Системы демпферов разрабатываются и производятся для защиты структурных целостностей, контроля структурных повреждений и предотвращения травм для жителей путем поглощения сейсмической энергии и уменьшения деформаций в структуре.
Сейсмические демпферы позволяют конструкции противостоять сильной входной энергии и уменьшают вредные отклонения, силы и ускорения для конструкций и людей. Существует несколько типов сейсмических демпферов: вязкий демпфер, фрикционный демпфер, демпфер упругости, магнитный демпфер и демпфер с настроенной массой.
1. Вязкие демпферы
В вязких демпферах сейсмическая энергия поглощается жидкостью на основе силикона, проходящей между поршнем и цилиндром. Вязкие демпферы используются в высотных зданиях в сейсмических районах. Они могут работать при температуре окружающей среды от 40°C до 70°C. Вязкий демпфер уменьшает вибрации, вызванные как сильным ветром, так и землетрясением.
Схематическое изображение компонентов вязкого демпфера
2. Вязкоупругие демпферы
Другой тип демпферов – вязкоупругие демпферы, которые растягивают эластомер в сочетании с металлическими деталями. Этот тип демпфера рассеивает механическую энергию здания, преобразуя ее в тепло. Несколько факторов, таких как температура окружающей среды и частота нагрузки, влияют на производительность и, следовательно, эффективность системы демпферов.
Вязкоупругий демпфер
Вязкоупругие демпферы были успешно применены в ряде высотных зданий в качестве эффективной системы рассеивания энергии для подавления движения конструкций здания, вызванного ветром и землетрясением.
Установленный вязкоупругий демпфер
3. Фрикционные демпферы
Как правило, устройство фрикционного демпфера состоит из нескольких стальных пластин, скользящих друг относительно друга в противоположных направлениях. Стальные пластины разделены прокладками из фрикционного материала.
Демпфер рассеивает энергию за счет трения между трущимися друг о друга поверхностями. Возможно также изготовление поверхностей из других материалов, кроме стали.
Фрикционный демпфер
Рабочий механизм фрикционного демпфера
4. Демпфер с настроенной массой (TMD)
Tuned Mass Damper (TMD), также известный как поглотитель вибрации или гаситель вибрации, представляет собой пассивное устройство управления, установленное в определенном месте конструкции таким образом, чтобы снизить амплитуду вибрации до приемлемого уровня при воздействии сильных боковых сил, таких как землетрясение или сильный ветер.
Демпфер с настроенной массой
Применение демпфера настроенной массы может предотвратить дискомфорт, повреждения или разрушение конструкции. Они часто используются в электропередачах, автомобилях и высоких зданиях.
Механизм работы демпфера с настроенной массой
5. Демпферы растяжения
Гаситель колебаний или металлическое устройство рассеивания энергии или пассивное устройство рассеивания энергии изготавливается из легко деформируемого металла или сплава.
Он рассеивает энергию за счет пластической деформации (текучести металлического устройства), которая преобразует энергию вибрации и, следовательно, уменьшает повреждение первичных структурных элементов. Демпферы текучести экономичны, эффективны и зарекомендовали себя как хороший рассеиватель энергии.
Металлический гаситель колебаний, установленный в многоэтажном здании
Механизм работы гасителя колебаний
6. Магнитный демпфер
Магнитный демпфер состоит из двух стоек, двух шестерен, медного диска и редкоземельных магнитов. Этот тип демпфера не дорогой и не зависит от температуры. Магнитный демпфер не обладает прочностью, поэтому он эффективен в динамических поглотителях вибрации, где требуется меньшее демпфирование.
Магнитный демпфер
- Демпфер с настроенной массой – компоненты, работа и применение.
- Концептуальный сейсмический проект моста с вантовой опорой и его компоненты.
- Как уменьшить вызванную человеком вибрацию в железобетонных конструкциях?.
- Методы сейсмостойкого проектирования зданий и сооружений.
- Типы систем сейсмического контроля в строительных конструкциях.
- Как выполнить контроль магнитных частиц? [PDF].
- Что такое тепловая масса в пассивном солнечном здании?.