It looks like you're new here. If you want to get involved, click one of these buttons!
Citeste articolul complet pe Encipedia: Izolarea bazei în România.Aspecte legate de utilizarea spectrelor de proiectare.
| Info | CommentModel->PageWhere() |
| Info | CommentModel->CachePageWhere() |
| Info |
Comment.Page.30.30.1: array ( 0 => '2012-11-21 14:52:16', ) |
Comments
Ar fi de discutat de ce toate studiile se indreapta catre perioade proprii ale structurii izolate in jur de 3 sec. unde amplificarile in materie de acceleratii sunt inca mari (in Bucuresti) si nu se tinde catre o perioada proprie de peste 4.5 sec . Care ar fi inconvenientul in urmarirea unei perioade proprii de vibratie mai lungi a sistemului izolat?
Dan Iancu
Caracteristicile miscarilor seismice de tip Vrancea pun in evidenta cerinte de deplasari insemnate pentru perioade de vibratie ale structurii cu baza izolata de peste 4 secunde. Pe de alta parte, amortizarea aditionala (obligatorie pentru acest tip de structuri) atinge un domeniu optim in domeniul 3..4 secunde. Peste aceste valori, efectul amortizarii aditionale nu mai are aceeasi eficienta, ducand la deplasari mari ale structurii izolate, cu consecinte directe in proiectare si functionalitate.
Mihai Pavel
De ce vedeti ca fiind obligatorie amortizarea aditionala? Teoretic, la limita o structura cu o cuplare cu terenul pe directia orizontala apropiata de 0 (ca rigiditate) nu se misca. Amortizarea intr-adevar micsoreaza deplasarile relative dar aduce si acceleratii in structura, prin intermediul sistemului de amortizare refacandu-se cuplarea dintre teren si structura.
Nu neg ca deplasarile pe care trebuie sa le sustina interfata sunt mari, dar in conditiile in care acestea se pot prelua (de exemplu cu FPS, spatiu suficient in jur, legaturi flexibile, etc.) care alt impediment il vedeti posibil?
Dan Iancu
Analiza spectrala pentru accelerograma din 4 Martie 1977 pune in evidenta cerinte de deplasari de ordinul a 40 cm pentru o amortizare de 5%. Pentru proiectarea efectiva a structurilor si a componenetelor nestructurale adiacente, deplasarile capabile necesare sunt mai mari, luand in considerare si necesitatea unor coeficienti de siguranta. Amortizarea aditionala de ordinul 20-30% reduce aceste deplasari de mai mult de 2 ori. Cresterea acceleratiilor in structura este nesemnificativa in acest domeniu de amortizare. In plus o parte semnificativa din energia seismica este disipata de dispozitivele amortizoare. Amortizarea aditionala poate fi atat de natura vascoasa sau histerestica, cat si de natura uscata (aici fiind incluse dispozitivele FPS pe care le mentionati).
Mihai Pavel
Domnule Pavel
Va aprob intru totul in ceea ce spuneti.
Eu insa doream sa pun in discutie o alta abordare si anume minimizarea cuplarii intre structura si teren, avantaje si dezavantaje in urmarirea unui asemenea scop in conditiile seimice ale cutremurelor cu focar in Vrancea.
Izolarea bazei asa cum ii este si numele presupune izolarea structurii fata de miscarea terenului. La limita, teoretic, daca s-ar putea izola perfect baza, structura ar ramane nemiscata pe durata cutremurului, terenul miscandu-se independent sub structura. Asta presupune o "miscare" cu frecventa 0 a structurii , perioda infinita.
Cantitatea de energie in acest caz, indusa in suprastructura este 0. Cerintele de deplasare ale structurii ar fi si ele 0.
Daca suprastructura nu s-ar misca, dupa cutremur structura ar trebui sa fie readusa in aceeasi pozitie relativa fata de baza ei (recentrare) presupunand ca terenul a depasit faza de comportare elastica, evidentiind deformatii remanente.
In aceste conditii teoretice, suprastuctura ar traversa un cutremur fara ca ocupantii, de exemplu, sa isi dea seama de acest lucru.
Aceasta insa este situatia ideala pe care am dorit sa o ilustrez pentru a rememora scopul propus.
In realitate insa atata timp cat o rezemare pe teren este necesara, decuplarea totala fiind relativ imposibila exista energie indusa in suprastructura. Am citit insa de o solutie propusa in Japonia pentru case mici, unde pentru durata cutremurului se propune sa se creeze o perna de aer si practic cladirea se decupleaza de teren (
Pentru minimizarea energiei induse in suprastructura, in cazul unui cutremur specific Vrancei cred ca este bine ca structura sa se gaseasca in termeni de perioda a structurii "izolate" undeva peste perioada proprie de 4.5sec.
Orice dispozitiv de amortizare (vascoasa, histeretica, cu frecare, etc) in incercarea de a reduce deplasarea, recupleaza baza de suprastructura.
Asa ca ideea mea de abordare s-ar baza pe minimizarea interactiunii intre teren si structura in ceea ce priveste deplasarile laterale.
Cerintele de deplasare pentru elementele suprastructurii pot deveni destul de modeste in conditiile in care cuplarea este restransa (cu exceptia deplasarii relative ale bazei fata de teren, sau mai bine formulat ale terenului fata de baza, unde cerintele asa cum ati aratat devin mult mai importante). Problema principla a acestui tip de gandire ramanand recentrarea sistemului (readucerea in pozitia relativa ocupata in teren inainte de cutremur).
Problema recentrarii, insa, exista in toate sistemele de structuri supuse actiunii seismice, inclusiv in sistemele clasice (cu articulatii plastice) avand cea mai redusa versatilitate in acest sens.
De aceea in interventia anterioara am amintit FPS aceasta avand o capacitate de recentrare intrinseca, cu atat mai buna cu cat coeficientul de frecare este mai mic (implicit cu o capacitate de amortizare mai mica) .
A doua problema majora o constituie intr-adevar rezolvarea rostului la interfata dintre structura izolata si teren dar aceasta depinde foarte tare de deschiderea pe care o are arhitectul in abordarea solutiei cu izolare la baza si mai ales in centrele urbane, de spatiul disponibil in jurul cladirii, aceste cerinte insemnand deplasari mari de ordinul 0.5m .
O a treia problema este legata de costuri, costurile prevederii amortizarii suplimentare (in special daca se opteaza pentru amortizoare vascoase) pot deveni destul de importante.
Dan Iancu
Sunt perfect de acord cu ideea ca intr-un caz limita al unei situatii ideale, in care legatura cu terenul este rupta in totalitate, structura ramane nemiscata pe teren, iar exemplul oferit de catre Dvs. este cat se poate de elocvent. Totusi, in acest exemplu se prezinta cazul unei structuri usoare, cu o masa neglijabila capabila sa fie sustinuta de catre perna de aer.
In cazul practic al unei structuri cu o masa considerabila (pentru care de fapt se justifica si izolarea bazei), tehnologia (fie ea si japoneza) inca nu permite realizarea izolarii bazei prin sisteme cu rigiditate verticala mare si rigiditate orizontala zero.
Izolatorii elastomerici au fost conceputi si dezvoltati in tari ca USA, Japonia, Noua Zeelanda pentru protectia la cutremure de perioada scurta, adaptarea lor la conditiile seismice vrancene reprezentand deja o limita a domeniului lor de utilizare.
Relatiile geometrice si de material intre rigiditatea verticala si orizontala a izolatorilor elastomerici duc deasemenea la carente de comportare la sarcini verticale(rigiditate verticala insuficienta) pentru perioade mai lungi de vibratie ale structurii izolate. Pentru perioade mai lungi de oscilatii trebuie considerata si problema raspunsului la alt tip de vibratii (urbane, vant etc).
Solutia de izolare a bazei in domeniul de peste 4..4,5 secunde este intr-adevar mai aproape de dezideratul izolarii totale, dar limitata de performantele actuale ale sistemelor de control al raspunsului seismic existente si in consecinta cu un grad mai ridicat de incertitudine, fiind in afara domeniului lor optim de utilizare.
In final, problemele legate de costuri exista atat in cadrul prevederii de dispozitive de amortizare aditionala, cat si in cadrul prevederii unor rosturi importante de deplasare la nivelul interfetei izolate.
Mihai Pavel
O izolare completa la ora actuala pare improbabila mai ales in cazul structurilor mari.
Asa cum spuneti atunci cand vorbim despre structuri cu greutati importante un sistem care sa la faca sa "pluteasca" nu pare fezabil. Exemplul meu s-a dorit mai mult a fi o ilustrare decat o rezolvare, mai ales ca acest tip de abordare depinde foarte mult si de o logistica fara gres, cu o capacitate de anuntare a unui eventual cutremur cu suficient timp anterior producerii evenimentului pentru a se permite ridicarea casei de pe teren.
Cred ca si in cazul izolarii caselor mici/usoare se poate gasi o justificare tehnica sau economica in special daca exista necesitatea de aparare impotriva unor accidente colaterale (gradinite, scoli), trebuie sa functioneze fara intrerupere (spitale cu unitati operatorii) sau adapostesc valori mari.
Totusi asa cum ati aratat, izolatorii pe baza de cauciuc (NRB&HRB) par oarecum limitati in conditiile unei cerinte mari de deplasare.
Pe de alta parte izolatorii de tip FPS (din ce in ce mai utilizati) sau cei glisanti par sa poata acomoda deplasari mult mai mari decat cei pe baza de cauciuc mai mult chiar existand producatori care ofera si posibilitatea preluarilor intinderilor in reazeme.
Problema vibratiilor urbane se rezolva fara probleme cu sigurante mecanice (ca in cazul podului Rion Antirion de exemplu) sau in cazul FPS cu un coeficient de frecare care sa aduca un nivel de rezemare orizontala peste cel cerut de solicitarile din vant sau alte vibratii din amplasament.
Mai mult FPS are si o capacitate intrinseca de recentrare.
Problema legata de incertitudini mentionata de d-vs, cat se poate de reala de altfel, as indrazni sa spun ca s-ar putea regasi intr-un coeficient de siguranta ceva mai mare (acesta marind implicit deplasarea proiectata).
In ceea ce priveste costurile, intuitiv, avand in vedere ca fortele in suprastructura scad, costurile legate de instalatiile flexibile se mai pot pot recupera si din economiile realizate la dimensionarea suprastucturii mai ales ca din cate stiu eu de la colegii instalatori costul major este la trecerea de la instalatii fixe la instalatii flexibile.
Dan Iancu
In mod cert se poate gasi o justificare pentru izolarea seismica a caselor mici/usoare. Solutia, dupa cum spuneati si Dvs, implica unele costuri suplimentare si de aceea este fezabila in cazul structurilor de importanta deosebita. In plus, apare necesitatea prescrierii unei solutii particularizate pentru fiecare tip de amplasament, incluzand date asupra caracteristicilor locale de vibratie ale amplasamentului.
Deasemenea, solutiile folosind FPS sunt viabile si prezinta o serie de avantaje caracteristice.
De acord si cu ideea protectiei la vibratii urbane.
Problema costurilor ramane insa una de actualitate, avand in vedere ca fortele in suprastructura sunt reduse considerabil fata de raspunsul elastic al structurii si mai putin fata de raspunsul postelastic al structurii (un factor q echivalent pentru o structura izolata putand avea valori de 6..7 fata de un 4..5 pentru o structura proiectata "clasic"). Avantajul considerabil insa este, intr-adevar comportarea elastica a suprastructurii si lipsa degradarilor.
Legat de extinderea limitei solutiei clasice de izolatori elastomerici in conditiile seismice vrancene exista o serie de cercetari intreprinse de colegul nostru Vasile Oprisoreanu asupra izolatorilor Multi Stage Rubber Bearings. Cercetarile pun in evidenta o deplasare capabila sporita a acestor izolatori (si deci si o flexibilitate crescuta) fara a afecta stabilitatea solutiei. Unele din rezultatele acestor cercetari sunt prezente si pe Encipedia.
http://www.encipedia.org/articole/cercetare/izolarea-bazei/proiectarea-dispozitivelor-multi-stage-rubber-bearings.html
Mihai Pavel