Опорные части из натуральной или синтетической резины с малым коэффициентом демпфирования

Основные типы современных сейсмоизолирующих устройств

В последние десятилетия было разработано, испытано и применено при сооружении многочисленных объектов: мостов, плотин, атомных станций, зданий и др. большое количество различных сейсмоизолирующих и устройств. Среди таких устройств следует отметить сейсмоизолирующие опорные части.

Рассмотрим основные типы сейсмоизолирующих опорных частей, получивших наиболее широкое применение на практике.

Резинометаллические (эластомерные) опорные части:

- резинометаллические опорные части из натуральной и синтетической резины с малым коэффициентом демпфирования,

- резинометаллические опорные части из натуральной резины с большим коэффициентом демпфирования,

- резинометаллические опорные части из натуральной резины со свинцовым стержнем.

Опорные части, допускающие скольжение (проскальзывание):

- плоские опорные части,

- сферические опорные части,

Характеристики опорных частей, необходимые для расчёта обычно приводятся в проспектах фирм изготовителей.

Эластомерные (резинометаллические) опорные части

Резинометаллические опорные части устанавливаются на устои или промежуточные опоры под пролётными строениями. На вертикальную нагрузку эти устройства работают как обычные опорные части, на горизонтальную сейсмическую нагрузку работают как сейсмоизоляторы. Выполняются в форме цилиндров или прямоугольников из натуральной или синтетической резины и металлических листов. Опорные части состоят из слоёв резины и металлических листов. Слои резины обеспечивают поперечную податливость, в то время как металлические листы обеспечивают вертикальную жёсткость. Кроме того, резина покрывает все внешние поверхности опорной части для защиты стальных листов от коррозии. Для обеспечения податливости в горизонтальном направлении сейсмоизолирующие опорные части делаются более высокими по сравнению с обычными опорными частями.

Характеристики резинометаллических опорных частей определяются в результате динамических испытаний, при которых опорные части подвергаются постоянной вертикальной нагрузке и гармонической поперечной силе.

Опорные части из натуральной или синтетической резины с малым коэффициентом демпфирования

Состоят из резины и стальных листов. Основные свойства:

- линейная зависимость перемещений от силы при сдвиге до 100% и более,

- коэффициент демпфирования всего 2- 3%.

Рис.10.4.1. Опорная часть из натуральной или синтетической резины

Положительные качества:

- простота производства,

- простая расчётная схема при моделировании,

- реакция опорной части не зависит от величины нагрузки, от характера изменения нагрузки во времени, от температуры окружающей среды и от времени (материал не подвержен старению).

Недостатки: необходима установка дополнительных демпфирующих устройств.

Жёсткость опорной части при сдвиге определяется по формуле:

,

где - модуль сдвига резины (для мостовых опорных частей обычно используется резина с модулем сдвига ),

- площадь поперечного сечения опорной части,

- общая толщина резиновых слоёв.

Для оценки периода колебаний массы, находящейся на опорной части можно использовать выражение:

,

где - деформация сдвига, диапазон изменения от 0.9 до 1.4.

- площадь перекрывания нижней поверхности верхней поверхностью при максимальном сдвиге,

- коэффициент формы, для опорных частей, используемых в мостах, принимает значения от 3 до 40 (зависит от размеров в плане и толщины слоёв резины),

Коэффициент формы для прямоугольной в плане опоры (a и b размеры слоёв в плане) определяется по формуле: