Вибрация, вызванная человеком, может создать серьезные проблемы с эксплуатационной пригодностью железобетонных конструкций. Есть несколько современных стратегических проектов, которые пострадали от такой проблемы, например, мост Миллениум в Лондоне (Великобритания).
Мост страдал от бокового синхронного возбуждения. Мост пришлось закрыть и устранить эту проблему. Из этого примера становится совершенно ясно, что к возбуждению, вызванному человеком, нужно относиться серьезно и бороться с ним должным образом.
В этой статье будут рассмотрены несколько стратегий по снижению антропогенного возбуждения.
Лондонский мост Миллениум пострадал от бокового возбуждения, вызванного шагами людей
Как контролировать вызванные человеком вибрации в железобетонных конструкциях?
Стратегии смягчения воздействия вибрации, вызванной человеком, включают:
- Пассивные методы контроля вибрации
- Активные методы контроля вибрации
- Полуактивные методы борьбы с вибрацией (или контролируемые пассивные методы)
Вышеперечисленные подходы к снижению вибрации могут использоваться отдельно или комбинироваться для получения желаемого результата. Эти основные системы снижения вибрации будут рассмотрены в следующих разделах:
Пассивные методы борьбы с вибрацией
Пассивные методы обычно снижают потребность в рассеивании энергии в основной конструкции, хотя и съедают большую часть энергии, воздействующей на конструкцию.
Системы изоляции не только обеспечивают способность поглощения энергии, но и привносят гибкость в конструкцию. Следовательно, количество энергии, которая может передаваться конструкции, значительно уменьшается.
Более того, пассивные демпфирующие дополнительные средства поглощают большую часть энергии, которую испытывает конструкция. Таким образом, такое устройство защищает конструкцию от пагубных последствий, которые может вызвать вводимая энергия.
Пассивные демпфирующие дополнительные устройства создают силы против движения конструкции, в которой они закреплены. Самым выдающимся преимуществом таких устройств является то, что их динамические характеристики не меняются со временем.
Кроме того, они не нуждаются в подключении к внешнему источнику энергии для контроля вибраций. Поэтому эти устройства не могут справиться с изменениями внешних нагрузок, например, с изменениями частоты возбуждения.
Наконец, существуют различные пассивные демпфирующие устройства, которые можно использовать для решения проблем виброустойчивости железобетонных конструкций, вызванных антропогенным возбуждением.
Например, демпферы трения, вязкие демпферы, вязкоупругая обработка, настроенный массовый демпфер или поглотитель вибрации, настроенный жидкостный демпфер, маятниковый настроенный массовый демпфер, несвязанные скобы, ударный демпфер, демпфирование ограниченного слоя и пластины текучести.
На рисунке 2 и рисунке 3 показано применение пассивных методов для контроля наложенной вибрации, от которой страдала конструкция.
Демпфер типа фондового моста
Демпфер, используемый на пешеходном мосту “Миллениум” в Лондоне для борьбы с боковыми колебаниями (демпфер с настроенной массой)
Активные методы борьбы с вибрацией
Наиболее очевидной характеристикой активного контроля вибрации является то, что он связан с внешним источником энергии. Эта энергия используется для манипулирования мощностью исполнительных механизмов, которые, в свою очередь, прикладывают управляющее усилие к конструкции для снижения вибрации.
Активные стратегии управления вибрацией могут адаптироваться к различным условиям нагрузки и способны управлять различными режимами вибрации в конструкции.
Что касается проектирования активных систем управления вибрациями, то методы проектирования значительно разнообразны, и выбор каждого метода основывается на нескольких факторах, например, на желаемых целях, характере активного устройства управления и особенностях управляемого объекта.
Наконец, существуют различные системы активного управления вибрациями, например, система активного управления сухожилиями, активный движитель масс, активный гиростабилизатор, система активного импульсного управления, активные аэродинамические придатки и активное демпфирование ограниченного слоя.
На рисунке 4 показана активная система управления вибрацией, которая сначала обнаруживает вибрацию с помощью датчиков, а затем контролирует ее должным образом.
Как можно заметить, датчик обнаруживает вибрацию, а затем вибрация подавляется и контролируется.
Полуактивные методы управления вибрацией (управляемые пассивные методы)
Как следует из названия техники, полуактивная вибрация представляет собой комбинацию активной и пассивной системы управления вибрацией.
Полуактивные устройства управления вибрацией имеют характеристики жесткости и демпфирования, которые можно регулировать в реальном времени, но энергия не может быть введена в управляемую систему.
Существует несколько типов полуактивных устройств управления вибрацией, например, электрореологический демпфер, как показано на рисунке 5, неторреологический демпфер, полуактивный настроенный жидкостный демпфер, полуактивный маятниковый настроенный массовый демпфер и полуактивный настроенный поглотитель вибрации, как видно из рисунка 6.
Типичное расположение электрореологического жидкостного демпфера
Конфигурация полуактивного жидкостного настроенного демпфера
Читайте также: Типы нагрузок, вызывающих проблемы с виброустойчивостью в зданиях
Ссылки:
- Демпфер с настроенной массой – компоненты, работа и применение.
- Сейсмические демпферы – типы, механизм работы и компоненты.
- Концептуальный сейсмический проект моста с вантовой опорой и его компоненты.
- Методы сейсмостойкого проектирования зданий и сооружений.
- Что такое тепловая масса в пассивном солнечном здании?.
- Типы мостов по пролетам, материалам, конструкциям, функциям, полезности и т.д..
- Пассивный дом: Снижение энергопотребления в вашем здании.