Prigušivači viskoznog fluida (VFD): princip rada, primjena i međunarodni standardi

Tipični prigušivač viskoznog fluida za most se sastoji od cijevi cilindra, klipa, otvora za prigušivanje, klipnjače i komponenti za brtvljenje visokih-zaptivnih dijelova, a unutrašnjost je ispunjena silikonskim uljem otpornim na-temperaturu dugog-radnog{3}}života koje djeluje kao medij za prigušivanje. Kada se most pomjeri zbog seizmičke aktivnosti, opterećenja vjetrom ili udara vozila, dolazi do relativnog kretanja između klipa i cijevi cilindra. Ovo relativno kretanje prisiljava viskoznu tekućinu unutar prigušivača da velikom brzinom prolazi kroz prigušne kanale, a otpor protoka koji se stvara tokom ovog procesa raspršuje strukturnu energiju vibracija u toplinu, koja se zatim oslobađa u atmosferu kako bi se smanjile strukturne vibracije.

Ključna karakteristika mostovnih VFD-a je njihov nedostatak statičke krutosti, što znači da ne mijenjaju period prirodnih vibracija konstrukcije mosta. Ovo je ključno za održavanje originalnih strukturalnih performansi uz obezbeđivanje disipacije energije. Pored toga, ovi prigušivači imaju punu i stabilnu krivulju histereze, omogućavajući im da postignu efikasnost rasipanja energije od preko 90%, što ih čini veoma efikasnim u ublažavanju različitih tipova strukturalnih vibracija.

Osnovne funkcije i scenariji aplikacija

1. Seizmička zaštita

Mostovi VFD igraju vitalnu ulogu u seizmičkoj zaštiti efikasno trošeći seizmičku energiju. Oni smanjuju pomicanje nosača mosta i unutrašnju silu koja djeluje na stupove, čime se sprječava oštećenje ležajeva i minimizira rizik od pada nosača mosta sa svojih oslonaca. Ovi amortizeri su široko instalirani između glavnog nosača i stubova ili upornjaka kako bi se osigurala ciljana seizmička zaštita.

2. Kontrola vibracija vjetra

Za mostove i viseće mostove sa dugačkim rasponom kablova-vibracije izazvane vjetrom, kao što su vrtložni-indukovane vibracije i treperenje, mogu značajno utjecati na sigurnost konstrukcije i udobnost vožnje. VFD-i efikasno potiskuju ove vibracije i također ublažavaju vibracije kablova izazvane kišom-vjetrom, povećavajući udobnost vožnje i vijek trajanja konstrukcije mosta.

3. Otpuštanje temperaturnog pomaka

Mostovi se šire i skupljaju s promjenama temperature, a VFD dozvoljavaju ovo slobodno kretanje bez stvaranja dodatnog toplinskog naprezanja koje bi moglo oštetiti strukturu. Istovremeno, oni obuzdavaju nisko-vibracije uzrokovane kočenjem vozila i udarom dilatacijskih spojeva, dodatno štiteći most od-dugotrajnog habanja.

4. Prilagodba tipa širokog mosta

Prigušivači viskoznih fluida su veoma raznovrsni i pogodni za širok spektar tipova mostova, uključujući kablovske{0}}mostove, viseće mostove, mostove s kontinuiranim nosačima, mostove s krutim okvirom, gradske vijadukte i željezničke mostove. Također se mogu koristiti u kombinaciji sa seizmičkim izolacijskim ležajevima i pričvrsnim uređajima kako bi se formirao više-sistem zaštite konstrukcije, čime se povećava ukupna sigurnost konstrukcije.

Princip instalacije i rasporeda

Prigušivači viskoznog fluida za most obično koriste bilateralne ušne ploče i sferne spojeve šarki, koji omogućavaju prilagođavanje strukturalnim uglovima rotacije. Oni su simetrično postavljeni u uzdužnom smjeru između kraja nosača i stupa, te poprečno raspoređeni između dna čelične kutije i savijenog poklopca kako bi se efektivno kontrolirao bočni pomak.

Ključna pravila rasporeda za VFD uključuju osiguravanje da je os prigušivača u skladu sa smjerom strukturalne deformacije kako bi se izbjegla ekscentrična opterećenja, korištenje sfernih spojeva šarki za prilagođavanje odstupanja uglova instalacije, rezervisanje dovoljnog prostora za održavanje i usvajanje visokokvalitetnog -protivkorozivnog{1}}korozijskog dizajna i produženja vijeka trajanja{2} amortizera

Globalnom primjenom VFD-ova za most dominiraju tri glavna standardna sistema: evropski EN standardi, američki AASHTO/ASTM/ICC-ES standardi i japanske specifikacije cestovnih mostova. Ove norme regulišu sve aspekte VFD-a, uključujući dizajn, odabir materijala, indikatore performansi, ispitivanje na zamor, prilagodljivost na temperaturu i fabričku inspekciju, i oni su osnovni zahtjevi za CE, ICC{2}}ES i JSSI certifikaciju.

1. Evropski standardi (CE certifikacija obavezna)

EN 15129:2009 Seizmički uređaji: Zahtjevi za performanse i metode ispitivanja

Ovo je osnovni standard EU za prigušivače koji ovise o-brzini, ležajeve za seizmičku izolaciju i uređaje protiv padanja mostova, a CE oznaka je obavezna za ulazak na tržišta EU i EEA.

Standard definira VFD kao pasivne amortizere{0}}zavisne od brzine bez statičke krutosti. Za materijale, zahtijeva da tečnost za prigušivanje bude ne-toksična, nezapaljiva i hemijski inertna, sa silikonskim uljem (tačka paljenja veća od ili jednaka 340 stepeni) kao poželjan izbor. Cilindar i klipnjača moraju biti izrađeni od legiranog čelika visoke čvrstoće sa tvrdim hromiranim slojem, a hrapavost površine mora biti u skladu sa EN ISO 4287, sa maksimalnom hrapavošću od 3μm.

Osnovni indikatori performansi specificirani u EN 15129:2009 uključuju odstupanje sile prigušenja ne više od ±15% pod različitim brzinama i frekvencijama, odstupanje performansi ne više od ±15% unutar temperaturnog raspona od -25 stepeni do +50 stepena, sposobnost otpornosti na 150% unutrašnjeg pritiska bez oštećenja od dizajna, 5 puta i pomaka. pritisak. Za izdržljivost na zamor, amortizer ne smije pokazivati ​​curenje ulja nakon 20.000 ciklusa, uz slabljenje performansi od najviše 10%.

Obavezni testovi usklađenosti uključuju ispitivanje krivulje histereze (F-D), ispitivanje odnosa sile-brzine (F-V), ispitivanje temperaturnog ciklusa, ispitivanje zamora, testiranje krajnjeg pomaka i ispitivanje pritiska zaptivanja.

Drugi evropski relevantni kodovi

EN 1998-2 (Eurocode 8): Ovaj kod seizmičkog dizajna mosta specificira principe rasporeda za VFD i izračunavanje ekvivalentnog omjera prigušenja, preporučujući omjer ne manji od 20%.

EN 1337: Ovaj standard za ležajeve mosta pruža smjernice o odgovarajućoj primjeni VFD-a i strukturnih ležajeva.

2. Američki standardi (AASHTO / ASCE / ASTM / ICC-ES)

Američki standardi su široko prihvaćeni u Sjevernoj Americi, Bliskom istoku i međunarodnim projektima za licitiranje, sa strogim zahtjevima u pogledu seizmičkih performansi, prilagodljivosti niskim{0}}temperaturama i vijeka trajanja.

AASHTO specifikacije

Specifikacije dizajna LRFD mosta: Ova specifikacija specificira da eksponent brzine za VFD treba biti između 0,3 i 0,5 i definira seizmičku metodu projektovanja i granice pomaka za amortizere.

Vodič za projektovanje seizmičke izolacije: Ovaj vodič reguliše pravila za procjenu sile amortizera, pomaka, temperaturne otpornosti i performansi zamora.

ASTM standardi

ASTM E2126: Ovaj standard pruža jedinstvenu metodu ispitivanja za strukturalne amortizere, pokrivajući performanse histereze, ispitivanje zamora i kalibraciju mehaničkih parametara.

ASTM A370: Ovaj standard utvrđuje zahtjeve za ispitivanje mehaničkih svojstava za sirovine koje se koriste u proizvodnji cilindara i klipnjače.

ICC{0}}ES kriteriji certifikacije

AC156: Ovaj standard prihvatanja za ne-uređaje za prigušivanje pokriva otpornost na starenje, otpornost na vatru i dugotrajnu-stabilnost VFD-a.

AC494: Ovaj specijalni standard za konstrukcijske amortizere mostova zahtijeva minimalno 50.000 ciklusa zamora, krajnji pomak do 200% projektne vrijednosti i nisku-otpornost na temperaturu do -40 stepeni.

3. Japanski standardi cestovnog mosta

Japanski standardi za mostove su poznati po svojoj striktnoj preciznosti i zahtjevima za ultra-dugim vijekom trajanja, što ih čini posebno pogodnim za projekte u-seizmičkim zonama. Ključni zahtjevi uključuju eksponent brzine kontroliran između 0,2 i 0,4, temperaturno odstupanje sile prigušenja ograničeno na ±10%, projektni vijek trajanja ne manji od 75 godina, godišnju stopu curenja ulja od najviše 0,1% i toleranciju građevinske instalacije kontroliranu unutar 2 mm.

Međunarodna standardna poređenje ključnih parametara

Razumijevanje razlika u ključnim parametrima između međunarodnih standarda je ključno za osiguravanje usklađenosti u globalnim projektima. Tabela u nastavku uspoređuje osnovne zahtjeve za VFD-ove za mostove prema glavnim međunarodnim standardima:

Savjeti za primjenu certifikata i globalnih projekata

Tržište EU: Da bi ušli na tržište EU, mostovi VFD moraju proći EN 15129 CE certifikat, koji uključuje kontrolu tvorničke proizvodnje (FPC) kako bi se osigurao dosljedan kvalitet proizvoda.

Tržište Sjeverne Amerike: Usklađenost sa AASHTO standardima dizajna i ICC-ES AC494 evaluacijski izvještaj su potrebni za VFD koji se koriste u projektima mostova u Sjevernoj Americi.

Međunarodni projekti u-seizmičkim zonama: Za projekte u-seizmičkim zonama, preporučuje se usvajanje najstrožih parametara među evropskim, američkim i japanskim standardima kako bi se ispunili zahtjevi za ponude i kriteriji prihvatanja vlasnika.

Tehnička dokumentacija: Proizvođači moraju obezbijediti kompletnu tehničku dokumentaciju, uključujući krivulje sile-brzine (F-V), izvještaje o histerezičnim ispitivanjima, podatke o temperaturnim performansama i rezultate detekcije zamora, za tehnički pregled tokom licitiranja i prihvatanja projekta.