Порта3 – градежништво, архитектура и екологија Порта3 – градежништво, архитектура и екологија
Мостовите се едни од најважните конструкции кои можат да бидат од животно значење, бидејќи нивното рушење како резултат на сеизмичко дејство може сериозно да ги наруши активностите за заштита и спасување. Повеќето мостовски конструкции се проектирани со помал капацитет од оној кој е потребен за еластично однесување за време на земјотрес, така што се очекува да претрпат конструктивни оштетувања поради нивниот нееластичен одговор при силни земјотреси. Нееластичниот одговор обично води кон постојани пластични деформации на конструкцијата после земјотрес.
Конвенционалниот начин на проектирање на мостови предвидува нееластични деформации кај пластичните зглобови на столбовите каде се дисипира енергија. Сепак, значителните пластични деформации во столбовите можат да доведат до поместување на горната конструкција, што ќе го наруши нормалното функционирање на мостот.
Еден од методите за намалување на веројатноста за појава на перманентни деформации на мостови е внесување на дисипатори на енергија во истите.
Извршена е анализа на влијанието на пасивните уреди за дисипација врз сеизмичкото однесување на АБ мостовски конструкции со три распони кои се типични за Република Македонија.
Врз основа на анализата на податоците за сите мостови лоцирани на магистралните патни правци и автопатишта во Македонија, селектиран е АБ мост со три распони. (сл. 1). Средните столбови кај овој тип на мост најчесто се АБ ѕидови кои, слично на крајните столбови, се фундирани врз лентовидни темели. Горната конструкција се состои од носачи кои се потпираат врз потконструкцијата преку еластомерни лежишта кои ја потпираат континуираната АБ плоча. За овој репрезентативен мост, беше дефиниран и анализиран просторен аналитички модел со конечни елементи со користење на верифицираниот компјутерски програм FELISA/3M [1]. Детален опис на аналитичкиот модел е даден од Витанова, 2015 [2].
Сл. 1 Типичен греден мост со повеќе распони, систем проста греда
Дополнително пригушување во мостовската конструкција беше воведено со користење на Maxwell-ов тип на пригушувач кој се состои од еластичен федер и вискозен пригушувач кој е поврзан во серија. За нумеричка анализа беше користена теоретска хистерезисна петелка со n=0.15, како што е прикажано на сл. 2.
Увидот во ефектот од присуство на пригушувач во мостовската конструкција беше добиен со користење на временската историја на забрзување од земјотресот во Ел Центро со максимално забрзување на тлото од 0,4 g.
Сл. 2 Теоретска хистерезисна петелка за вискозен пригушувач од Maxwell-ов тип
Резултатите од анализите покажаа дека користењето на вискозни пригушувачи поволно влијае на динамичкото однесување на конструкцијата со дисипирање на енергијата која ја предизвикува земјотресот, со што се спречува пренесување на енергијата на конструктивните елементи на мостот и на тој начин се намалува ризикот од оштетување на делови од мостот и оттука на целата мостовска конструкција.
Сл. 3 Временски истории на поместување за мостовската конструкција со и без вискозен пригушувач во правец x и y
Сл. 3 покажува дека поголемо намалување на поместувањето од 43 % се добива во правец x, додека во правец y, намалувањето изнесува 20 %. Истата тенденција е видлива за временската историја на забрзување со намалување од 30 %.
Сл. 4 Временски истории на брзина за мостовската конструкција со и без вискозен пригушувач во правец x и y
Резултатите за брзина презентирани на сл.4 укажуваат на пониски вредности од 26 % во правец x и 15 % во правец y.
Сл. 5 Дијаграми-сила – поместување за мостовската конструкција со и без вискозен пригушувач во правец x и y
За мостовската конструкција со и без вискозни пригушувачи, зависноста сила – поместување во подолжен и попречен правец е дадена на сл. 4. Резултатите покажуваат дека во подолжен правец мостовската конструкција без пригушувачи дисипира помала енергија при што се развиваат поголеми сили, додека со помали сили и поголема енергија се дисипира мостовската конструкција со пригушувачи. Во правец y, нема видливи разлики.
Заклучоци
Користењето на уреди за дисипација претставува релативно нов концепт во асеизмичкото проектирање. Иако повеќето постојни апликации се во полето на мостовски конструкции, сепак не постои конзистентна методологија за нивно користење и оцена на соодветните позитивни ефекти.
Резултатите презентирани во ова истражување потврдуваат дека користењето на овие дисипирачки уреди претставува ефикасен концепт кај мостовските конструкции. Исто така, покажано е дека приодот со дисипација води кон релативна лесна имплементација на модели најмалку во проектните фази кои вклучуваат анализа на алтернативни решенија и претходна евалуација на внатрешни сили и поместувања. Вискозните пригушувачи се ефективни во подобрувањето на карактеристиките на мостови во динамички услови со дисипација на енергија. Тие внесуваат пригушување во системот и последователно ги намалуваат барањата во врска со поместувањето, забрзувањето и брзината. Ова би можело да резултира во поедноставни врски и помала цена на градење. Уште повеќе, може да се постигне намалување па дури и елиминирање на конструктивните оштетувања како и загуби во врска со сообраќајот по сеизмички настани со што ќе се постигнат значителни економски позитивни ефекти.
[1] FELISA/3M (2007). Прирачник за верификација за 3Д анализи, Институт за земјотресно инженерство и инженерска сеизмологија, Универзитет „Св. Кирил и Методиј“, Скопје, Република Македонија. [2] Витанова, M. (2015). Оцена на сеизмичката чувствителност на бетонски мостовски конструкции со повеќе распони типични за Република Македонија, докторска дисертација, Институт за земјотресно инженерство и инженерска сеизмологија, Универзитет „Св. Кирил и Методиј“, Скопје, Република Македонија.Автори на текстот:
доц. д-р Марија Витанова
вонр. проф. д-р Александра Богдановиќ
проф. д-р Виктор Христовски
