Feszülésálló-Súrlódó ingacsapágyak(tFPB)

(Megfelel a szeizmikus szigetelő és energiaeloszlató eszközök nemzetközi szabványainak)

I. Vezetői összefoglaló

A szakítós{0}}ellenállóSúrlódó lengőcsapágy(TFPB) egy fejlettszeizmikus szigetelő berendezésmodern infrastruktúrához tervezték, amely mind horizontális rugalmasságot, mind függőleges felemelkedési ellenállást igényel. A hagyományostól eltérőensúrlódó ingacsapágyak (FPB), amelyek a nyomóterhelés átvitelére korlátozódnak, a TFPB integrálja a felemelkedést gátló rögzítési rendszereket-, biztosítva a szerkezeti integritást kombinált szeizmikus és szélhatások esetén.

Ez a kézikönyv bemutatja a TFPB működési elvét, tervezési paramétereit, vizsgálati követelményeit és nemzetközi megfelelőségét. Gyakorlati útmutatást ad a telepítéshez, ellenőrzéshez és a hosszú távú karbantartáshoz is az EN 15129:2018 (Európa), AASHTO szerint{1}}Szeizmikus izolációs útmutató(USA) és ISO 22762 (Nemzetközi).

II. Háttér és ipari igények

2.1 Szeizmikus izoláció a modern szerkezetekben
Az 1970-es évek ótasúrlódó ingarendszerekvilágszerte alkalmazták hidak, atomerőművek és sokemeletes épületek szeizmikus szigetelésére{0}}. Hagyományos izolátorok (elasztomer csapágyak, HDRB, LRB) biztosítjákenergia disszipációde nem mindig tudja kezelni a felborulási pillanatok okozta felhajtó erőket.

2.2 A felemelő kihívás
Felemelkedés akkor következik be, amikor a földrengés talajmozgása, a szélszívás vagy a kiegyensúlyozatlan szerkezeti terhelések függőleges összetevői húzóerőket hoznak létre a támaszték szintjén. A hidakban az aszimmetrikus fedélzeti terhelés következtében felemelkedés következhet be. Magas épületekben a szeizmikus gerjesztés hatására bekövetkező torziós felborulás miatt fordulhat elő. Ellenállás nélkül, hagyományosFPB-kleválhat az alépítményről, ami katasztrofális meghibásodáshoz vezethet.

2.3 Miért a TFPB?
A TFPB egy következő,{0}}generációs szeizmikus eszköz, amely kiterjedFPBképes ellenállni a nyomásnak és a feszültségnek, így ideális kritikus létesítményekhez, hosszú{0}}fesztávolságú hidakhoz és offshore platformokhoz.
- Kettős tömörítés + feszítőképesség.
- Hosszú tervezési élettartam (50–70 év).
- Alkalmazható nagy elmozdulásokhoz és hosszú időszakokhoz.
- Magas szeizmikus biztonsági ráhagyás.
- Kompatibilis a nemzetközi tanúsítvánnyal és a CE-jelöléssel

III. Funkciók és teljesítmény

3.1 Energiaeloszlás és újra{1}}központosítás
A gömb alakú felület mentén történő csúszás biztosítja:
- Ellenőrzött periódus-megnyúlás (a szerkezeti természetes periódus eltolása a szeizmikus spektrum csúcsaitól).
- Energia disszipációfelületi súrlódáson keresztül (μ anyagválasztással állítható).
- Megbízható újra-centráló erő a gravitációs hatás miatt.

3.2 Szakítószilárdság
Mechanikus rögzítőrendszerekkel érhető el:
- Előfeszített feszítőrudak a csapágyba ágyazva.
- Emelésgátló{1}}csavarok közvetlenül az alépítményhez csatlakoztatva.
- Záróházak az elmozdulás megakadályozására.

3.3 Több-veszélyes alkalmazkodóképesség
Szeizmikus terhelés, szélgerjesztés, közlekedési vibráció és hőmozgás hatására teljesít. Megbízhatóan működik alacsony-hőmérsékletű környezetben (speciális anyagokkal akár –30 fokig).

IV. Szabványok és normatív hivatkozások

A TFPB-t a legszélesebb körben elismert nemzetközi szabványok szerint tervezték és tesztelték:
- EN 15129:2018 –Anti-szeizmikus eszközök
- EN 1337 sorozat –Szerkezeti csapágyak
- AASHTO útmutató specifikációi a következőhöz:Szeizmikus izolációs tervezés (2014, 2022)
- ASCE/SEI 7-22 – Minimális tervezési terhelés
- ISO 22762-3 –Szeizmikus{0}}védő szigetelők– Elasztomer csapágyak
- ASTM D4894 / D4895 – PTFE anyagok
- ASTM E595 – Súrlódási és kopási tesztek

Ahol nemzeti követelmények vonatkoznak, ott az Eurocode 8, ACI 318, DIN 4149 és a japán JIS C-Edition szeizmikus kódokra hivatkozunk.

V. Szerkezeti elemek

1. Felső csapágylemez – szénacél lemez rozsdamentes -acél csúszófelülettel.
2. Homorú tolótányér – megmunkált gömb alakú ülőke, amely ingageometriát biztosít.
3. Csúszó interfész – PTFE vagy kompozit anyag ragasztott a stabil súrlódás érdekében.
4. Szakítószilárdsági rendszer – nagy-szilárdságú kötőrudak, előfeszített horgonyok vagy rögzítőcsavarok.
5. Ház- és portömítések – megakadályozzák a víz, por vagy vegyszerek bejutását.
6. Védőbevonat – korrózióállóság (epoxi, tűzi{1}}horganyzás vagy rozsdamentes acél).

VI. Működési elv

A hagyományos alapjánsúrlódó ingacsapágy, a függőleges feszültség-ellenálló képesség hozzáadódik. Csúszást és forgást húzó körülmények között, valamint a hagyományos súrlódó ingacsapágy szeizmikus redukciós funkcióját képes elérni.

6.1 Tömörítési mód
A felépítmény terhelése gömb alakú csúszással történik. Az elmozdulások elnyelik a szeizmikus energiát, miközben megtartják a stabilitást.

6.2 Szakító üzemmód
Felemelés közben a rögzítőrendszerek összekapcsolódnak, biztonságosan továbbítva a feszültséget az alépítménybe. Megakadályozza a hézagképződést vagy a kiülepedést.

6.3 Kombinált betöltés
Valósághű szeizmikus események esetén a nyomó-, húzó- és nyíró hatások egyidejűleg lépnek fel. A TFPB folyamatos erő-elmozdulás reakciót biztosít, biztosítva a teljesítményromlást.

6.4, Összehasonlító elemzés

Funkció	HagyományosFPB	TFPB
Kompressziós terhelés	✔	✔
Felemelő ellenállás	✘	✔
Szeizmikus energia disszipáció	✔	✔
Élettartam	50 év	50-70 év
Alkalmas magas épületekhez	Korlátozott	Kiváló
Offshore teljesítmény	Nem alkalmas	Alkalmas

VII. Kutatás és fejlesztés

7.1 Tervezési paraméterek és számítások

1), Irányadó egyenlet
Az izolációs rendszer hatékony időszaka:

ahol R=görbületi sugár, g=gravitációs gyorsulás.

2), Anyagszabványok
- Acél: EN 10025 S355 / ASTM A709 Gr.50
- Rozsdamentes acél: ASTM A240 Type 316L
- PTFE kompozitok: ASTM D4894 üveg vagy bronz töltőanyaggal megerősítve
7.2, Műszaki adatlap

Paraméter	Specifikáció	Vizsgálati módszer
Függőleges feszültség{0}}Termelőképesség	50 kN és 6000 kN közötti tartomány (testreszabható a projekt követelményei alapján)	AASHTO LRFD hídtervezési specifikációk, 14.4. szakasz; EN 1337-3
Függőleges tömörítés-Termelőképesség	1,2–2,0-szerese a függőleges húzó-teherbírásnak (modellenként változó)	AASHTO LRFD hídtervezési specifikációk, 14.3. szakasz; EN 1337-2
Szeizmikus izoláció hatékonysága	Csökkenti a felső szerkezet gyorsulását legalább 50%-kal a tervezett szeizmikus intenzitás alatt (pl. PGA=0.4 g)	FEMA 461 (Szeizmikus utólagos felszerelési alternatívák értékelése), EN 1337-6
Maximális csúszó elmozdulás	<400 mm (depending on spherical surface radius and design requirements)	AASHTO LRFD hídtervezési specifikációk, 14.5. szakasz; EN 1337-4
Súrlódási együttható	0,02–0,05 (23 fokban, tervezett függőleges terhelés mellett)	ASTM D1894 (Műanyag fólia és fólia statikus és kinetikus súrlódási együtthatóinak szabványos vizsgálati módszere)
Élettartam	50 évnél nagyobb vagy egyenlő (normál üzemi körülmények között, rendszeres karbantartás mellett)	EN 1337-1 (A szerkezeti csapágyakra vonatkozó általános követelmények)

7.3 Szabadalom

7.5, Műszaki adatok

VIII. Minőségbiztosítás és gyártás

- ISO 9001 tanúsítvánnyal rendelkező gyártó létesítmények.
- Roncsolásmentes vizsgálat (NDT) hegesztésekhez (UT, MT, RT).
- Megmunkálási tűrések: ±0,05 mm a csúszási sugárhoz.
- Felületi érdesség: Ra Csúszófelület esetén 0,8 μm vagy annál kisebb.
- Védőrendszerek: az EN ISO 12944 szabvány szerint, C5 korróziós osztályra tesztelve.

IX. Tesztelés és tanúsítás

9.1 Gyári átvételi tesztek(ZSÍR)
- Anyagellenőrzés és méretellenőrzés.
- Statikus nyomó- és húzóterhelési teszt.
- Csúszósúrlódás mérése környezeti hőmérsékleten.

9.2 Típusvizsgálat(EN 15129 követelményei)
- Ciklikus nyírási tesztek kényszerelt elmozdulásokkal.
- Függőleges terhelési tesztek tömörítés és felemelés alatt.
- Hosszú-időtartamú kúszási és relaxációs tesztek.
- Tartósság értékelése (hőmérséklet-ciklus –30 fok és +50 fok között).

9.3 Szeizmikus minősítés
- Teljes-léptékű rázóasztal tesztelése a kétirányú elmozdulás és a felemelkedési ellenállás szempontjából.
- Az AASHTO dinamikus protokolljainak való megfelelés.
9.4, Harmadik fél tesztelési jelentései

9.5, Házi vizsgálóberendezések

X. Telepítési irányelvek

1. Készítse elő az alapot ±2 mm síksági tűréshatárral.
2. Szerelje be a horgonyokat és a feszítőrudakat a jóváhagyott rajzok szerint.
3. Igazítsa a homorú csúszófelületet a tervezési sugárhoz.
4. Vigyen fel védőzsírfóliát (ha előírják).
5. Ellenőrizze a feszültség előfeszítését kalibrált nyomatékkal.
6. Végezzen próbacsúszást a szerkezeti terhelés átadása előtt.

XI. Karbantartási protokollok

- Rutinellenőrzés 5 évente (EN 15129 10. §).
- Ellenőrző pontok:
- Csúszófelület kopása (vastagságcsökkenés < 0,5 mm).
- Rögzített előtöltési ellenőrzés.
- Védőbevonat állapota.
- Javító intézkedések:
- Re-tension bolts if preload loss >10%.
- Cserélje ki a PTFE bélést a kopási határ túllépése után.
- Vigyen fel korróziógátló festéket-, ha romlást észlel.

XII. Alkalmazások és esettanulmányok

A feszítésálló-súrlódó ingacsapágy ideális olyan szerkezetekhez, ahol fennáll a felfelé húzás-kockázata, beleértve, de nem kizárólagosan:
Hosszú-fesztávú hidak (pl. ferdekábeles-hidak, függőhidak), ahol a szélből vagy földrengésből származó dinamikus terhelések felfelé irányuló húzóerőt generálhatnak a tartócsapágyakon.
Magas{0}}épületek és magas építményekszeizmikus zónákban találhatók (pl. FEMA 356, ASCE 7 vagy Eurocode 8 szabványoknak megfelelő régiókban), aholszeizmikus -indukált szerkezetia rezgések feszültséghez vezethetnek a csapágyfelületeken.
Nagy dinamikus terhelésű ipari létesítmények(pl. nehézgépek alapjai, erőművi szerkezetek), ahol a függőleges teherbírás-és húzó-tűrőképesség is szükséges az üzembiztonság biztosításához.
Offshore és part menti építmények(pl. mólók, stégek), ahol a szél, a hullámok és a szeizmikus aktivitás együttes hatásai húzóerőket róhatnak a csapágyrendszerekre.

Következtetés

A Tensile-Resistant Friction Pendulum Bearing (TFPB) a legkorszerűbb-súrlódó súrlódási ingacsapágy-azszeizmikus védelmi technológia. Kombinációvalsúrlódási energia disszipáció, ingaperiódus eltolása és felemelkedési ellenállása, a TFPB biztosítja a szerkezeti biztonságot a legigényesebb körülmények között is.

Az EN 15129, AASHTO, ASCE, ASTM és ISO szabványoknak való bizonyított megfelelése alkalmassá teszi nemzetközi alkalmazásra hidakban, magas épületekben, nukleáris létesítményekben és offshore építményekben. Megfelelő telepítéssel és karbantartással a TFPB hosszú távú tartósságot, nagy teljesítményt és fokozott rugalmasságot garantál a kritikus infrastruktúra számára világszerte.