ISO 23618:2022 та сейсмоізоляційні пристрої – вичерпний вступ

Землетруси залишаються однією з найбільш руйнівних природних небезпек для забудованого середовища. Звичайна філософія сейсмічного проектування допускає структурні пошкодження, якщо запобігти обвалу. Проте в останні десятиліття суспільство вимагало кращої стійкості: будівлі повинні не тільки захищати життя, але й залишатися в експлуатації відразу після землетрусів.

Щоб досягти цієї мети, інженери в усьому світі розроблялисистеми сейсмоізоляції. Замість зміцнення кожного елемента конструкції, ізоляція має на меті відокремити конструкцію від коливань ґрунту, зменшивши передані сили. Ця концепція, колись нова, увійшла в глобальну практику, захищаючи тисячі будівель, мостів і промислових об’єктів.

У 2022 році ISO опублікувавISO 23618:2022 – Основи проектування конструкцій- Загальні принциписейсмічно ізольовані споруди.Цей міжнародний стандарт об’єднує десятиліття знань у послідовну структуру, що охоплює проектування, аналіз, конструкцію та обслуговування. Це підкреслює рольгумові підшипники, розсувні пристрої та амортизаторияк основні ізоляційні продукти.

Цей документ містить детальний вступ до ISO 23618, з акцентом на ізоляційних пристроях, таких якгумові-підшипники з високим демпфуванням (HDRB), свинцеві-гумові підшипники (LRB),ів'язкі демпфери. Він також розміщує ISO 23618 поруч із європейськими та американськими стандартами, а також містить приклади, обговорення ефективності та майбутні напрямки.

ISO 23618 застосовується догоризонтальна сейсмічна ізоляція будівельі певні структури. Це виключає вертикальну ізоляцію, резервуари для СПГ і більшість мостів (хоча принципи можуть бути адаптовані). У стандарті наголошується, що ізоляція — це не-надбудова, а стратегія-системного рівня, яка має бути інтегрована на самому ранньому етапі проектування.

Філософія ґрунтується на трьох стовпах:
1). Подовження структурного періоду– зміщення природного періоду до 2–3 с і більше, зменшення прискорень.
2). Підвищення амортизації– розсіювання сейсмічної енергії для обмеження зміщення.
3). Забезпечення повторного-центрування– повернення у вихідне положення після струшування.
 

Ізоляційний шар лежить між верхньою та нижньою конструкцією, витримуючи вертикальні навантаження, допускаючи горизонтальне зміщення до 600 мм і забезпечуючи обертальну гнучкість. Підконструкція повинна бути жорсткою і міцною, деформація повинна зосереджуватися на ізоляторах, а зазори (рови) повинні запобігати ударам. Продуктивність визначається для умов SLS, ULS і MCE.

ISO 23618 допускає еквівалентний лінійний аналіз (ефективна жорсткість і демпфування) і нелінійний аналіз у часі-. Властивості пристрою відкалібровані на основі тестів.

Пристрої включаютьеластомерні підшипники (HDRB, LRB), ковзні маятники, лінійні напрямні, ізаслінки. Кожен повинен задовольняти вантажопідйомність, переміщення,розсіювання енергії, довговічність і контроль якості.
5.1 Гумові підшипники-з високою амортизацією (HDRB)
HDRBsскладаються з гумових і сталевих шарів. Модифіковані гумові суміші забезпечують 15–18% амортизації. Вони витримують вертикальні навантаження до десятків МН, допускають модуль горизонтального зсуву ~0,4–1,0 МПа та є довговічними. Поширений у школах, офісах і вежах.
5.2 Свинцеві-гумові підшипники (LRB)
LRBsвключають центральну провідну вилку, яка витримує 10–12 МПа, розсіюючи енергію. Згасання 10-20%. Надійний, регульований і широко використовується в лікарнях і центрах швидкої допомоги. Приклад: Веллінгтонська лікарня, Нова Зеландія.
5.3 Повзунки з вигнутою поверхнею (маятникові системи)
Сферичні розсувні системигенерувати відновну силу за допомогою гравітації. Період залежить від радіуса кривизни, незалежно від маси. Коефіцієнти тертя 0,02–0,06 забезпечують демпфування. Вантажопідйомність до 600 мм і більше. Використовується в аеропортах і на стадіонах.
5.4 Додаткові амортизатори
В'язкі демпферирозсіювати енергію через -залежний від швидкості опір рідини.Гістерезисні заслінкивикористовуйте міцну сталь.Демпфери тертяковзати під контрольованим тертям. Вони покращують ізоляцію там, де демпфування недостатнє.

ISO 23618 доповнює регіональні коди:
- EN 15129:2009 + AC:2010 (Європа) –Анти-сейсмічні пристроїстандартне покриттяпідшипники, повзуни, амортизатори.
- ASCE/SEI 7-22 (США) – розрахункові навантаження, включаючи розділ 17 про ізоляцію.
- AASHTO LRFD Guide Specifications (2014, США) –Сейсмічна ізоляціядизайн для мостів.
ISO концептуально узгоджується з обома, зосереджуючись на дизайні-на основі продуктивності.

Лікарні:У лікарні Kaiser Permanente (Каліфорнія) використовується маятникова ізоляція.
Мости:Міст Akashi Kaikyō (Японія) з в'язкими демпферами.
Спадщина:Будівля Солт-Лейк-Сіті та округу (Юта, США) модернізована ізоляцією.
Ядерний:Японські заводи використовують ізоляцію для критичної безпеки.

ISO 23618 вимагає типових випробувань (повномасштабних-циклічних), звичайних заводських випробувань, нагляду за будівництвом і перевірок технічного обслуговування. EN 15129 додає маркування CE- та заводський контроль виробництва. Стандарти США вимагають кваліфікаційного тестування.

Вплив вітру – ізолятори не повинні зміщуватися під дією робочого вітру. Пожежа – еластомер потребує захисту. Ізоляція серед-поверхів – практична для високих будівель, що вимагає ретельного проектування діафрагми та шляху навантаження.

Переваги: ​​Зменшені прискорення (50–70%), захист обладнання, безперервність роботи, можливість модернізації.
Обмеження: Вища вартість (5–10%), потреба в місці для рову, догляд, менш ефективний на м’яких ґрунтах.

Гібридні системи поєднують гуму і слайдери. Розумні демпфери (магнітореологічні рідини) забезпечують напів-активне керування. З’являється ізоляція високих серед-поверхів. Пристрої розроблено для -стійкості до багатьох небезпек (землетрус + вітер + пожежа).

ISO 23618:2022 кодифікує найкращі світові практики всейсмічна ізоляція. Його філософія наголошує на подовженні періоду, додаваннідемпфування, а також забезпечення повторного центрування. Пов’язавшись із ISO 22762 дляеластомерні підшипникиі узгодження з EN 15129 і ASCE 7, це сприяє глобальній гармонізації. Ізоляція — це не просто структурне рішення, а стратегія стійкості суспільства.