15-EN15129 Cláusula 6: Dispositivos Dependentes de Deslocamento (DDD) – Padrões e Produtos Típicos

1. Escopo e Definição

A cláusula 6 rege duas categorias principais deDDD: dispositivos lineares (LD) e dispositivos não lineares (NLD). Uma característica fundamental que defineDDDé que eles não suportam cargas verticais. Adicionalmente,flambagem-aparelhos restringidos(BRBs) que fornecem amortecimento adicional dentro das estruturas são explicitamente classificados comoDDD. Informações técnicas complementares sobreDDDestá disponível no Anexo D da EN15129.

Estes dispositivos destinam-se exclusivamente a estruturas em regiões sísmicas conformes à série EN 1998, com o objetivo principal de aumentar a resiliência estrutural através da regulação do comportamento dinâmico e da dissipação da energia sísmica, funcionando assim em sinergia com o sistema global de proteção sísmica.

2. Classificação deDDD

Dispositivos Lineares (LD): caracterizados por comportamento mecânico linear ou quase{0}}linear, os LDs são usados ​​para otimizar propriedades dinâmicas estruturais. Suas capacidades menores de não linearidade e dissipação de energia são projetadas para serem compatíveis com modelagem estrutural linear, garantindo simplicidade e precisão na análise de engenharia.

Dispositivos Não Lineares (NLD): Exibindo forte comportamento não linear, os NLDs melhoram o desempenho dinâmico estrutural ao introduzir não linearidade significativa e/ou dissipação de energia. Devido à sua resposta mecânica complexa, eles devem ser totalmente incorporados na modelagem estrutural não linear para garantir um projeto sísmico confiável.

3. Principais requisitos de desempenho e conformidade

A cláusula 6 especifica critérios de desempenho rigorosos para garantirDDDconfiabilidade sob condições sísmicas:

Deslocamento e resistência à carga: DDDdeve suportar limites de deslocamento ou carga especificados (o que for alcançado primeiro), com fator de segurança mínimo ( ) de 1,1. Para componentes integrados em sistemas de isolamento, estes fatores são ajustados para se alinharem com a capacidade de deslocamento dos dispositivos de isolamento (consulte a Cláusula 8 da EN15129).

Forçar-curva de deslocamento:A curva não deve mostrar uma tendência descendente quando o deslocamento ou a carga atingir os limites de projeto especificados, garantindo uma capacidade de suporte-de carga estável durante eventos sísmicos.

Estabilidade Cíclica:A rigidez efetiva e o amortecimento efetivo deDDDdeve permanecer estável ao longo dos ciclos. Para os ciclos i Maior ou igual a 2, os desvios do 3º ciclo (ponto de referência para desempenho estável) não devem exceder 10%.

Deslocamento residual:Sob ações sísmicas de estado limite de utilização (SLS), o deslocamento residual de força-zero deve ser minimizado (recomendado ser 5% do deslocamento de projeto ou pelo menos 10 mm, o que for maior), reduzindo danos estruturais pós{3}}terremoto e custos de reparo.

4. Requisitos de materiais e testes

Materiais paraDDDsão categorizados em "materiais principais" (críticos para desempenho sísmico cíclico) e "materiais estruturais" (para funções de suporte-de carga). Os materiais do núcleo, como elastômeros, aço e ligas com memória de forma (SMA), devem atender aos rigorosos padrões europeus:

Elastômeros: Os elastômeros de baixo-amortecimento e alto{1}}amortecimento devem atender aos requisitos das Tabelas 10 e 11 da Cláusula 8, respectivamente, com resistência de ligação verificada aos substratos.

Aço: Deve estar em conformidade com as normas da série EN 10025, EN 10083 ou EN 10088, garantindo ductilidade e resistência à fadiga.

Materiais Especiais (por exemplo, SMA): Devem atender aos padrões europeus existentes, com testes adicionais para características de transformação de fase, desempenho cíclico e adaptabilidade à temperatura.

Os testes são a base da Cláusula 6, incluindo testes de tipo de material, testes de controle de produção de fábrica (FPC), testes de tipo de dispositivo e testes de pré{1}}instalação. Os testes de tipo são necessários quando há alterações na geometria do dispositivo, nos materiais ou nos sistemas de conexão, enquanto os testes FPC (taxa de amostragem maior ou igual a 2%) garantem um desempenho consistente na produção em massa.

DDDos produtos são amplamente utilizados na engenharia sísmica europeia e americana, com aplicações distintas com base nas suas características lineares ou não lineares. Abaixo está um resumo dos produtos convencionais, seus principais recursos e casos de uso típicos:

1. Dispositivos Lineares (LD)

Os LDs são ideais para projetos que exigem modelagem estrutural linear, oferecendo ajuste de rigidez estável com mínima dissipação de energia não linear. Os tipos comuns incluem:

Amortecedores Metálicos Lineares

Recursos principais:Fabricados em aço carbono ou aço de baixa{0}}liga, esses amortecedores exibem um comportamento de deslocamento de força linear-quase ideal, sem estágios de escoamento significativos. Eles dependem da deformação elástica para ajustar os períodos naturais estruturais, com fraca capacidade de dissipação de energia.

Aplicações:Adequado para estruturas de pequeno e médio-tamanho que exigem otimização dinâmica de propriedades com baixas necessidades adicionais de dissipação de energia, como modernização sísmica de edifícios industriais existentes.

Destaques de conformidade: Os materiais devem atender aos padrões EN 10025, com estabilidade cíclica verificada através de testes de tipo.

LinearAmortecedores Viscoelásticos

Recursos principais:Utilizando elastômeros de baixo-amortecimento (em conformidade com a Tabela 10 da Cláusula 8), esses amortecedores oferecem características de amortecimento quase{3}}lineares e rigidez efetiva estável. Eles combinam ajuste de rigidez com leve dissipação de energia, compatível com modelagem dinâmica linear.

Aplicações:Ideal para paredes cortina, fundações de equipamentos e componentes auxiliares de ajuste de rigidez em edifícios localizados em zonas sísmicas moderadas com condições de temperatura estáveis.

Destaques de conformidade:O teste de cisalhamento dinâmico é necessário para verificar o desempenho, com desvios de parâmetros do material (devido ao fornecimento, temperatura, etc.) atendendo aos limites da Tabela 4 da Cláusula 6.

Rolamento-de cargaFlambagem-Aparelhos Restringidos (BRBs)

Recursos principais:Classificado comoDDDfornecendo amortecimento adicional, estesBRBspriorize características de resistência-de carga linear e rigidez com fraca dissipação de energia. O material do núcleo é aço de alta{2}}resistência (EN 10083) e a luva evita a flambagem do núcleo para garantir tensão consistente e capacidade de compressão.

Aplicações:Sistemas-resistentes a forças laterais em estruturas de aço-de arranha-céus altos e estruturas espaciais de-grandes vãos, onde são necessárias capacidade de carga-e otimização de propriedades dinâmicas.

Destaques de conformidade: Os testes de tipo devem incluir sistemas de conexão, com deslocamento residual atendendo aos requisitos do SLS.

2. Dispositivos Não Lineares (NLD)

Os NLDs são essenciais para regiões de alta intensidade-sísmica-, aproveitando a forte não linearidade para dissipar energia sísmica significativa. Eles exigem modelagem estrutural não linear e estão disponíveis em diversas configurações:

Amortecedores de rendimento metálico

Recursos principais:Construído em aço de baixo-rendimento (por exemplo, LY100, LY160, LY225) com baixo limite de escoamento e alta ductilidade. A curva de-deslocamento de força mostra um comportamento bilinear distinto, com rigidez pós--rendimento estável e excelente dissipação de energia cíclica.

Subtipos: Tipo-de cisalhamento, tipo-dobrável, eamortecedores de rendimento-axiais,adaptável a diferentes espaços de instalação e requisitos de força.

Aplicações:Projeto sísmico de novos edifícios e modernização de edifícios existentes, especialmente em zonas de alta intensidade-sísmica-para estruturas de estruturas e paredes de cisalhamento.

Destaques de conformidade:Os materiais requerem tensão monotônica e testes de desempenho cíclicos. Após o envelhecimento acelerado (14 dias a 70 graus), as alterações de desempenho não devem ultrapassar 20%.

Amortecedores de Fricção

Recursos principais: Dissipação de energiaé obtido por meio do deslizamento relativo entre as superfícies de contato, com uma curva de força{0}}deslocamento histerética retangular (forte não linearidade). O coeficiente de atrito é estável edissipação de energiaestá diretamente relacionado à amplitude do deslocamento. Eles não dependem do rendimento do material, garantindo longa vida útil e manutenção mínima.

Subtipos: Tipo-de placa, tipo cilíndrico-, eamortecedores de fricção esférica, adequado para requisitos de deslocamento multi{0}}direcional.

Aplicações:Pontes-longas, estádios-grandes, estruturas-altas e outros projetos com grandes demandas de deslocamento. Ideal para cenários que exigem dissipação de energia estável-de longo prazo e baixa manutenção, como instalações auxiliares de usinas nucleares.

Destaques de conformidade:Testes de fricção-de longo prazo são necessários para verificar a estabilidade ao desgaste. A relação entre os limites superior e inferior das propriedades do material para componentes metálicos não deve exceder 1,4.

Deslocamento-Amortecedores amplificados

Recursos principais:Integrando mecanismos de amplificação mecânica (por exemplo, alavanca, tesoura, engrenagem), esses amortecedores amplificam pequenos deslocamentos estruturais (3 a 4 vezes) para melhorardissipação de energiaeficiência em cenários de-pequenas deformações, exibindo forte não linearidade.

Princípio de funcionamento:Braços articulados, treliças de tesoura ou mecanismos de cremalheira amplificam o deslocamento entre-pisos, transmitindo o deslocamento amplificado para elementos de amortecimento internos (por exemplo, núcleos de aço de baixo-rendimento, componentes de fricção) para obter "pequeno deslocamento, grande dissipação de energia".

Aplicações:Estruturas com pequena deformação lateral, como estruturas de paredes de cisalhamento, estruturas tubulares e plantas industriais rígidas. Também adequado para projetos que exigem dissipação de energia suficiente durante pequenos terremotos.

Destaques de conformidade: A resistência e a estabilidade do mecanismo de amplificação devem ser verificadas. São necessários testes cíclicos em 25%, 50% e 100% do deslocamento máximo.

Amortecedores de liga com memória de forma (SMA)

Recursos principais:Utilizando ligas com memória de forma (por exemplo, ligas de Ni-Ti), esses amortecedores dissipam energia e alcançam auto-centralização por meio da transformação de fase (martensita em austenita). A curva de força-deslocamento mostra comportamento histerético não linear com deslocamento residual mínimo.

Princípio de funcionamento:Durante terremotos, os fios/barras de SMA sofrem deformação plástica (transformação martensítica) paradissipar energia. Após o-terremoto, o material retorna automaticamente à sua forma original por meio da inversão de fase, reduzindo significativamente o deslocamento residual estrutural.

Aplicações:Edifícios históricos (que exigem danos mínimos pós{0}}terremoto), fábricas de equipamentos de precisão e juntas de expansão de pontes. Ideal para projetos que priorizam recursos de dissipação de energia e-de autocentralização.

Destaques de conformidade: São necessários testes para características de transformação de fase (DSC), falha de tração monotônica e desempenho cíclico, cobrindo a faixa de temperatura de serviço e taxas de deformação. Os materiais devem atender aos padrões europeus existentes.

Alinhamento Padrão:GarantirDDDos produtos estão em conformidade com a cláusula 6 da EN15129 e com os padrões sísmicos locais (por exemplo, Eurocódigo 8 na Europa, ASCE 7 nos Estados Unidos) para projetos-transfronteiriços.

Compatibilidade de modelagem:Selecione LDs para modelagem estrutural linear e NLDs para modelagem não linear para garantir uma análise precisa da resposta sísmica.

Garantia de qualidade:Priorize produtos com certificados de teste de tipo completos e processos FPC rigorosos para garantir consistência de desempenho na produção em massa.

Especificidade da aplicação:Combine os tipos de DDD com características estruturais (por exemplo, demanda de deslocamento, rigidez) e condições ambientais (por exemplo, temperatura, risco de corrosão) para otimizar o desempenho sísmico.