Конструкционные амортизаторы

Типы структурных демпферов

Структурные демпферы – это устройства, используемые в гражданском строительстве для поглощения и рассеивания энергии. Они преимущественно используются в сейсмостойком и ветровом строительстве для защиты сооружений и их обитателей. Структурные демпферы бывают разных типов, включая:

• Вязкие демпферы

  Эти демпферы используют густую жидкость (вязкую) для рассеивания энергии. Когда сооружение движется во время землетрясения или сильных ветров, жидкость прокачивается через поршень, создавая сопротивление и поглощая энергию. Вязкие демпферы отличаются низким уровнем технического обслуживания и широко используются в зданиях и мостах.

• Фрикционные демпферы

  Фрикционные демпферы используют сопротивление от скольжения двух поверхностей друг по другу для рассеивания энергии. По мере движения сооружения фрикционные демпферы преобразуют кинетическую энергию в тепловую энергию за счет трения, поглощая и уменьшая энергию, передаваемую в здание. Они отличаются простотой конструкции и низким уровнем технического обслуживания.

• Металлические демпферы с пластической деформацией

  Эти демпферы поглощают энергию за счет контролируемой пластической деформации специальных металлов во время сейсмических событий. Они предназначены для деформации вязким образом при высокой прочности, что позволяет им многократно деформироваться без разрушения. Металлические демпферы с пластической деформацией широко используются в крупных сооружениях, таких как мосты и стадионы, благодаря их надежности и низкому уровню технического обслуживания.

• Базовые изоляторы

  Базовая изоляция – это метод, используемый для защиты зданий и мостов от сейсмических волн. Базовые изоляторы поддерживают вес сооружения, одновременно позволяя ему свободно перемещаться во время землетрясения, уменьшая силу тряски, ощущаемую зданием. Этот метод широко используется в сейсмоопасных районах.

• Тюнингованные демпферы массы (ТДМ)

  Эти устройства представляют собой большую массу, прикрепленную к сооружению с помощью пружин и демпферов. Масса настроена на вибрацию с той же частотой, что и сооружение. Когда здание качается, ТДМ движется в противоположном направлении, поглощая и уменьшая энергию. ТДМ распространены в небоскребах и башнях.

• Сдвиговые демпферы

  Эти демпферы рассеивают энергию, сопротивляясь сдвиговой деформации. Они устанавливаются по диагонали к структурному каркасу, обеспечивая поперечную жесткость и поглощение энергии. Сдвиговые демпферы улучшают устойчивость сооружения и особенно эффективны в снижении воздействия сейсмических сил.

• Гибридные демпферы

  Эти демпферы объединяют в себе различные механизмы рассеивания энергии, такие как фрикционные, вязкие и металлические демпферы с пластической деформацией. Гибридные демпферы разработаны для оптимизации поглощения энергии и сопротивления, обеспечивая множество преимуществ для сооружений в сейсмических зонах. Они полезны в высокоэффективных зданиях и критически важной инфраструктуре.

Функция и характеристики структурных демпферов

Структурные демпферы помогают смягчать воздействие сил на здания и сооружения. Их характеристики позволяют им эффективно выполнять эту функцию. Вот основные характеристики структурных демпферов и их функции:

• Демпферы поглощают и рассеивают энергию от сейсмических событий или сил, вызванных ветром. Они уменьшают количество энергии, передаваемой в сооружение, минимизируя структурные напряжения и движения.

• Снижение силы:

  Демпферы уменьшают пиковые силы, испытываемые сооружением во время динамических событий. Это приводит к более низкому ускорению и смещению строительных элементов, защищая целостность здания.

• Улучшение устойчивости:

  Рассеивая энергию и снижая силы, демпферы повышают устойчивость сооружений во время землетрясений или сильных ветров. Это гарантирует, что сооружение останется работоспособным и безопасным.

• Контроль структурного отклика:

  Демпферы помогают контролировать динамический отклик сооружения на внешние нагрузки. Это особенно важно для высотных зданий или мостов, так как это предотвращает чрезмерные колебания или раскачивания.

• Снижение деформации:

  Рассеивая энергию, структурные демпферы уменьшают боковую и вертикальную деформацию сооружения. Это сохраняет функциональность здания и предотвращает повреждение его элементов.

• Изоляция движений:

  Некоторые демпферы, такие как базовые изоляторы, обеспечивают контролируемое движение на уровне фундамента. Это изолирует надземную часть от движения грунта, уменьшая воздействие сейсмических сил.

• Переменная способность к демпфированию:

  Некоторые демпферы, такие как вязкие демпферы, предлагают переменную способность к демпфированию. Это регулируется в зависимости от величины и скорости индуцированных сил. Такая адаптивность оптимизирует рассеивание энергии для различных сценариев нагрузки.

• Материалы и механизмы:

  Демпферы изготавливаются из материалов с высокой способностью к рассеиванию энергии, таких как сталь, вязкие жидкости или эластомерные соединения. Их механизмы включают трение, вязкое демпфирование и гистерезисное поведение, все они способствуют поглощению энергии.

• Долговечность и бесперебойная работа:

  Большинство структурных демпферов разработаны для долговечности и бесперебойной работы. Они выдерживают многократные циклы во время сейсмических событий без существенной деградации.

• Интеграция с конструктивными системами:

  Демпферы могут быть интегрированы с различными конструктивными системами, включая рамы с распорками, рамы с моментным соединением и системы базовой изоляции. Такая универсальность позволяет создавать индивидуальные решения для различных типов сооружений.