_edit1.jpg/1280px-Los_Angeles_City_Hall_(color)_edit1.jpg)
Сейсмическая изоляция основания , также известная как изоляция основания , [3] или система изоляции основания , [4] является одним из самых популярных средств защиты конструкции от сейсмических сил. [5] Это совокупность структурных элементов, которые должны существенно отделять надстройку от ее подконструкции , которая, в свою очередь, опирается на трясущуюся землю, тем самым защищая целостность строительной или нестроительной конструкции . [6]
Изоляция основания — один из самых мощных инструментов сейсмостойкости, относящийся к технологиям пассивного контроля вибрации конструкций . Изоляция может быть достигнута с помощью различных технологий, таких как резиновые подшипники, подшипники скольжения, шарикоподшипники, пружинные системы и другие средства. Он предназначен для того, чтобы здание или нестроительная конструкция могли пережить потенциально разрушительное сейсмическое воздействие посредством правильного 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 сейсмоустойчивым.
Базовая система изоляции состоит из изолирующих блоков с изоляционными компонентами или без них , где:
Изоляционные блоки могут состоять из сдвиговых или скользящих блоков. [7] [ ненадежный источник? ] [8] [ ненадежный источник? ]
Эту технологию можно использовать как для проектирования новых конструкций [9] , так и для сейсмической модернизации . В процессе сейсмической модернизации некоторые из наиболее известных памятников США, например, мэрия Пасадены , мэрия Сан-Франциско , Солт-Лейк-Сити и здание округа или мэрия Лос-Анджелеса, были установлены на базовых изоляционных системах . Это потребовало создания диафрагм жесткости и рвов вокруг зданий, а также принятия мер против опрокидывания и эффекта P-Delta .
Базовая изоляция также используется в меньших масштабах — иногда вплоть до одной комнаты в здании. Изолированные системы фальшпола используются для защиты основного оборудования от землетрясений. Эта техника была использована для защиты статуй и других произведений искусства — см., например, « Врата ада» Родена в Национальном музее западного искусства в токийском парке Уэно . [10]
Базовые изоляционные блоки состоят из подшипников линейного перемещения , которые позволяют зданию двигаться, масляных демпферов, которые поглощают силы, возникающие при движении здания, и ламинированных резиновых подшипников, которые позволяют зданию вернуться в исходное положение после окончания землетрясения. . [11]
Подшипники-изоляторы основания были впервые изобретены в Новой Зеландии доктором Биллом Робинсоном в 1970-х годах. [12] Подшипник, состоящий из слоев резины и стали со свинцовым сердечником, был изобретен доктором Робинсоном в 1974 году. [13] Самое раннее использование систем изоляции основания датируется 550 годом до нашей эры при строительстве Гробница Кира Великого в Пасаргадах , Иран. [14] Более 90% территории Ирана, включая этот исторический объект, расположено в Альпийско-Гималайском поясе, который является одной из наиболее активных сейсмических зон Земли. Историки обнаружили, что это сооружение, состоящее преимущественно из известняка, было спроектировано так, чтобы иметь два фундамента. Первый и нижний фундамент, сложенный из камней, скрепленных известковой штукатуркой и песчаным раствором, известный как Саройский раствор, был рассчитан на перемещение в случае землетрясения. Верхний фундаментный слой, представлявший собой большую плиту, никак не связанную с основанием сооружения, был сложен 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 свободно скользить по первому фундаменту конструкции. Как историки обнаружили тысячи лет спустя, эта система работала именно так, как предсказывали ее создатели, и в результате гробница Кира Великого стоит до сих пор. Развитие идеи изоляции баз можно разделить на две эпохи. В древности изоляцию выполняли путем возведения многослойных тесаных камней (или путем укладки под фундамент песка или гравия), а в новейшей истории помимо слоев гравия или песка в качестве изоляционного слоя использовались деревянные бревна между землей и фундаментом. . [15]
Через Сеть Джорджа Э. Брауна-младшего по инженерному моделированию землетрясений ( NEES ) исследователи изучают характеристики базовых систем изоляции. [16] Проект, результат сотрудничества исследователей из Университета Невады, Рино ; Калифорнийский университет в Беркли ; Университет Висконсина, Грин Бэй ; а Университет Буффало проводит стратегическую оценку экономических, технических и процедурных препятствий на пути широкого внедрения сейсмоизоляции 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 в Буффало, направленные на понимание предельных пределов производительности для изучения распространения локальных нарушений изоляции (например, удары об упоры, подшипники сбои, подъемы) до реакции системного уровня. Эти испытания будут включать в себя полномасштабные трехмерные испытания изолированного 5-этажного стального здания на вибростенде E-Defense в Мики, Хёго, Япония. [17] Исследования сейсмической изоляции в середине и конце 1970-х годов во многом 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 на дне озера во время землетрясения в Мехико в 1985 году, вызвали обеспокоенность по поводу возможности резонанса, но такие примеры считались исключительными и предсказуемыми. Одним из первых примеров стратегии проектирования на случай землетрясения является пример, предложенный доктором Дж. А. Калантариенсом в 1909 году. Было предложено построить здание на слое мелкого песка, слюды или талька, который позволил бы зданию скользить в землетрясения, 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 посвящен описаниям динамического поведения и отличительных особенностей различных систем, которые были экспериментально проверены как на уровне компонентов, так и в рамках мелкомасштабных структурных моделей.
Система адаптивной базовой изоляции включает в себя настраиваемый изолятор, который может регулировать свои свойства в зависимости от входного сигнала, чтобы минимизировать передаваемую вибрацию. В качестве адаптивных базовых изоляторов предложены магнитореологические жидкостные демпферы [18] и изоляторы с магнитореологическим эластомером [19] .
