Seismisk basisisolasjon - Seismic base isolation

For bredere dekning av dette emnet, se Earthquake engineering .
Basisisolatorene under Utah State Capitol -bygningen
Samtidig test av to bygningsmodeller. Den rette er utstyrt med en seismisk basisisolasjon
LA rådhus , verdens høyeste bygning som skal ettermonteres med basisisolasjon

Seismisk baseisolasjon , også kjent som baseisolasjon , eller baseisolasjonssystem , er et av de mest populære måtene for å beskytte en struktur mot jordskjelvkrefter . Det er en samling av strukturelle elementer som i vesentlig grad bør frakoble en overbygning fra dens understruktur som igjen hviler på ristingen, og dermed beskytter en bygnings eller ikke-bygnings strukturs integritet.

Baseisolasjon er et av de kraftigste verktøyene innen jordskjelvsteknikk knyttet til passiv strukturell vibrasjonskontrollteknologi . Isolasjonen kan oppnås ved bruk av forskjellige teknikker som gummilagre, friksjonslagre, kulelager, fjærsystemer og andre midler. Det er ment å gjøre det mulig for en bygning eller en ikke-bygningsstruktur å overleve en potensielt ødeleggende seismisk påvirkning gjennom en riktig innledende design eller påfølgende modifikasjoner. I noen tilfeller kan bruk av basisisolasjon heve både en strukturs seismiske ytelse og dens seismiske bærekraft betraktelig. I motsetning til hva mange tror, ​​er ikke isolasjon grunnleggende isolasjon.

Basisisoleringssystem består av isolasjonsenheter med eller uten isolasjonskomponenter , der:

  1. Isolasjonsenheter er grunnelementene i et basisisoleringssystem som er ment å gi den ovennevnte frakoblingseffekten til en bygning eller en ikke-bygningsstruktur.
  2. Isolasjonskomponenter er forbindelsene mellom isolasjonsenheter og deres deler som ikke har noen egen frakoblingseffekt.

Isolasjonsenheter kan bestå av skjære- eller skyveenheter.

Denne teknologien kan brukes til både ny konstruksjonsdesign og seismisk ettermontering . I ferd med seismisk ettermontering ble noen av de mest fremtredende amerikanske monumentene, f.eks. Pasadena rådhus , San Francisco rådhus , Salt Lake City og fylkesbygning eller LA rådhus , montert på basisisoleringssystemer . Det er nødvendig å opprette stivhets membraner og vollgraver rundt bygninger, samt gjøre bestemmelser mot velting og P-Delta-effekt .

Baseisolasjon brukes også i mindre skala - noen ganger ned til et enkeltrom i en bygning. Isolerte hevede gulvsystemer brukes til å sikre viktig utstyr mot jordskjelv. Teknikken er tatt for å beskytte statuer og andre kunstverk-se, for eksempel, Rodin 's Gates of Hell på National Museum of Western Art i Tokyo er Ueno Park .

Base -isolasjonsdemonstrasjon på The Field Museum i Chicago

Baseisoleringsenheter består av lineære bevegelseslagre , som lar bygningen bevege seg, oljedempere som absorberer kreftene som genereres av bevegelsen av bygningen, og laminerte gummilagre som gjør at bygningen kan gå tilbake til sin opprinnelige posisjon når jordskjelvet er avsluttet .

Historie

Baseisolatorlagre ble banebrytende på New Zealand av Dr. Bill Robinson på 1970 -tallet. Lageret, som består av lag av gummi og stål med blykjerne, ble oppfunnet av Dr. Robinson i 1974. Noen av de tidligste bruksområdene for grunnisoleringssystemer dateres helt tilbake til 550 f.Kr. i konstruksjonen av Kyrus grav Flott i Pasargadae , Iran. Mer enn 90% av Irans territorium, inkludert dette historiske stedet, ligger i Alpine-Himalaya-beltet, som er en av jordens mest aktive seismiske soner. Historikere oppdaget at denne strukturen, hovedsakelig sammensatt av kalkstein, var designet for å ha to fundamenter. Det første og nedre fundamentet, sammensatt av steiner som var limt sammen med en kalkgips og sandmørtel, kjent som Saroj -mørtel, var designet for å bevege seg i tilfelle et jordskjelv. Det øverste fundamentlaget, som dannet en stor plate som på ingen måte var festet til strukturens base, var sammensatt av polerte steiner. Grunnen til at dette andre fundamentet ikke var knyttet til basen, var at i tilfelle et jordskjelv ville dette platelignende laget kunne gli fritt over strukturens første fundament. Som historikere oppdaget tusenvis av år senere, fungerte dette systemet nøyaktig som dets designere hadde forutsagt, og som et resultat står Graven til Kyros den store fremdeles i dag. Utviklingen av ideen om basisisolasjon kan deles inn i to epoker. I eldgamle tider ble isolasjonen utført gjennom konstruksjon av flerlags huggede steiner (eller ved å legge sand eller grus under fundamentet), mens i nyere historie, ved siden av lag med grus eller sand som et isolasjonsgrensesnitt, brukes tømmerstokker mellom bakken og fundamentet .

Forskning

Gjennom George E. Brown, Jr. Network for Earthquake Engineering Simulation ( NEES ), studerer forskere ytelsen til basisisoleringssystemer . Prosjektet, et samarbeid mellom forskere ved University of Nevada, Reno ; University of California, Berkeley ; University of Wisconsin, Green Bay ; og University at Buffalo foretar en strategisk vurdering av økonomiske, tekniske og prosessuelle barrierer for den utbredte adopsjonen av seismisk isolasjon i USA. NEES ressurser har blitt brukt til eksperimentell og numerisk simulering, data mining, nettverk og samarbeid for å forstå det komplekse sammenhengen mellom faktorene som styrer den generelle ytelsen til et isolert strukturelt system. Dette prosjektet innebærer jordskjelv -rystebord og hybridtester ved NEES -eksperimentelle anlegg ved University of California, Berkeley og University at Buffalo, med sikte på å forstå endelige ytelsesgrenser for å undersøke forplantning av lokale isolasjonssvikt (f.eks. Støte mot stopp, peiling feil, løft) til systemnivåresponsen. Disse testene vil omfatte en fullskala, tredimensjonal test av en isolert 5-etasjers stålbygning på E-Defense-ristebordet i Miki, Hyogo, Japan. . Seismisk isolasjonsforskning på midten og slutten av 1970-tallet var i stor grad basert på observasjonen av at de fleste sterke bevegelsesopptak registrert fram til den tiden hadde svært lave spektrale akselerasjonsverdier (2 sek) i langperioden. Rekorder hentet fra innsjøer i jordskjelvet i Mexico by i 1985 ga bekymringer for muligheten for resonans, men slike eksempler ble ansett som eksepsjonelle og forutsigbare. Et av de første eksemplene på jordskjelvsdesignstrategien er den som ble gitt av Dr. JA Calantariens i 1909. Det ble foreslått at bygningen kan bygges på et lag med fin sand, glimmer eller talkum som gjør at bygningen kan gli inn i en jordskjelv, og reduserer dermed kreftene som overføres til bygningen. En detaljert litteraturgjennomgang av semi-aktive kontrollsystemer Michael D. Symans et al. (1999) gir referanser til både teoretisk og eksperimentell forskning, men konsentrerer seg om å beskrive resultatene av eksperimentelt arbeid. Spesielt fokuserer anmeldelsen på beskrivelser av den dynamiske oppførselen og kjennetegn ved forskjellige systemer som har blitt eksperimentelt testet både på komponentnivå og innenfor småskala strukturelle modeller.

Adaptiv basisisolasjon

Et adaptivt basisisoleringssystem inkluderer en justerbar isolator som kan justere egenskapene basert på inngangen for å minimere den overførte vibrasjonen. Magnetoreologiske væskedempere og isolatorer med magnetorheologisk elastomer har blitt foreslått som adaptive basisisolatorer.

Bemerkelsesverdige bygninger og strukturer på grunnisoleringssystemer

Se også

Referanser