15-EN15129 Clàusula 6: Dispositius dependents del desplaçament (DDD) - Estàndards i productes típics

1. Àmbit i definició

La clàusula 6 regula dues categories principals deDDD: dispositius lineals (LD) i dispositius no lineals (NLD). Una característica clau que defineixDDDés que no suporten càrregues verticals. A més,tirants restringits-deformables(BRBs) que proporcionen amortiment addicional dins de les estructures es classifiquen explícitament com aDDD. Informació tècnica complementària sobreDDDestà disponible a l'annex D de EN15129.

Aquests dispositius estan destinats exclusivament a estructures en regions sísmiques que compleixen la sèrie EN 1998, amb l'objectiu principal de millorar la resiliència estructural regulant el comportament dinàmic i dissipant l'energia sísmica, treballant així de manera sinèrgica amb el sistema de protecció sísmica global.

2. Classificació deDDD

Dispositius lineals (LD): caracteritzats per un comportament mecànic lineal o quasi-lineal, els LD s'utilitzen per optimitzar les propietats dinàmiques estructurals. Les seves capacitats menors de no linealitat i dissipació d'energia estan dissenyades per ser compatibles amb el modelatge estructural lineal, garantint la simplicitat i la precisió en l'anàlisi d'enginyeria.

Dispositius no lineals (NLD): Mostrant un fort comportament no lineal, els NLD milloren el rendiment dinàmic estructural introduint una no linealitat significativa i/o una dissipació d'energia. A causa de la seva complexa resposta mecànica, s'han d'incorporar completament al modelatge estructural no lineal per garantir un disseny sísmic fiable.

3. Requisits clau de rendiment i compliment

La clàusula 6 especifica criteris de rendiment rigorosos per garantirDDDfiabilitat en condicions sísmiques:

Resistència al desplaçament i a la càrrega: DDDha de suportar els límits de desplaçament o càrrega especificats (el que s'assoleixi primer), amb un factor de seguretat mínim ( ) d'1,1. Per als components integrats en sistemes d'aïllament, aquests factors s'ajusten per alinear-se amb la capacitat de desplaçament dels dispositius d'aïllament (consulteu la clàusula 8 de la norma EN15129).

Força-Corba de desplaçament:La corba no ha de mostrar una tendència descendent quan el desplaçament o la càrrega assoleixin els límits de disseny especificats, garantint una capacitat de suport de càrrega estable{0}}durant els esdeveniments sísmics.

Estabilitat cíclica:La rigidesa efectiva i l'amortiment efectiu deDDDha de mantenir-se estable durant els cicles. Per als cicles i Superiors o iguals a 2, les desviacions del 3r cicle (punt de referència per a un rendiment estable) no han de superar el 10%.

Desplaçament residual:Sota les accions sísmiques d'estat límit de servei (SLS), s'ha de minimitzar el desplaçament residual de força zero-(es recomana que sigui un 5% del desplaçament de disseny o almenys 10 mm, el que sigui més gran), reduint els danys estructurals posteriors al-sisme i els costos de reparació.

4. Material i requisits d'assaig

Materials perDDDes classifiquen en "materials bàsics" (crítics per al rendiment sísmic cíclic) i "materials estructurals" (per a les funcions de càrrega-). Els materials bàsics com ara elastòmers, acer i aliatges amb memòria de forma (SMA) han de complir estrictes estàndards europeus:

Elastòmers: els elastòmers de baixa-amortiment i d'alta-amortiment han de complir els requisits de les taules 10 i 11 de la clàusula 8, respectivament, amb la força d'adherència verificada als substrats.

Acer: ha d'ajustar-se a les normes EN 10025, EN 10083 o EN 10088, garantint la ductilitat i la resistència a la fatiga.

Materials especials (per exemple, SMA): han de complir els estàndards europeus existents, amb proves addicionals per a les característiques de transformació de fase, el rendiment cíclic i l'adaptabilitat a la temperatura.

Les proves són una pedra angular de la clàusula 6, incloses les proves de tipus de material, les proves de control de producció de fàbrica (FPC), les proves de tipus de dispositiu i les proves prèvies a la-instal·lació. Les proves de tipus són necessàries quan hi ha canvis en la geometria del dispositiu, els materials o els sistemes de connexió, mentre que les proves FPC (taxa de mostreig superior o igual al 2%) garanteixen un rendiment consistent en la producció en massa.

DDDEls productes s'utilitzen àmpliament en l'enginyeria sísmica europea i americana, amb diferents aplicacions basades en les seves característiques lineals o no lineals. A continuació es mostra un resum dels productes principals, les seves característiques bàsiques i els casos d'ús típics:

1. Dispositius lineals (LD)

Els LD són ideals per a projectes que requereixen modelatge estructural lineal, oferint un ajust de rigidesa estable amb una mínima dissipació d'energia no lineal. Els tipus comuns inclouen:

Amortidors metàl·lics lineals

Característiques bàsiques:Fabricats amb acer al carboni o acer de baix-aliatge, aquests amortidors presenten un comportament de desplaçament gairebé -ideal de força lineal- sense etapes de rendiment importants. Es basen en la deformació elàstica per ajustar els períodes naturals estructurals, amb capacitats febles de dissipació d'energia.

Aplicacions:Adequat per a estructures de marc de mida petita a mitjana-que requereixen una optimització dinàmica de la propietat amb necessitats de dissipació d'energia addicional baixes, com ara la readaptació sísmica d'edificis industrials existents.

Aspectes destacats de compliment: els materials han de complir els estàndards EN 10025, amb l'estabilitat cíclica verificada mitjançant proves de tipus.

LinealAmortidors viscoelàstics

Característiques bàsiques:Utilitzant elastòmers de baix-amortiment (d'acord amb la Taula 10 de la clàusula 8), aquests amortidors ofereixen característiques d'amortiment quasi-lineals i una rigidesa efectiva estable. Combinen l'ajust de la rigidesa amb una suau dissipació d'energia, compatible amb el modelatge dinàmic lineal.

Aplicacions:Ideal per a murs cortina, fonaments d'equips i components auxiliars d'ajust de rigidesa en edificis situats en zones sísmiques moderades amb condicions de temperatura estables.

Aspectes destacats del compliment:Es requereixen proves de cisalla dinàmica per verificar el rendiment, amb desviacions dels paràmetres del material (degudes al subministrament, la temperatura, etc.) que compleixin els límits de la taula 4 de la clàusula 6.

Càrrega-CoixinetTirants restringits-de pavelló (BRB)

Característiques bàsiques:Classificat comDDDproporcionant un amortiment addicional, aquestsBRBsprioritzeu les característiques de càrrega-lineal i de rigidesa amb una dissipació d'energia feble. El material del nucli és d'acer-d'alta resistència (EN 10083) i la màniga evita que el nucli es deformi per garantir una tensió i una capacitat de compressió constants.

Aplicacions:Sistemes-resistents a la força lateral en marcs-d'acer de gran alçada i estructures espacials de gran-carrera, on es requereix tant capacitat de càrrega-com una optimització dinàmica de propietats.

Aspectes destacats de compliment: les proves de tipus han d'incloure sistemes de connexió, amb un desplaçament residual que compleixi els requisits SLS.

2. Dispositius no lineals (NLD)

Els NLD són fonamentals per a regions d'alta intensitat-sísmica-, ja que aprofiten una forta no linealitat per dissipar una energia sísmica significativa. Requereixen modelització estructural no lineal i estan disponibles en diverses configuracions:

Amortidors de rendiment metàl·lic

Característiques bàsiques:Construït a partir d'acer de baix -rendiment (p. ex., LY100, LY160, LY225) amb baixa resistència a la fluència i alta ductilitat. La corba de força-desplaçament mostra un comportament bilineal diferent, amb una rigidesa post-de rendiment estable i una excel·lent dissipació d'energia cíclica.

Subtipus: Tipus-de cisalla, tipus-de flexió, iamortidors de fluència-axial,adaptable a diferents espais d'instal·lació i requeriments de força.

Aplicacions:Disseny sísmic d'edificis nous i adequació d'edificis existents, especialment en zones d'alta intensitat-sísmica- per a estructures de bastidors i murs de cisalla.

Aspectes destacats del compliment:Els materials requereixen proves de tensió monòtona i de rendiment cíclic. Després d'un envelliment accelerat (14 dies a 70 graus), els canvis de rendiment no han de superar el 20%.

Amortidors de fricció

Característiques bàsiques: Dissipació d'energias'aconsegueix mitjançant el lliscament relatiu entre superfícies de contacte, amb una corba de desplaçament de força histerètica rectangular-(forta no linealitat). El coeficient de fricció és estable, idissipació d'energiaestà directament relacionada amb l'amplitud del desplaçament. No depenen del rendiment del material, assegurant una llarga vida útil i un manteniment mínim.

Subtipus: Tipus-placa, tipus-cilíndric, iamortidors de fricció esfèrics, adequat per als requisits de desplaçament multi-direccional.

Aplicacions:Ponts-de llarga durada, estadis de-grandes traves, estructures-de gran alçada i altres projectes amb grans demandes de desplaçament. Ideal per a escenaris que requereixen-dissipació d'energia estable a llarg termini i baix manteniment, com ara instal·lacions auxiliars de centrals nuclears.

Aspectes destacats del compliment:Es requereixen proves de fricció a llarg termini-per verificar l'estabilitat del desgast. La relació entre els límits superior i inferior de les propietats del material per als components metàl·lics no ha de superar 1,4.

Amortidors de desplaçament-amplificats

Característiques bàsiques:Integrant mecanismes d'amplificació mecànica (per exemple, palanca, tisora, engranatge), aquests amortidors amplifiquen petits desplaçaments estructurals (3-4 vegades) per millorardissipació d'energiaeficiència en escenaris de-deformacions petites, que mostren una forta no linealitat.

Principi de funcionament:Els tirants, les tisores de tisora ​​o els mecanismes-de cremallera amplifiquen el desplaçament entre-pisos, transmetent el desplaçament amplificat als elements d'amortiment interns (p. ex., nuclis d'acer de baix-rendiment, components de fricció) per aconseguir "un petit desplaçament, una gran dissipació d'energia".

Aplicacions:Estructures amb una petita deformació lateral, com ara estructures de parets de cisalla, estructures de tubs i plantes industrials rígides. També apte per a projectes que requereixen una dissipació d'energia suficient durant terratrèmols menors.

Aspectes destacats de compliment: s'ha de verificar la força i l'estabilitat del mecanisme d'amplificació. Es requereixen proves cícliques al 25%, 50% i 100% del desplaçament màxim.

Amortidors d'aliatge amb memòria de forma (SMA).

Característiques bàsiques:Utilitzant aliatges amb memòria de forma (p. ex., aliatges Ni-Ti), aquests amortidors dissipen energia i aconsegueixen l'auto{3}}centratge mitjançant la transformació de fase (martensita a austenita). La corba de força-desplaçament mostra un comportament histerètic no lineal amb un desplaçament residual mínim.

Principi de funcionament:Durant els terratrèmols, els cables/barres SMA pateixen una deformació plàstica (transformació martensítica).dissipar energia. Després del-terratrèmol, el material torna automàticament a la seva forma original mitjançant la inversió de fase, reduint significativament el desplaçament residual estructural.

Aplicacions:Edificis històrics (que requereixen danys mínims després del-terratrèmol), fàbriques d'equips de precisió i juntes de dilatació dels ponts. Ideal per a projectes que prioritzen tant la dissipació d'energia com les capacitats d'auto{2}}centrat.

Aspectes destacats del compliment: es requereixen proves de característiques de transformació de fase (DSC), fallada de tracció monòtona i rendiment cíclic, que cobreixin el rang de temperatura de servei i les taxes de tensió. Els materials han de complir les normes europees existents.

Alineació estàndard:Assegureu-vosDDDels productes compleixen tant la clàusula 6 EN15129 com els estàndards sísmics locals (per exemple, l'Eurocodi 8 a Europa, l'ASCE 7 als Estats Units) per a projectes transfronterers-.

Compatibilitat de modelatge:Seleccioneu LD per al modelatge estructural lineal i NLD per al modelatge no lineal per garantir una anàlisi precisa de la resposta sísmica.

Garantia de qualitat:Prioritzeu els productes amb certificats complets de prova de tipus i processos FPC estrictes per garantir la coherència del rendiment en la producció en massa.

Especificitat de l'aplicació:Relaciona els tipus de DDD amb les característiques estructurals (per exemple, la demanda de desplaçament, la rigidesa) i les condicions ambientals (per exemple, la temperatura, el risc de corrosió) per optimitzar el rendiment sísmic.