Izolator seismic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

1leftarrow blue.svg Intrare principală: Inginerie seismică .

Testul tabelului de vibrații al unui model structural neizolat (stânga) și bazat (dreapta)

În domeniul ingineriei civile și al arhitecturii cu termenul izolatori seismici ne referim la toate acele dispozitive care servesc la izolarea structurii portante a clădirilor de efectele unui cutremur .

Istorie

Constructorii au căutat întotdeauna sisteme adecvate pentru a se apăra de cutremure. Se pare că grecii din unele temple antice s-au interpus deja între pământ și fundațiile templului straturi de material adecvate pentru a face clădirea să „alunece” față de sol în cazul unui cutremur. Este un fapt faptul că multe clădiri antice au supraviețuit nevătămat mai multor cutremure distructive.

Prin urmare, principiile izolării seismice au origini imemoriale, dar numai prin utilizarea metodelor moderne de calcul și prin răspândirea computerelor a fost posibil să se demonstreze și să se cuantifice eficacitatea lor atât numeric, cât și experimental și, astfel, primele aplicații au început de la sfârșitul anilor șaptezeci ai secolul XX .

Utilizarea dispozitivelor moderne pentru izolarea structurii de cutremur s-a născut inițial în domeniul ingineriei podurilor . De fapt, începând cu anii șaizeci ai secolului al XX-lea, au fost utilizate în diferite țări dispozitive de susținere din neopren sau oțel armat - teflon , dispozitive hidraulice pentru disiparea energiei și absorbția forțelor de frânare etc. Primele viaducte italiene din zona seismică, echipate cu dispozitive anti-seismice, au fost construite în anii șaptezeci. Din domeniul podurilor, utilizarea sa extins rapid la construcții în general [1] .

Un puternic impuls pentru a utiliza această tehnică sau strategie inovatoare de inginerie seismică a venit în urma violentului cutremur de la Kobe din Japonia din 1995 , care a provocat peste 6.000 de victime și 300.000 de persoane strămutate. Imediat după cutremur, cetățenii și specialiștii au pierdut orice încredere în capacitatea vestită de a prezice cutremure și tehnicile de construcție rezistente la cutremure. Pe de altă parte, acest eveniment dezastruos a evidențiat răspunsul excelent al clădirilor echipate cu izolatori seismici la bază, comparativ cu structurile tradiționale antisismice cu „bază fixă”. De fapt, spre deosebire de cele antiseismice convenționale, structurile izolate au supraviețuit nevătămat cutremurului .

În (2009) existau deja peste 10.000 de clădiri în lume cu izolare seismică, construite în principal în Japonia după cutremurul de la Kobe .

Descriere

izolator elastomer în timpul unui test de laborator
Comportamentul pe masa vibratoare a structurilor model cu și fără izolație.

Principiul de funcționare

Prin plasarea izolatorilor între fundații și structurile ridicate, frecvențele cutremurului sunt decuplate de frecvențele structurii ridicate și astfel se evită declanșarea fenomenelor de rezonanță . Pentru a obține acest rezultat, sistemul de izolație trebuie proiectat în așa fel încât structura izolată să aibă o perioadă fundamentală (inversă a frecvenței) mai mare de 2,0 - 2,5 sec și cel puțin de trei ori perioada aceleiași structuri neizolate. . În acest fel, structura izolată se comportă în timpul cutremurului aproape ca un corp rigid care tinde să rămână staționar față de vibrațiile solului. În plus față de reducerea forțelor orizontale datorită creșterii perioadei fundamentale (și, prin urmare, a tensiunilor interne ale structurii), poate exista și o reducere suplimentară a forțelor dacă sistemul de izolație este caracterizat și de o amortizare relativă ridicată valori.

Folosind izolatori seismici, este proiectată o structură care rămâne în domeniul elastic chiar și în timpul celor mai violente cutremure și păstrează intacte capacitățile de disipare a energiei oferite de ductilitate . Această tehnică implică protecția împotriva cutremurului în întregime: nu numai că este de așteptat ca clădirea să nu se prăbușească (să salveze vieți), dar structurile, pereții cortină, sistemele etc. sunt păstrate fără nici o deteriorare.

Eficacitatea acestor dispozitive este confirmată, în plus față de comportamentul excelent al mii de structuri izolate care au depășit fără nici un fel de deteriorare cele mai severe cutremure care au avut loc în ultimele decenii, de asemenea, prin numeroase cercetări și experimente la scară largă pe o masă vibratoare .

Tipuri de izolatori

Pot fi luate în considerare trei categorii de izolatori și diferite tipuri pentru fiecare categorie.

Diferitele dispozitive pot fi, de asemenea, utilizate în mod complementar în aceeași structură:

  • Izolatori elastomerici . Au o rigiditate verticală ridicată și o rigiditate orizontală scăzută, care permite ca perioada structurii izolate să fie scoasă din gama frecvențelor cutremurelor. Există mai multe tipuri:
    • cele mai simple și mai testate sunt cele realizate din elastomer (amortizare redusă sau ridicată) armate cu foi metalice;
    • există, de asemenea, izolatori elastomerici care au în interior un bloc de plumb care permite o capacitate de disipare suplimentară a energiei;
  • Izolatoare glisante . Acestea fac posibilă limitarea forței orizontale totale de natură dinamică care stresează structura în timpul cutremurului la o valoare predeterminată (foarte mică) (forfecare totală la bază). De asemenea, din această familie există diferite tipuri:
    • Izolatoare glisante (oțel-teflon) pe suprafețe plane de frecare cu sau fără lubrifiere; acești izolatori necesită un sistem de recentrare elastică după cutremur și pot fi asociați cu izolatori elastomeri elastici care îndeplinesc această funcție;
    • Izolatoare pendulare simple, duble sau triple, glisante întotdeauna (oțel-teflon) ca și cele precedente, dar alunecarea are loc pe suprafețe sferice care permite autocentrarea structurii după cutremur;
  • Izolatori metalici cu rolă . Acestea permit izolarea chiar și a structurilor ușoare și flexibile prin exploatarea valorii reduse a fricțiunii de rulare . Există deja numeroase aplicații în Japonia care utilizează izolatoare recirculante cu bile sau cu role metalice.

Măsuri de proiectare pentru structuri izolate

Construcția antiseismică care utilizează izolatori implică o adaptare a întregii tehnici de proiectare și construcție a clădirii în sine.

O primă atenție ar trebui să fie acordată analizelor geotehnice și geologice preliminare la proiectare și asupra cutremurului proiectului așteptat la locul respectiv. De fapt, dacă se așteaptă un cutremur de proiect care are o cantitate mare de energie la frecvențe joase (în general, cu soluri foarte moi), sistemul de izolație trebuie studiat cu atenție.

Mai mult, în cazul unui cutremur, există o mișcare relativă între structura deasupra și partea integrală cu fundațiile, este necesar să spațiați în mod corespunzător cele două părți pentru a le împiedica să intre în contact cu un impact violent. De asemenea, din același motiv, trebuie acordată atenție proiectării sistemelor (electrice, hidraulice, cu gaz etc.). Ele trebuie „adaptate” la o structură care nu mai este rigidă la sol și, prin urmare, deplasările relative față de partea constrânsă la sol trebuie să fie posibile pentru a preveni deteriorarea sistemelor în timpul cutremurului. Acest lucru se realizează prin intermediul îmbinărilor mobile sau flexibile adecvate (pe modelul îmbinărilor de dilatare termică).

Costuri adiționale

Tehnica de izolare implică costuri suplimentare datorate sistemului de izolare. Aceste costuri sunt compensate pe scară largă printr-o protecție eficientă împotriva riscului seismic și, în general, afectează costul final al clădirii doar cu câteva puncte procentuale. Cu toate acestea, dacă luăm în considerare economiile materiale ale structurii în altitudine în comparație cu aceeași structură neizolată, putem obține, de asemenea, reduceri semnificative ale costurilor, după cum arată cele mai recente realizări din China .

Câteva clădiri celebre izolate de cutremur

Notă

  1. ^ Alberto Parducci, Noi concepte pentru proiectul seismic. O provocare pentru arhitectură și inginerie ( PDF ), pe curee.org . Adus la 25 februarie 2017 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Inginerie Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu ingineria
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Sismic_Isolator&oldid=122472372 ”