zaštite je osnovna izolacija.

Baza izolacija jedan je od najčešće prihvaćenih seizmičkih sistema zaštite u područjima sklonim zemljotresom. Ublažava učinak zemljotresa u suštini izolirajući strukturu od potencijalno opasnih podloge. Seizmička izolacija je dizajnerska strategija koja unosi strukturu za štetne efekte motora tla. Izraz izolacija odnosi se na smanjenu interakciju između strukture i tla.

Kada se seizmički izolacioni sustav nalazi pod strukturom, naziva se "baznom izolacijom".
Druga svrha izolacijskog sustava je pružiti dodatna sredstva za rasipanje energije, na taj način smanjujući prenesenu ubrzanje u nadgradnju. Odvajanje omogućava zgradi da se fleksibilno ponaša što poboljšava svoj odgovor na zemljotres. Koncept osnovne izolacije objašnjava se primjerom zgrade koja se odmara na valjcima bez trenja. Kad se tlo trese, valjci se slobodno valjaju, ali zgrada iznad ne pomera se.
Stoga se ne prenosi nikakva sila na zgradu zbog tresenja zemlje; Jednostavno, zgrada ne doživljava zemljotres.

Koncept osnovne izolacije objašnjava se primjerom zgrade koja se odmara na valjcima bez trenja. Kad se tlo trese, valjci se slobodno valjaju, ali zgrada iznad ne pomera se. Stoga se ne prenosi nikakva sila na zgradu zbog tresenja zemlje; Jednostavno, zgrada ne doživljava zemljotres.
Ako se ista zgrada odmara na fleksibilnim jastučićima koji nude otpor prema bočnim pokretima, a zatim će neki učinak tlo države biti prebačen u gornju zgradu.
Fleksibilni jastučići nazivaju se baznim izolatorima, dok se strukture zaštićene pomoću ovih uređaja nazivaju bazne izolirane zgrade. Glavna karakteristika tehnologije bazne izolacije je u tome što uvodi fleksibilnost u strukturu.

Potrebna je pažljiva studija za identifikaciju najprikladnije vrste uređaja za određenu zgradu. Takođe, osnovna izolacija nije pogodna za sve zgrade. Najprikladnije strukture za baznu izolaciju su niske do srednje zgrade koje su počinjene na tvrdom tla ispod. Visoke zgrade ili zgrade koje su počivali na mekoj tlu nisu prikladne za bazu izolacije.

Temeljni princip bazne izolacije je izmjena odgovora zgrade tako da se tlo može pomaknuti ispod zgrade bez prenošenja tih prijedloga u zgradu. Savršeno kruta zgrada imat će nultu period. Kada tlo pomiče, ubrzanje indukovano u strukturi bit će jednako ubrzanju tla i bit će nula relativnih pomaka između strukture i zemlje. Struktura i zemlja pomiču istu količinu. Savršeno fleksibilna zgrada imat će beskonačno razdoblje.
Za ovu vrstu strukture, kada se tlo ispod strukture pomiče, bit će nulta ubrzanje inducirana u strukturi i relativni premještanje između strukture i tla bit će jednak pomicanju zemlje. Tako se nefleksibilne strukture struktura neće se premjestiti, tlo hoće.

Osnovni zahtevi izolacionog sistema su
1). Fleksibilnost
2). Prigušivanje
3). Otpor na vertikalnu ili drugu uslugu opterećenja.

Potresa zaštita struktura korištenjem tehnike izolacije osnovne izolacije općenito je prikladna ako su ispunjeni sljedeći uvjeti
1. Podzemljenje ne proizvodi prevladavanje dugog razdoblja kretanja tla.
2. Struktura je prilično spojena sa dovoljno visokim opterećenjem stupaca.
3. Stranica omogućava horizontalne pomake u podnožju narudžbi od 200 mm ili više.
4. Bočni tereti zbog vjetra su manje od oko 10% težine strukture.
 

· Kada je potres pogođen na fiksnu osnovnu strukturu u to vremenski struktura ne brani se od zemljotresa.
· Ali u osnovnoj izoliranoj strukturi, kada utiče potres na zgradi strukture se odlično brani protiv zemljotresa.
· U fiksnoj strukturi struktura se kreće sa motivom tla.
· U izoliranoj strukturi struktura se ne kreće sa pokretom tla. Ali izolacioni ležaj kreće se sa motivom tla. Tako da možemo reći da je struktura sigurna.

Seizmički izolatori

Elastomerni izolatori
▶ Linearni prirodni gumeni ležajevi (LNR)
▶ Gumeni ležajevi sa niskim prigušivanjem
▶ Ležajevi od olova gume (LRB)
▶ Grumeni ležajevi visokog prigušivanja (HDR)

Klizni izolatori
▶ Sistem otpornosti trenja
▶ Trektni klatno sistem (FPS)

Oni se formiraju od vodoravnih slojeva prirodne ili sintetičke gume u tankim slojevima vezanim između čeličnih ploča.
Čelične ploče sprječavaju gumene slojeve ispupčenih i tako da ležaj može podržati veća vertikalna opterećenja sa samo malim deformacijama.
Obične elastomerne ležajeve pružaju fleksibilnost, ali nema značajnog prigušivanja i premještat će se pod uslužnim opterećenjima.

1, prirodni ležaj sa niskim prigušivanjem (LDR)
Omjer prigušivanja=2% do 3%
Proizvodnja je jednostavna.
Odgovor ne snažno osjetljiva temperatura, stopa utovara i starenja.
Procijenje za smicanje premaši se do 100%.

2, visoko prigušiv prirodni gumeni ležaj (HDR)
Prigušivanje se povećava dodavanjem ekstra fine crno crne boje, ulja ili smole i drugih punila.
Maksimalno smicanje smicanja=200 do 350%
Omjer prigušivanja=10 do 20% na 100% smicanju
Efektivno prigušivanje ovisi o:
· Brzina tereta
· Istorija učitavanja
· Temperatura

3, olovni gumeni ležajevi (laminirani gumeni ležaj) (LRB)
Leat-gumeni ležaj ili kaučurni ležaj olovnog jezgre formirani su od olovnog utikača koji se postavlja u unaprijed formirani otvor u elastomeromnom ležaju. Olovo jezgro pruža krutost pod uslužnim opterećenjima i rasipanje energije pod visokim bočnim opterećenjima. Gornje i donje čelične ploče, debele od unutarnjih šljokica, koriste se za smještaj montažnog hardvera. Čitav ležaj se učvršćuje u pokrivanju gume kako bi se osigurala zaštita okoliša.
Kada su izloženi niskim bočnim opterećenjima (poput manjeg potresa, vjetra ili prometnih opterećenja) vodećim gumenim ležajem je ukočen i bočno i okomito.
Bočna krutost rezultira visokom elastičnom krutošću olovnog utikača i vertikalne krutosti (koji ostaje na svim nivoima opterećenja) rezultat čelične gumene konstrukcije ležaja.

4, klizni izolatori
Drugi najčešći tip izolacijskog sustava koristi klizne elemente između temelja i baze građevine.
Po visokim napetosti ili laminiranim gumenim ležajem čineći kliznu zakrivljenu površinu.
Ovi mehanizmi pružaju vraćanje sile da se strukturu vrati na njegov ravnotežni položaj.
4a. Ravne klizne izolatore (sustav otpornika trenja)
Dvije vrste ravnih kliznih izolatora:
· Sa živopisnim kapacitetom
· Bez neznanstvenog kapaciteta
1). Klizni izolator bez neznatnog kapaciteta
To se sastoji od vodoravne klizne površine, što omogućava pomak i na taj način rasipajući energiju pomoću definiranog trenja između kliznih komponenti i nehrđajućeg čelika.
Jedan poseban problem sa kliznom strukturom su preostali raseljivi koji se javljaju nakon većih potresa.
2). Klizni izolator sa neznanstvenim kapacitetom
U usporedbi s kliznim izolatorima, kliznom izolacijom Pendula (SIPS) sa neznanstvenim kapacitetom imaju konkavnu kliznu ploču.
Zbog geometrije svaki horizontalni pomak rezultira vertikalnom pokretu izolatora.
Potencijalna energija, pohranjena nadgradnjom, koja je gurnuta na vrh, automatski rezultira neznancima u radu u neutralni položaj.
Oni ostaju vodoravno fleksibilni, raspršuju energiju i neduši nadgradnju u neutralan položaj.

4b. Sferični klizni izolatori (valjci) (trenje klatna) (FPS / FPB)
The Friction Pendulum sistem je klizni sistem izolacije u kojem je težina strukture podržana na sfernim kliznim površinama koje se međusobno klize u odnosu na spor u odnosu na prijedlog tla prema prelazi razinu praga.

Zahtjev za ugradnju baznog izolacijskog sustava je taj što se zgrada može pomaknuti vodoravno u odnosu na zemlju, obično najmanje 100 mm.
Najčešća konfiguracija je instaliranje dijafragme odmah iznad izolatora.
Ako zgrada ima podrum, tada su opcije instaliraju izolatore na gornjem, donju ili srednjoj visini stupaca i zidova podruma.

1. Smanjen seizmička potražnja strukture, čime se smanji troškovi strukture.
2. Manji pomaci tokom zemljotresa.
3. Poboljšava sigurnost građevina
4. Smanjenje štete nastale tokom zemljotresa. To pomaže u održavanju performansi strukture nakon događaja.
5. Pojačava izvedbu strukture pod seizmičkim opterećenjima.
6. Očuvanje imovine

· Izazovan za implementaciju na efikasan način.
· Dodatak za izgradnju pomaka.
· Neefikasan za visoke zgrade
· Nije pogodno za zgrade koje se odmaraju na mekoj tlu.
 

1. Baza izolacija mostova
2. Bazna izolacija važnih zgrada
3. Poboljšanje odgovora povijesnih struktura
4. Izolacija u polju mašina

Metoda izolacije seizmičke bazne izolacije pokazala se pouzdanom metodom dizajna otporan na potres.
Uspjeh ove metode u velikoj se mjeri pripisuje razvoju izolacijskih uređaja i pravilnog planiranja.
Prilagodljivi izolacioni sistemi moraju biti efikasni tokom širokog spektra seizmičkih događaja.
Potrebni su napori za pronalaženje rješenja za situacije poput u blizini regija greške u kojima se mogu pojaviti širok izbor potresanskih prijedloga.