proiectarea și performanța seismică a structurilor metalice echipate cu amortizori de tip țeavă...

7/26/2019 Proiectarea i performana seismic a structurilor metalice echipate cu amortizori de tip eav dubl (dual-pipe da

1/10

Proiectarea i performan a seismic a structurilor metalice echipate cu amortizori de tip eav dubl (dual-pipe dampers)

Claudiu Constantin Popa1,rdoctorand, Facultatea de Constructii si Instalatii Iasi, [email protected]

REZ!"#

Rezisten a seismic a structurilor poate fi m!unt it prin utilizarea de dispoziti"e pasi"e de disipare a ener#iei. $n aceast cate#orie intr dispoziti"ele metalice de amortizare, acestea fiindrelati" ieftine dar foarte eficiente. %ucrarea de fa aduce n discu ie un nou dispoziti" din cate#oria amortizorilor metalici, numit amortizor de tip ea" du!l &dual pipe damper ' ()(*. (ispoziti"uleste alctuit din dou e"i metalice sudate n zone specifice i solicitate la forfecare. (eforma iile ciclice inelastice disipeaz ener#ia n principal prin nco"oierea corpului e"ilor, ns, la deplasri

mari se formeaz o dia#onal de tensiune n zona median a dispoziti"ului ceea ce confer ri#iditatei rezisten suplimentar. $ncercrile e+perimentale realizate pe aceste dispoziti"e au pus n e"iden o ductilitate foarte !un, a!sor! ie de ener#ie i cur!e histeretice sta!ile. ste prezentat de asemenea o compara ie a dispoziti"elor ()( cu dispoziti"ele -(/, realizat pe o structur cu 10ni"eluri. Rezultatele arat c structura echipat cu ()(uri sa comportat mai !ine dect ceaechipat cu -(/, rezultnd n de#radri structurale i nestructurale mai mici.

Cuvinte cheie: control pasiv, amortizori metalici, control structural, performan seismic.

1$ %R'CERE

n ingineria seismic, una din principalele provocri a inginerilor este aceea de a gsi noi metode deproiectare a structurilor noi sau de cre tere a rezisten elor celor existente pentru ca acestea, mpreun cu ocupan ii i con inutul lor, s fie mai bine protejate mpotriva for elor seismice distructive. Ca rezultat au fost i sunt dezvoltate n continuare noi concepte inovative de protec ie structural. (oong !.!. et al., "##"$.

%sen a etapelor de proiectare este bazat pe acceptarea apari iei zonelor plastic&poten iale (articula ii plastice$ care, n urma procedurilor de design efectiv, au rolul de a disipa energia seismic dintr&ocldire spre zone c't mai pu in susceptibile a cauza colapsul general.

entru a evita colapsul general i opera iunile ndelungate de reparare i consolidare structural, n

proiectarea modern sunt folosite tot mai des o serie de dispozitive speciale cu rolul de a abosrbi i)saudisipa energia indus n structur de ac iunea seismic. *ceste dispozitive sunt folosite pentru ambunt i comportarea structurii n materie de ductilitate sau pentru a prelua aproape n totalitatencrcarea seismic. (opa +.., -"-$.

/ abordare mai comprehensiv a tehnologiilor de amortizare seismic se poate regsi n lucrarea0+nfluence of 1amping 2stems /n 3uilding tructures ubject to eismic %ffects4, publicat n5ournal of Civil %ngineering, unde autorul, 5ulius 6ar7o, realizeaz o prim clasificare a acestora

pornind de la premisele de proiectare i conformare seismic. *stfel, n func ie de conceptul de proiectare i tipul de analiz la nivel structural (static sau dinamic$, autorul propune urmtorul plande clasificare prezentat n ig. ":
mailto:[email protected]:[email protected]


2/10

ig. ". Clasificarea tehnologiilor de amortizare. (6arco 5., -8$.

$ #E*&'+'%% C "!'R#%Z'"RE !E#"+%CE

*spectul cel mai important legat de tehnologiile speciale ce folosesc amortizoare metalice l constituienatura mecanismelor ce alctuiesc aceste tehnologii9 defapt mecanismele de absorb ie a energieiseismice sunt constituite din disipatoare metalice, denumirea intrinsec de amortizoare nefiind

specific acestora.

1in punct de vedere al ingineriei civile, comportarea acestor dispozitive este una histeretic, elebaz'ndu&se pe propriet ile de ductilitate ale materialelor componente, fiind n acela i timp ni te dispozitive elasto&plastice care depind de capacitatea de deformare a metalelor.

Ca alctuire, elementele metalice component pot avea diverse forme: pivot, semilun, fluture, in,plac triunghiular sau (vezi ig. -$, scopul final fiind ca elementele s se deformeze plastic c't maiuniform. r ile metalice sunt alctuite din o eluri speciale, cu rezisten la curgere ridicat. 1e remarcat este faptul c mecanismele componente ale acestei tehnologii nu necesit procese complicatede fabrica ie, transport i montare. 6ontarea nu necesit personal specializat. (opa +.., -"-$.


3/10

ig. -. !ipuri de forme pentru disipatoarele seismice metalice (opa +.., -"-$.

;egat de comportarea plastic histeretic (ig.


4/10

ig. =. a$ configura ia unui amortizor 11 9 b$ configura ia de instalare pentru amortizorii 11.(6ahjoubi ., 6ale7i ., -"8$

ncercri experimentale cvasi&statice pe patru specimene11 au pus n eviden o ductilitate nalt i o comportare histeretic stabil chiar i pentru deplasri mari. ig. @ prezint forma deformat (dupcedare$ a unui e antion 11 cu diametrul de "" mm i grosimea de =." mm. (6ahjoubi ., 6ale7i ., -"8$. 1ispozitivele 11 disipeaz energia seismic prin deformarea plastic a evilor metalice, n

principal prin ncovoiere. ;a deforma ii mari s&a observat o cre tere a rigidit ii (hardening behavior$ n curbele histeretice. *cest tip de comportare se datoreaz unei ac iuni de ntindere&ncovoiere ladeforma ii mari n zona central a e antioanelor 11 i poate preveni drifturi mari i dezvoltarea de momente importante n structura solicitat de cutremure severe. (*ghlara A. et al., -"@$.

ig. @. orma deformat a unui specimen 11 cu diametrul de "" mm i grosimea de =." mm

*vantajele acestor dispozitive 11 fa de alte dispozitive asemntoare, cum ar fi greutatea redus,costurile reduse, execu ia simpl, raportul mare for &greutate, raportul mare energie disipat&greutate i capacitatea mare de deformare (


5/10

$ !'E+ .%!P+%2%C"# 2'R 3 0 EP+"."RE PER %.P'Z%#%/E+EP

rmtoarele rela ii sunt recomandate pentru propriet ile mecanice ale 11&urilor, bazate pe ncercri i analize numerice. Aela iile sunt valabile pentru domeniul " D 1 D


6/10

1eforma ia corespunztoare trecerii n domeniul deforma iilor mari se consider a fi egal cu de .- ori diametrul evii. 6odelul triliniar prezentat poate fi folosit at't pentru solicitarea monoton adispozitivelor c't i ca un 0schelet4)nf urtoare pentru ncercrile ciclice.

ig. G prezint modelul triliniar simplificat pentru dou e antioane 6";" (11 cu 1 F "= mm, t F

@." mm i ; F - mm$ i 6


7/10

;ungimea dispozitivului 11 poate fi deasemenea calculat cu ecua ia (-$, cunosc'ndu&se rigiditateanecesar. rin urmare se ob ine valoarea acesteia n mm din ecua ia :

; F


8/10

ig. H. Comportarea unui disipator histeretic de tip !*1* (3udescu 6., -@$

entru a evalua performan a dispozitivelor 11 n compara ie cu alte dispozitive metalice de amortizare se face o compara ie cu cunoscutele dispozitive !*1*.

e evalueaz rspunsul unei structuri n cadre cu " etaje echipat cu 11&uri cu O F


9/10

ig. #. Compararea rezultatelor rspunsului seismic al unei cldiri cu " etaje echipat cu dispozitive11 (OF


10/10

!*1* echivalente. *cest lucru se datoreaz din nou fenomenului de ecruisare secundarcare mpiedic cre terea rapid a deplasrii relative de nivel.

Aezultatele ob inute demonstreaz eficien a dispozitivelor de tip eav dubl n disiparea unei cantit i considerabile din energia seismic de intrare i limitarea degradrilor structurale i nestructurale

fc'ndu&le o variant economic i eficient pentru disiparea energiei at't pentru structuri noi c't i pentru structuri existente.

8%8+%'R"2%E

*ghlara A, 6ahmood 6d.!., *dnan *. (-"@$, Comparative tud2 of %ight 6etallic Qielding 1ampers, 5urnal!e7nologi (ciences R %ngineering$ GG:"8, ""#&"-@.

3udescu 6. (-@$, >oi Concep ii rivind rotec ia eismic a tructurilor, %ditura ociet ii *cademice 06atei ? !eiu 3otez4, +a i

6ahjoubi ., 6ale7i . (-"8$, eismic performance evaluation and design of steel structures eSuipped Nithdual&pipe dampers, 5ournal of Constructional teel Aesearch "--, -@&

proiectarea și performanța seismică a structurilor metalice echipate cu amortizori de tip țeavă...

Documents