НАЗАД
- СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
- Деградация физико-механических свойств резинометаллических опор сейсмоизолированных зданий при эксплуатации
- УДК 624.016:699.841
doi: 10.33622/0869-7019.2024.12.17-25
Ильнур Раэлевич ГИЗЯТУЛЛИН1, зав. сектором расчета сооружений лаборатории сейсмостойкости сооружений и инновационных методов сейсмозащиты, ilnur@seismic-research.ru
Любовь Николаевна СМИРНОВА2, кандидат технических наук, ученый секретарь, lyubovsmirnova80@gmail.com
1 Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций (ЦНИИСК) им. В. А. Кучеренко НИЦ «Строительство», 109428 Москва, 2-я Институтская ул., 6, корп. 1
2 Научно-исследовательский центр «Строительство», 109428 Москва, 2-я Институтская ул., 6
Аннотация. Изложены результаты анализа изменения физико-механических свойств резинометаллических опор систем сейсмоизоляции зданий при воздействии различных эксплуатационных факторов. Рассмотрены механизмы деградации физико-механических свойств резинометаллических опор, соответствующие последствия, а также вопросы, связанные с оценкой технического состояния опор в процессе эксплуатации зданий. Выполнены систематизация, структурный, сравнительный и сопоставительный анализ, теоретическое обобщение материалов, полученных при детальном изучении отечественных и зарубежных нормативно-технических документов, а также научных публикаций по теме исследования. Изучены и обобщены результаты исследований факторов, влияющих на деградацию физико-механических свойств резинометаллических опор систем сейсмоизоляции зданий, проведения экспериментальных исследований старения опытных образцов опор, предназначенных для программ долгосрочных исследований, старения резинометаллических опор эксплуатируемых зданий, а также вопросы контроля их технического состояния в процессе эксплуатации зданий. Результаты исследования подтверждают необходимость проведения теоретических и экспериментальных исследований систем сейсмоизоляции зданий в процессе их эксплуатации. В части вопросов методологии оценки технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса резинометаллических опор систем сейсмоизоляции зданий отечественная и зарубежная нормативно-техническая база нуждается в совершенствовании.
Ключевые слова: резинометаллические опоры, система сейсмоизоляции, деградация физико-механических свойств, старение резины - СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Kelly J. M., Lee J. J. Vertical flexibility in isolation systems [Вертикальная податливость в системах изоляции]. Civil Engineering Research Journal, 2018, vol. 4(1), p. 555629. doi: 10.19080/CERJ.2018.04.555629
2. Yoshito Itoh, Haosheng Gu, Kazuya Satuh, Yokihiro Kutsuna. Experimental investigation on aging behaviors of rubbers used for bridge bearings [Экспериментальное исследование старения резин, используемых в опорах мостов]. Structural Engineering/Earthquake Engineering, JSCE, 2006, vol. 23, no. 1, pp. 17-31.
3. Yoshito Itoh, Haosheng Gu, Kazuya Satuh, Yoshihisa Yamato. Long-term deterioration of high damping rubber bridge bearing [Долгосрочное разрушение эластомерных опор моста с высоким демпфированием]. Structural Engineering/Earthquake Engineering, JSCE, 2006, vol. 23, no. 2, pp. 215-227.
4. Hsoung-Wei Chou, Jong-Shin Huang. Effect of cyclic compression and thermal aging on dynamic properties of neoprene rubber bearings [Влияние циклического сжатия и термического старения на динамические свойства эластомерных опор из неопренового каучука]. Journal of Applied Polymer Science, 2008, vol. 7, pp. 1635-1641.
5. Thompson A. C. T., Whittaker A. S., Fenves G. L., Mahin S. A. Property modification factors for elastomeric seismic isolation bearings [Коэффициенты изменения свойств эластомерных сейсмоизолирующих опор]. Proc. of the 12 WCEE 2000: 12th World Conference on Earthquake Engineering, New Zealand Society for Earthquake Engineering, Auckland, New Zeland, February 2000.
6. Tubaldi E., Ragni L., Dall'Asta A. et al. Stress softening behaviour of HDNR bearings: modelling and influence on the seismic response of isolated structures [Поведение эластомерных опор "HDNR" при смягчении напряжений: моделирование и влияние на сейсмическую реакцию сейсмоизолированных сооружений]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2017, vol. 46, no. 12, pp. 2033-2054.
7. Ragni L., Tubaldi E., Dall'Asta A et al. Biaxial shear behaviour of HDNR with Mullins effect and deformation-induced anisotropy [Поведение при двухосном сдвиге эластомерных опор "HDNR" с эффектом Маллинса и анизотропией, вызванной деформацией]. Engineering Structures, 2018, vol. 154, pp. 78-92.
8. Kasalanati A., Constantinou M. C. Experimental study of bridge elastomeric and other isolation and energy dissipation systems with emphasis on uplift prevention and high velocity near source seismic excitation [Экспериментальное исследование эластомерных опор и других типов сейсмоизоляции и регулирования динамической реакции мостов с акцентом на предотвращение подъема и высокоскоростного сейсмического возбуждения вблизи источника воздействия]. Technical Report MCEER-99-0004, Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, State University of New York at Buffalo, Buffalo, NY, 1999.
9. Tubaldi E., Mitoulis S. A., Ahmadi H., Muhr A. A parametric study on the axial behaviour of elastomeric isolators in multi-span bridges subjected to horizontal seismic excitations [Параметрическое исследование осевого поведения эластомерных изоляторов в многопролетных мостах, подверженных горизонтальному сейсмическому воздействию]. Bulletin of Earthquake Engineering, 2016, vol. 14, no. 4, pp. 1285-1310.
10. Kikuchi M., Nakamura T., Aiken I. D. Three-dimensional analysis for square seismic isolation bearings under large shear deformations and high axial loads [Трехмерный анализ квадратных сейсмоизолирующих опор при больших сдвиговых деформациях и высоких осевых нагрузках]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2010, vol. 39, no. 13, pp. 1513-1531.
11. Kumar M., Whittaker A. S., Constantinou M. C. An advanced numerical model of elastomeric seismic isolation bearings [Усовершенствованная численная модель эластомерных сейсмоизолирующих опор]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2014, vol. 43, no. 13, pp. 1955-1974.
12. Shirazi A. Thermal degradation of the performance of elastomeric bearings for seismic isolation [Термическая деградация характеристик эластомерных сейсмоизолирующих опор]. UC San Diego. Available at: https://escholarship.org/uc/item/6j3486gj (accessed 25.08.2024).
13. Billah A., Todorov B. Effects of subfreezing temperature on the seismic response of lead rubber bearing isolated bridge [Влияние отрицательных температур на сейсмическую реакцию сейсмоизолированного моста с резинометаллическими опорами со свинцовым сердечником]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2019, vol. 126, p. 105814.
14. Sciascetti A. The effect of temperature on unbonded fiber-reinforced elastomeric isolators [Влияние температуры замораживания на сейсмическую реакцию сейсмоизолированного моста с резинометаллическими опорами со свинцовым сердечником]. Thesis Submitted to the School of Graduate Studies in Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree Master of Applied Science, 2017, p.122.
15. Zhang R-j, Li A-q. Experimental study on temperature dependence of mechanical properties of scaled high-performance rubber bearings [Экспериментальное исследование зависимости механических свойств масштабированных высокоэффективных эластомерных опор от температуры]. Composites Part B: Engineering, 2020, vol. 190, p. 107932.
16. Gheryani M. H., Razak H. A., Jameel M. Dynamic response changes of seismic isolated building due to material degradation of HDRB [Изменение динамической реакции сейсмоизолированного здания в результате деградации материала "HDRB"]. Arabian Journal for Science and Engineering, 2015, vol. 40, pp. 3429-3442.
17. McVitty W. J., Constantinou M. C. Property modification factors for seismic isolators: design guidance for buildings [Коэффициенты изменения свойств для сейсмоизолирующих опор: Руководство по проектированию зданий]. Technical Report MCEER-15-0005. June 30, 2015.
18. Junhee Park, Young-Sun Choun, Min Kyu Kim, Daegi Hahm. Revaluation of the aging property modification factor of lead rubber bearings based on accelerated aging tests and finite element analysis [Переоценка коэффициента изменения свойств старения резинометаллических опор со свинцовым сердечником на основе испытаний на ускоренное старение и анализа методом конечных элементов]. Nuclear Engineering and Design, 2019, vol. 347, pp. 59-66.
19. Kustov S., Golyandin S., Sapozhnikov K., Robinson W. H. Amplitude-dependent internal friction, microplastic strain and recovery of lead at ambient temperature [Амплитудно-зависимое внутреннее трение, микропластическая деформация и восстановление свинца при температуре окружающей среды]. Materials Science and Engineering, 1997, vol. 237, pp. 191-199.
20. Choun Y.-S., Park J., Choi I.-K. Effects of mechanical property variability in lead rubber bearings on the response of seismic isolation system for different ground motions [Влияние изменчивости механических свойств резинометаллических опор со свинцовым сердечником на реакцию системы сейсмоизоляции при различных колебаниях грунта]. Nuclear Engineering and Technology, 2014, vol. 46, no. 5, pp. 605-618.
21. Ariana Lucia Astorga, Philippe Gueguen, Jacques Riviere et al. Recovery of the resonance frequency of buildings following strong seismic deformation as a proxy for structural health [Восстановление собственной частоты колебаний зданий после сильной сейсмической деформации как показатель состояния сооружения]. Structural Health Monitoring, 2019, vol. 18(5-6), pp. 1966-1981.
22. Van Engelen N. C., Kelly J. M. Retest of neoprene seismic isolation bearings after 30 years [Повторное испытание неопреновых сейсмоизолирующих опор спустя 30 лет] // Structural Control and Health Monitoring, 2015, vol. 22(1), pp. 139-151.
23. Kelly J. M., van Engelen N. C. Retest of thirty-year-old neoprene isolation bearings [Повторное испытание 30-летних неопреновых сейсмоизолирующих опор]. PEER Report 2014-03. Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, CA, 2014.
24. Kelly J. M., Hodder S. B. Experimental study of lead and elastomeric dampers for base isolation systems [Экспериментальное исследование свинцовых и эластомерных демпферов для систем сейсмоизоляции]. Report No. UCB/EERC 81/16. Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, CA, 1981.
25. Morita K., Yamagami S., Takayama M., Ando M. Long term performance of laminated rubber bearings for the seismic isolation system [Долгосрочная эффективность резинометаллических опор для систем сейсмоизоляции]. Proc. of the Architectural Institute of Japan Kyusyu Chapter Architectural Research Meeting, 2010, vol. 49, pp. 189-192 (in Japanese).
26. Hiroki H., Yusuke S., Nagahide K. A study of aging effect of rubber bearings after about twenty years in use [Исследование эффекта старения резинометаллических опор после 20 лет эксплуатации]. 11th World Conference on Seismic Isolation, Energy Dissipation and Active Vibration Control of Structures. Guangzhou, China, 2009.
27. Coladant C. Durability and aging of elastomeric bearings in France [Долговечность и старение резинометаллических опор во Франции]. Proc. of the International Post-SMiRT Conference Seminar on Isolation, Energy Dissipation and Control of Vibrations of Structures, Capri (Napoli), Italy, Aug. 23-25, 1993.
28. Russo G., Pauletta M., Cortesia A. A study on experimental shear behavior of fiber-reinforced elastomeric isolators with various fiber layouts, elastomers and aging conditions [Экспериментальные исследования сдвигового поведения резинометаллических опор с различной компоновкой армирующих слоев, эластомеров и условий старения]. Engineering Structures, 2013, vol. 52, pp. 422-433.
29. Yura J., Kumar A., Yakut A. et al. Elastomeric bridge bearings: recommended test methods [Эластомерные мостовые опоры: рекомендуемые методы испытаний]. National Cooperative Highway Research Program Report No. 449. National Academy Press: Washington D.C., 2001.
30. Labbe P. Pioneering actual use of seismic isolation for nuclear facilities [Новаторское применение сейсмоизоляции для ядерных объектов]. Proc. of the 1st Kashiwasaki International Symposium on Seismic Safety of Nuclear Installation, Kashiwasaki, Niigata, Japan, November 26, 2010. - Для цитирования: Гизятуллин И. Р., Смирнова Л. Н. Деградация физико-механических свойств резинометаллических опор сейсмоизолированных зданий при эксплуатации // Промышленное и гражданское строительство. 2024. № 12. С. 17-25. doi: 10.33622/0869-7019.2024.12.17-25
НАЗАД