15-EN15129 Розділ 6: Пристрої, що залежать від об’єму (DDD) – Стандарти та типові продукти

1. Сфера застосування та визначення

Пункт 6 регулює дві основні категоріїDDD: лінійні пристрої (ЛД) і нелінійні пристрої (НЛД). Ключова визначальна особливістьDDDполягає в тому, що вони не витримують вертикальних навантажень. Крім того,викривлення-стримні підтяжки(BRBs), які забезпечують додаткове демпфування всередині конструкцій, чітко класифікуються якDDD. Додаткова технічна інформація проDDDдоступний у Додатку D EN15129.

Ці пристрої призначені виключно для конструкцій у сейсмічних регіонах, сумісних із серією EN 1998, з основною метою підвищення структурної стійкості шляхом регулювання динамічної поведінки та розсіювання сейсмічної енергії, таким чином працюючи синергічно із загальною системою сейсмічного захисту.

2. КласифікаціяDDD

Лінійні пристрої (LD): LD, що характеризуються лінійною або квазі-лінійною механічною поведінкою, використовуються для оптимізації структурних динамічних властивостей. Їх незначна нелінійність і здатність до розсіювання енергії розроблені таким чином, щоб бути сумісними з лінійним структурним моделюванням, забезпечуючи простоту та точність інженерного аналізу.

Нелінійні пристрої (NLD): Виявляючи сильну нелінійну поведінку, NLD покращують структурні динамічні характеристики шляхом введення значної нелінійності та/або розсіювання енергії. Через їх складну механічну реакцію вони повинні бути повністю включені в нелінійне структурне моделювання, щоб забезпечити надійний сейсмічний проект.

3. Ключові вимоги до продуктивності та відповідності

Розділ 6 визначає суворі критерії продуктивності, які необхідно забезпечитиDDDнадійність в сейсмічних умовах:

Переміщення та опір навантаженню: DDDмає витримувати встановлені межі переміщення або навантаження (залежно від того, що досягається першим), з мінімальним коефіцієнтом безпеки ( ) 1,1. Для компонентів, інтегрованих у системи ізоляції, ці коефіцієнти регулюються відповідно до об’ємної здатності ізолювальних пристроїв (див. розділ 8 EN15129).

Сила-Крива переміщення:Крива не повинна показувати спадну тенденцію, коли переміщення або навантаження досягає визначених проектних меж, забезпечуючи стабільну-несучу здатність під час сейсмічних подій.

Циклічна стабільність:Ефективна жорсткість і ефективне демпфуванняDDDмає залишатися стабільним протягом циклів. Для циклів i більше або дорівнює 2, відхилення від 3-го циклу (точка відліку для стабільної роботи) не повинні перевищувати 10%.

Залишковий об'єм:За сейсмічних впливів граничного стану придатності до експлуатації (SLS) залишкове зміщення нульової-сили має бути мінімізоване (рекомендовано становити 5% від проектного зміщення або принаймні 10 мм, залежно від того, що більше), зменшуючи структурні пошкодження та витрати на ремонт після-землетрусу.

4. Вимоги до матеріалів і тестування

Матеріали дляDDDподіляються на «основні матеріали» (критичні для циклічної сейсмічної ефективності) та «конструкційні матеріали» (для-несучих функцій). Основні матеріали, такі як еластомери, сталь і сплави з пам’яттю форми (SMA), повинні відповідати суворим європейським стандартам:

Еластомери: еластомери з низьким-і високим-демпфуванням мають відповідати вимогам, наведеним у таблицях 10 і 11 розділу 8, відповідно, із підтвердженою міцністю з’єднання з підкладками.

Сталь: має відповідати стандартам серії EN 10025, EN 10083 або EN 10088, забезпечуючи пластичність і стійкість до втоми.

Спеціальні матеріали (наприклад, SMA): мають відповідати існуючим європейським стандартам із додатковими випробуваннями на характеристики фазового перетворення, циклічні характеристики та температурну адаптацію.

Тестування є наріжним каменем розділу 6, включаючи тестування типу матеріалу, тестування заводського контролю виробництва (FPC), тестування типу пристрою та перед-інсталяційним тестуванням. Випробування типу потрібне, коли є зміни в геометрії пристрою, матеріалах або системах з’єднання, тоді як тестування FPC (частота вибірки більше або дорівнює 2%) забезпечує стабільну продуктивність у масовому виробництві.

DDDПродукти широко використовуються в європейській та американській сейсмічній інженерії з різними застосуваннями на основі їх лінійних або нелінійних характеристик. Нижче наведено короткий перелік основних продуктів, їхні основні функції та типові випадки використання:

1. Лінійні пристрої (LD)

LD ідеально підходять для проектів, що вимагають лінійного структурного моделювання, пропонуючи стабільне регулювання жорсткості з мінімальним нелінійним розсіюванням енергії. Поширені типи включають:

Лінійні металеві амортизатори

Основні характеристики:Виготовлені з вуглецевої або низько{0}}легованої сталі, ці амортизатори виявляють майже{1}}ідеальну лінійну силу-переміщення без значних стадій плинності. Вони покладаються на пружну деформацію для регулювання структурних природних періодів зі слабкою здатністю до розсіювання енергії.

Застосування:Підходить для каркасних конструкцій малого та середнього-розміру, які потребують динамічної оптимізації властивостей із низькими потребами додаткового розсіювання енергії, як-от сейсмічна модернізація існуючих промислових будівель.

Основні вимоги щодо відповідності: матеріали мають відповідати стандартам EN 10025 із циклічною стабільністю, підтвердженою типовими випробуваннями.

ЛінійнийВ'язкопружні демпфери

Основні характеристики:Завдяки використанню еластомерів із низьким-демпфуванням (відповідно до таблиці 10 розділу 8), ці амортизатори пропонують квазі-лінійні характеристики демпфування та стабільну ефективну жорсткість. Вони поєднують регулювання жорсткості з м’яким розсіюванням енергії, сумісне з лінійним динамічним моделюванням.

Застосування:Ідеально підходить для навісних стін, фундаментів обладнання та допоміжних компонентів регулювання жорсткості в будівлях, розташованих у помірних сейсмічних зонах зі стабільними температурними умовами.

Основні моменти відповідності:Динамічне випробування на зсув необхідне для перевірки ефективності, коли відхилення параметрів матеріалу (через подачу, температуру тощо) відповідають обмеженням у таблиці 4 розділу 6.

Навантаження-Вигнуті-стримові підтяжки (BRBs)

Основні характеристики:Класифікується якDDDзабезпечення додаткового демпфування, ціBRBsвіддати перевагу лінійним навантаженням-і характеристикам жорсткості зі слабким розсіюванням енергії. Матеріал серцевини – це -високоміцна сталь (EN 10083), а втулка запобігає викривленню серцевини, щоб забезпечити стабільну здатність до розтягування та стиснення.

Застосування:Системи стійкості-до бічних зусиль у висотних-сталевих каркасах і просторових-конструкціях із великим-прольотом, де потрібні як-несуча здатність, так і оптимізація динамічних властивостей.

Основні моменти відповідності: типові випробування повинні включати системи з’єднань із залишковим об’ємом, що відповідає вимогам SLS.

2. Нелінійні пристрої (NLD)

NLD мають вирішальне значення для регіонів із високою-сейсмічної-інтенсивністю, оскільки використовують сильну нелінійність для розсіювання значної сейсмічної енергії. Вони вимагають нелінійного структурного моделювання та доступні в різних конфігураціях:

Демпфери текучості металу

Основні характеристики:Виготовлено зі сталі -з низьким коефіцієнтом текучості (наприклад, LY100, LY160, LY225) із низькою межею текучості та високою пластичністю. Крива-зміщення сили демонструє чітку білінійну поведінку зі стабільною жорсткістю після-текучості та чудовим циклічним розсіюванням енергії.

Підтипи: Зсув-типу, згинання-типу, іосьові-амортизатори текучості,адаптується до різних місць встановлення та вимог до сили.

Застосування:Сейсмостійкий проект нових будівель і модернізація існуючих будівель, особливо в зонах-сейсмічної-інтенсивності для каркасних і зсувних стінових конструкцій.

Основні моменти відповідності:Матеріали вимагають монотонного натягу та циклічного тестування продуктивності. Після прискореного старіння (14 днів при 70 градусах) зміни продуктивності не повинні перевищувати 20%.

Фрикційні амортизатори

Основні характеристики: Розсіювання енергіїдосягається через відносне ковзання між контактними поверхнями з прямокутною гістерезисною силою-кривою зміщення (сильна нелінійність). Коефіцієнт тертя стабільний, арозсіювання енергіїбезпосередньо залежить від амплітуди зміщення. Вони не покладаються на вихід матеріалу, забезпечуючи тривалий термін служби та мінімальне обслуговування.

Підтипи: Тип пластини-, циліндричного-типу, ісферичні демпфери тертя, підходить для -вимог щодо переміщення в різних напрямках.

Застосування:Довго-прольотні мости, великі-прольотні стадіони, висотні-споруди та інші проекти з великими вимогами до переміщення. Ідеально підходить для сценаріїв, які потребують-тривалого стабільного розсіювання енергії та низьких витрат на технічне обслуговування, як-от допоміжні об’єкти атомних електростанцій.

Основні моменти відповідності:Для перевірки стійкості до зношування необхідне -тривале випробування на тертя. Співвідношення верхньої та нижньої меж властивостей матеріалу для металевих деталей не повинно перевищувати 1,4.

Зміщення-Посилені амортизатори

Основні характеристики:Інтегруючи механічні механізми підсилення (наприклад, перемикач, ножиці, шестерня), ці амортизатори підсилюють невеликі структурні зміщення (у 3–4 рази) для посиленнярозсіювання енергіїефективність у сценаріях невеликої-деформації, демонструючи сильну нелінійність.

Принцип роботи:Поворотні розкоси, ножичні ферми чи зубчасті-рейкові механізми посилюють між-поверхове зміщення, передаючи посилене зміщення внутрішнім амортизуючим елементам (наприклад, низько-сталеві сердечники, фрикційні компоненти) для досягнення «малого зміщення, великого розсіювання енергії».

Застосування:Конструкції з невеликою поперечною деформацією, такі як стінові конструкції зсуву, трубчасті конструкції та жорсткі промислові установки. Також підходить для проектів, які вимагають достатнього розсіювання енергії під час незначних землетрусів.

Основні моменти відповідності: необхідно перевірити міцність і стабільність механізму підсилення. Потрібне циклічне випробування при 25%, 50% і 100% максимального об’єму.

Демпфери зі сплаву з пам'яттю форми (SMA).

Основні характеристики:Використовуючи сплави з пам’яттю форми (наприклад, сплави Ni-Ti), ці демпфери розсіюють енергію та досягають само-центрування через фазове перетворення (мартенсит в аустеніт). Крива-силового переміщення показує нелінійну гістерезисну поведінку з мінімальним залишковим переміщенням.

Принцип роботи:Під час землетрусів дроти/стрижні SMA зазнають пластичної деформації (мартенситного перетворення).розсіювати енергію. Після-землетрусу матеріал автоматично повертається до своєї первісної форми через інверсію фази, що значно зменшує структурні залишкові зміщення.

Застосування:Історичні будівлі (що потребують мінімальних пошкоджень після-землетрусу), фабрики точного обладнання та компенсаційні шви мостів. Ідеально підходить для проектів, у яких пріоритетними є як розсіювання енергії, так і-самоцентрування.

Основні вимоги щодо відповідності: необхідні випробування характеристик фазового перетворення (DSC), монотонного руйнування при розтягуванні та циклічних характеристик, які охоплюють діапазон робочих температур і швидкості деформації. Матеріали повинні відповідати існуючим європейським стандартам.

Стандартне вирівнювання:ЗабезпечитиDDDпродукція відповідає як EN15129, пункт 6, так і місцевим сейсмічним стандартам (наприклад, Єврокод 8 у Європі, ASCE 7 у Сполучених Штатах) для транс-транскордонних проектів.

Сумісність моделювання:Виберіть LD для лінійного структурного моделювання та NLD для нелінійного моделювання, щоб забезпечити точний аналіз сейсмічної реакції.

Гарантія якості:Надавайте перевагу продуктам із повними сертифікатами перевірки типу та суворими процесами FPC, щоб гарантувати постійну продуктивність у масовому виробництві.

Специфіка застосування:Зіставте типи DDD зі структурними характеристиками (наприклад, потреба в об’ємі, жорсткість) та умовами навколишнього середовища (наприклад, температура, ризик корозії) для оптимізації сейсмічних характеристик.