Сейсмическая базовая изоляция , также известная как базовая изоляция , [3] или базовая система изоляции , [4] является одним из наиболее популярных средств защиты структуры от землетрясения сил. [5] Это представляет собой совокупность структурных элементов , которые должны существенно отщепляется в надстройке от его субструктуры , которая , в свою очередь , опирающихся на встряхивания земли, таким образом , защищающее здание или без конструкции здания «ы целостности. [6]
Изоляция основания - один из самых мощных инструментов сейсмической инженерии, относящийся к технологиям пассивного контроля вибрации конструкций . Изоляцию можно получить с помощью различных методов, таких как резиновые подшипники, подшипники скольжения, шариковые подшипники, пружинные системы и другие средства. Он предназначен для того, чтобы здание или конструкция, не являющаяся строительной, пережили потенциально разрушительное сейсмическое воздействие посредством надлежащего первоначального проектирования или последующих модификаций. В некоторых случаях применение изоляции основания может значительно повысить как сейсмические характеристики конструкции, так и ее сейсмическую устойчивость . Вопреки распространенному мнению, изоляция основания не делает здание устойчивым к землетрясениям.
Система Базовая изоляция состоит из изоляции агрегатов с или без изолирующих компонентов , где:
- Изолирующие блоки являются основными элементами базовой системы изоляции, которые предназначены для обеспечения вышеупомянутого эффекта развязки для здания или не строительной конструкции.
- Изолирующие компоненты - это соединения между изолирующими блоками и их частями, не имеющие собственного эффекта развязки.
Изолирующие устройства могут состоять из сдвигающих или скользящих элементов. [7] [8]
Эта технология может использоваться как для проектирования новых конструкций [9], так и для сейсмической модернизации . В процессе сейсмической модификации , некоторые из самых известных памятников в США, например , Pasadena City Hall , Сан - Франциско мэрии , Солт - Лейк - Сити и округа здание или LA City Hall были установлены на базовых системах изоляции . Это потребовало создания диафрагм жесткости и рвов вокруг зданий, а также принятия мер против опрокидывания и P-дельта-эффекта .
Изоляция основания также используется в меньших масштабах - иногда вплоть до отдельной комнаты в здании. Изолированные системы фальшпола используются для защиты основного оборудования от землетрясений. Методика была включена , чтобы защитить статуи и другие произведения искусства, см, например, Роден «s Врата Ада в Национальном музее западного искусства в Токио » s парка Уэы . [10]
Базовые изолирующие блоки состоят из подшипников линейного перемещения , которые позволяют зданию двигаться, масляных амортизаторов, поглощающих силы, возникающие при движении здания, и многослойных резиновых подшипников, которые позволяют зданию вернуться в исходное положение после окончания землетрясения. . [11]
История
Изолирующие подшипники основания были впервые изобретены в Новой Зеландии доктором Биллом Робинсоном в 1970-х годах. [12] Подшипник, который состоит из слоев резины и стали со свинцовым сердечником, был изобретен доктором Робинсоном в 1974 году. [13] Некоторые из самых ранних применений систем изоляции основания относятся к 550 г. до н.э. гробницы Кира Великого в Пасаргадах, Иран. Более 90% территории Ирана, включая это историческое место, расположено в альпийско-гималайском поясе, который является одной из самых активных сейсмических зон Земли. Историки обнаружили, что это сооружение, в основном состоящее из известняка, было спроектировано так, чтобы иметь два фундамента. Первый и нижний фундамент, состоящий из камней, скрепленных известковой штукатуркой и песчаным раствором, известный как раствор Сароджа, был спроектирован так, чтобы двигаться в случае землетрясения. Верхний слой фундамента, представлявший собой большую пластину, никак не прикрепленную к основанию сооружения, состоял из полированных камней. Причина, по которой этот второй фундамент не был привязан к основанию, заключалась в том, что в случае землетрясения этот пластинчатый слой мог бы свободно скользить по первому фундаменту конструкции. Как историки обнаружили тысячи лет спустя, эта система работала именно так, как и предсказывали ее разработчики, и в результате гробница Кира Великого все еще стоит.
Исследовать
Через Сеть Джорджа Э. Брауна-младшего по инженерному моделированию землетрясений ( NEES ) исследователи изучают эффективность систем изоляции основания. [14] Проект - результат сотрудничества исследователей из Университета Невады в Рино ; Калифорнийский университет в Беркли ; Университет Висконсина, Грин-Бей ; и Университет в Буффало проводит стратегическую оценку экономических, технических и процедурных барьеров на пути повсеместного внедрения сейсмической изоляции в Соединенных Штатах. Ресурсы NEES использовались для экспериментального и численного моделирования, интеллектуального анализа данных, создания сетей и сотрудничества, чтобы понять сложную взаимосвязь между факторами, контролирующими общую производительность изолированной структурной системы. Этот проект включает в себя сейсмостойкий стол и гибридные испытания на экспериментальных объектах NEES в Калифорнийском университете в Беркли и Университете Буффало, нацеленные на понимание конечных пределов производительности для изучения распространения локальных сбоев изоляции (например, ударов по упорам, подшипников). сбои, подъем) до отклика системного уровня. Эти испытания будут включать полномасштабное трехмерное испытание изолированного 5-этажного стального здания на вибростоле E-Defense в Мики, Хиого, Япония. [15] . Исследования сейсмической изоляции в середине и конце 1970-х годов в значительной степени основывались на наблюдении, что большинство записей сильных движений, зарегистрированных до того времени, имели очень низкие значения спектрального ускорения (2 секунды) в долгопериодическом диапазоне. Записи, полученные с участков на дне озер во время землетрясения в Мехико в 1985 году, вызвали опасения по поводу возможности резонанса, но такие примеры были сочтены исключительными и предсказуемыми. Одним из первых примеров стратегии проектирования землетрясений является стратегия, предложенная доктором Дж. А. Калантариенсом в 1909 году. Было предложено построить здание на слое мелкого песка, слюды или талька, который позволил бы зданию скользить в землетрясение, тем самым уменьшая силы, передаваемые на здание. Подробный обзор литературы по полуактивным системам управления Michael D. Symans et al. (1999) дает ссылки как на теоретические, так и на экспериментальные исследования, но концентрируется на описании результатов экспериментальной работы. В частности, обзор сосредоточен на описании динамического поведения и отличительных чертах различных систем, которые были экспериментально протестированы как на уровне компонентов, так и в рамках небольших структурных моделей.
Адаптивная базовая изоляция
Адаптивная базовая система изоляции включает настраиваемый изолятор, который может регулировать свои свойства в зависимости от входного сигнала, чтобы минимизировать передаваемую вибрацию. Магнитореологические гидродемпферы [16] и изоляторы с магнитореологическим эластомером [17] были предложены в качестве адаптивных базовых изоляторов.
Известные здания и сооружения на основе систем изоляции
- Мэрия Лос-Анджелеса
- Оклендская ратуша
- Мэрия Пасадены
- Мэрия Сан-Франциско
- Калифорнийский дворец Почетного легиона в Сан-Франциско
- Мемориальный музей М. Х. де Янга в Сан-Франциско
- Музей азиатского искусства в Сан-Франциско
- Джеймс Р. Браунинг Здание Апелляционного суда США в Сан-Франциско
- Международный аэропорт Сан - Франциско «s International Terminal , один из крупнейших базовой развязки структур в мире [18] [19]
- Солт-Лейк-Сити и здание графства
- Башакшехир Шам и городская больница Сакура в Стамбуле
- Здания парламента Новой Зеландии в Веллингтоне
- Музей Новой Зеландии Те Папа Тонгарева в Веллингтоне
- Солт - Лейк - Храм в Церкви Иисуса Христа Святых последних дней в Солт - Лейк - Сити (проходит сейсмические реконструкции 2019-2024) [20]
- БАПС Шри Сваминараян Мандир Чино Хиллз , [21] [22] первый сейсмоустойчивый индуистский храм в мире [23]
Смотрите также
- Сейсмостойкие конструкции
- Геотехническая инженерия
- Сейсмическая модернизация
- Амортизатор
- Ударное крепление
- Виброизоляция
Рекомендации
- ^ "Проект сейсмической реабилитации мэрии Лос-Анджелеса - технология изоляции базы" . Архивировано из оригинального 27 июля 2011 года. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ "Набих Юссеф Ассошиэйтс | Инженеры-строители" . www.nyase.com . Проверено 11 июня 2017 .
- ^ Прессман, Энди (2007). Архитектурные графические стандарты . Джон Уайли и сыновья. п. 30. ISBN 978-0-471-70091-3.
- ^ Вебстер, Энтони С. (1994). Технологический прогресс в проектировании и строительстве зданий в Японии . Американское общество инженеров-строителей. п. 70. ISBN 978-0-87262-932-5.
- ^ Датта, Т.К. (2010). Сейсмический анализ конструкций . Джон Уайли и сыновья. п. 369. ISBN. 978-0-470-82462-7.
- ^ «Изоляция базы: видеодемонстрация» - через www.youtube.com.
- ^ Свинцовый резиновый подшипник проходит испытания на объекте UCSD Caltrans-SRMD , YouTube [ ненадежный источник? ]
- ^ Гибридное моделирование базовых изолированных структур , YouTube [ ненадежный источник? ]
- ^ «Проекты» . www.siecorp.com .
- ^ Райтерман, Роберт (2012). Землетрясения и инженеры: международная история . Рестон, Вирджиния: ASCE Press. ISBN 9780784410622.
- ^ «Сейсмическая изоляция | [THK || Global English]» . www.thk.com .
- ^ Выбранные ресурсы Base Isolation, https://www.ccanz.org.nz/page/Base-Isolation.aspx
- ^ Научно-исследовательский институт Робинсона, https://www.victoria.ac.nz/robinson/about/bill-robinson
- ^ nees @ berkeley: гибридное моделирование сейсмической изоляции NEES TIPS, https://www.youtube.com/watch?v=Uh6l5Jqtp0c
- ^ Джованнарди, Фаусто; Гизасола, Адриана (2013). «Базовая изоляция: dalle origini ai giorni nostri» . Проверено 7 октября 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Ян, G .; Спенсер, Б.Ф .; Карлсон, JD; Саин, МК (март 2002 г.). «Крупномасштабные гидравлические демпферы MR: моделирование и рассмотрение динамических характеристик» (PDF) . Инженерные сооружения . 24 (3): 309–323. DOI : 10.1016 / S0141-0296 (01) 00097-9 .
- ^ Бехруз, Маджид; Ван, Сяоцзе; Горданинежад, Фарамарц (1 апреля 2014 г.). «Выполнение новой системы магнитореологической эластомерной изоляции». Умные материалы и конструкции . 23 (4): 045014. DOI : 10,1088 / 0964-1726 / 23/4/045014 .
- ^ «Международный аэропорт Сан-Франциско: международный терминал - Приложение» . enclos.com . Проверено 18 января 20 .
- ^ "Информационный бюллетень - Международный терминал" (PDF) . flySFO.com . Международный аэропорт Сан-Франциско. 30 января 2007 года Архивировано из оригинального (PDF) 21 мая 2009 года . Проверено 3 августа 2009 года .
- ^ Докси, Джессика. «Ремонт храма в Солт-Лейк-Сити - чего ожидать» . Храмовая площадь . Корпорация гостеприимства на Храмовой площади . Проверено 18 октября 2020 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Храмы: первый готовый к землетрясению каменный храм в Калифорнии - Интернет-издание журнала, июль / август / сентябрь 2013 г. - Публикации - журнал« Hinduism Today »» . www.hinduismtoday.com . Проверено 15 апреля 2021 .
- ^ «Системы динамической изоляции - приложения» . www.dis-inc.com . Проверено 15 апреля 2021 .
- ^ «Новый мандир BAPS сочетает в себе лучшее из архитектуры и технологий | Газета новостей Почты Индии» . 2013-01-02 . Проверено 15 апреля 2021 .