میراگرهای سیال ویسکوز پل (VFD): اصل کار، کاربرد و استانداردهای بین المللی

یک دمپر سیال چسبناک پل معمولی از یک بشکه سیلندر، پیستون، روزنه میرایی، میله پیستون، و اجزای آب بندی با کارایی بالا تشکیل شده است که فضای داخلی آن پر از{1}}مقاوم در برابر درجه حرارت بالا،{2}}خدمات طولانی-روغن سیلیکونی با طول عمر است. هنگامی که یک پل به دلیل فعالیت لرزه ای، بارهای باد یا ضربه وسیله نقلیه دچار جابجایی می شود، حرکت نسبی بین پیستون و بشکه سیلندر رخ می دهد. این حرکت نسبی سیال چسبناک داخل دمپر را وادار می کند تا با سرعت زیاد از کانال های میرایی عبور کند و مقاومت جریان ایجاد شده در طی این فرآیند انرژی ارتعاش ساختاری را به گرما هدر می دهد و سپس برای کاهش ارتعاشات سازه در جو آزاد می شود.

یکی از ویژگی های کلیدی VFD های پل، عدم سفتی استاتیکی آنها است، به این معنی که دوره ارتعاش طبیعی ساختار پل را تغییر نمی دهند. این برای حفظ عملکرد ساختاری اصلی و در عین حال اتلاف انرژی بسیار مهم است. علاوه بر این، این دمپرها دارای یک منحنی پسماند کامل و پایدار هستند که آنها را قادر می‌سازد تا به بازده اتلاف انرژی بیش از 90 درصد دست یابند و آنها را در کاهش انواع مختلف ارتعاشات ساختاری بسیار موثر می‌سازد.

توابع اصلی و سناریوهای کاربردی

1. حفاظت لرزه ای

پل VFD با مصرف بهینه انرژی لرزه ای نقش حیاتی در حفاظت لرزه ای ایفا می کند. آنها جابجایی تیرهای پل و نیروی داخلی اعمال شده بر پایه ها را کاهش می دهند، در نتیجه از آسیب یاتاقان ها جلوگیری می کنند و خطر سقوط تیرهای پل از تکیه گاه خود را به حداقل می رسانند. این دمپرها به طور گسترده بین تیر اصلی و پایه ها یا تکیه گاه ها نصب می شوند تا حفاظت لرزه ای هدفمند را فراهم کنند.

2. کنترل ارتعاش باد

برای -کابل‌های دهانه-پل‌های معلق و پل‌های معلق، ارتعاشات ناشی از باد، مانند لرزش و لرزش ناشی از گرداب-می‌تواند به طور قابل‌توجهی بر ایمنی سازه و راحتی رانندگی تأثیر بگذارد. VFD ها به طور موثر این ارتعاشات را سرکوب می کنند و همچنین ارتعاشات ناشی از بارندگی{5}}باد کابل های ثابت را کاهش می دهند و راحتی رانندگی و عمر خستگی سازه پل را افزایش می دهند.

3. رهاسازی جابجایی دما

پل ها با تغییرات دما منبسط و منقبض می شوند و VFD ها این حرکت آزاد را بدون ایجاد تنش حرارتی اضافی که می تواند به سازه آسیب برساند اجازه می دهد. در عین حال، ارتعاشات با فرکانس پایین- ناشی از ترمز خودرو و ضربه ناشی از اتصالات انبساط را مهار می‌کنند و از پل در برابر سایش طولانی مدت محافظت می‌کنند.

4. سازگاری با نوع پل عریض

دمپرهای سیال چسبناک بسیار همه کاره هستند و برای طیف وسیعی از انواع پل ها، از جمله پل های کابلی{0}، پل های معلق، پل های تیری پیوسته، پل های قاب صلب، راهروهای شهری، و پل های راه آهن مناسب هستند. آنها همچنین می توانند در ترکیب با یاتاقان های عایق لرزه ای و دستگاه های مهار کننده برای تشکیل یک سیستم حفاظت سازه ای چند سطحی استفاده شوند که ایمنی کلی سازه را افزایش می دهد.

اصل نصب و چیدمان

دمپرهای سیال چسبناک پل معمولاً از صفحه گوش دو طرفه و اتصالات لولای کروی استفاده می کنند که امکان انطباق با زوایای چرخش ساختاری را فراهم می کند. آنها به طور متقارن در جهت طولی بین انتهای تیر و پایه نصب می شوند و به صورت عرضی بین پایین تیر جعبه فولادی و درپوش خم شده قرار می گیرند تا جابجایی جانبی را به طور موثر کنترل کنند.

قوانین چیدمان کلیدی برای VFD ها شامل حصول اطمینان از مطابقت محور دمپر با جهت تغییر شکل ساختاری برای جلوگیری از بارهای غیرمرکز، استفاده از اتصالات لولای کروی برای تطبیق با انحرافات زاویه نصب، رزرو فضای نگهداری کافی، و استفاده از-ضد{1} درجه بالای ضد خوردگی و گرد و غبار برای افزایش عمر طراحی{2} است.

کاربرد جهانی VFD های پل تحت سلطه سه سیستم استاندارد اصلی است: استانداردهای EN اروپایی، استانداردهای AASHTO/ASTM/ICC{0}}ES آمریکا، و مشخصات پل جاده ژاپن. این هنجارها همه جنبه‌های VFD، از جمله طراحی، انتخاب مواد، شاخص‌های عملکرد، تست خستگی، سازگاری دما، و بازرسی کارخانه را تنظیم می‌کنند، و الزامات ضروری برای گواهینامه CE، ICC-ES، و JSSI هستند.

1. استانداردهای اروپایی (گواهینامه CE اجباری)

EN 15129:2009 دستگاه های لرزه ای: الزامات عملکرد و روش های آزمایش

این استاندارد اصلی اتحادیه اروپا برای -دمپرهای وابسته به سرعت، یاتاقان‌های عایق لرزه‌ای، و دستگاه‌های ضد سقوط- پل است و برای ورود به بازارهای اتحادیه اروپا و منطقه اقتصادی اروپا و EEA برای نشان‌گذاری CE الزامی است.

استاندارد VFD ها را به عنوان میراگرهای غیرفعال وابسته به سرعت- بدون سفتی استاتیکی تعریف می کند. برای مواد، لازم است سیال میرایی غیر سمی، غیرقابل اشتعال و از نظر شیمیایی خنثی باشد و روغن سیلیکون (نقطه اشتعال بزرگتر یا مساوی 340 درجه) انتخاب ارجح باشد. سیلندر و میله پیستون باید از فولاد آلیاژی{6} با مقاومت بالا با روکش کروم سخت ساخته شده و زبری سطح باید مطابق با استاندارد EN ISO 4287 با حداکثر زبری 3 میکرومتر باشد.

شاخص‌های عملکرد اصلی مشخص‌شده توسط EN 15129:2009 شامل انحراف نیروی میرایی بیش از 15±% تحت سرعت‌ها و فرکانس‌های مختلف، انحراف عملکرد حداکثر 15% در محدوده دمایی 25- درجه تا +50 درجه، توانایی مقاومت در برابر فشار 150% بدون آسیب، 150% جابجایی داخلی بدون آسیب طراحی است. فشار طراحی برای دوام خستگی، دمپر نباید بعد از 20000 چرخه نشتی روغن نشان دهد، با تضعیف عملکرد بیش از 10٪.

آزمایش‌های اجباری برای انطباق شامل آزمایش منحنی پسماند (F-D)، آزمایش رابطه نیرو-سرعت (F-V)، آزمایش چرخه دما، آزمایش خستگی، آزمایش جابجایی نهایی، و آزمایش فشار آب‌بندی است.

سایر کدهای مرتبط اروپایی

EN 1998-2 (Eurocode 8): این آیین نامه طراحی لرزه ای پل، اصول چیدمان VFD ها و محاسبه نسبت میرایی معادل را مشخص می کند و نسبت کمتر از 20% را توصیه می کند.

EN 1337: این استاندارد بلبرینگ پل راهنمایی در مورد کاربرد تطبیق VFD ها و یاتاقان های ساختاری ارائه می دهد.

2. استانداردهای آمریکایی (AASHTO / ASCE / ASTM / ICC{1}}ES)

استانداردهای آمریکایی به طور گسترده در آمریکای شمالی، خاورمیانه و پروژه‌های مناقصه بین‌المللی با الزامات سخت‌گیرانه در مورد عملکرد لرزه‌ای، سازگاری با دمای پایین-و عمر خستگی پذیرفته شده‌اند.

مشخصات AASHTO

مشخصات طراحی پل LRFD: این مشخصات مشخص می کند که توان سرعت برای VFD ها باید بین 0.3 تا 0.5 باشد و روش طراحی لرزه ای و محدودیت های جابجایی را برای میراگرها مشخص می کند.

راهنمای طراحی جداسازی لرزه ای: این راهنما قوانین ارزیابی نیروی دمپر، جابجایی، مقاومت دما و عملکرد خستگی را تنظیم می کند.

استانداردهای ASTM

ASTM E2126: این استاندارد یک روش آزمایش یکپارچه برای میراگرهای ساختاری، پوشش عملکرد پسماند، تست خستگی و کالیبراسیون پارامترهای مکانیکی ارائه می‌کند.

ASTM A370: این استاندارد الزامات تست خواص مکانیکی مواد خام مورد استفاده در ساخت سیلندر و میله پیستون را مشخص می کند.

معیارهای صدور گواهینامه ICC-ES

AC156: این استاندارد پذیرش برای دستگاه های میرایی غیر ساختاری، مقاومت در برابر پیری، مقاومت در برابر آتش و پایداری طولانی مدت VFD ها را پوشش می دهد.

AC494: این استاندارد ویژه برای میراگرهای ساختاری پل به حداقل 50000 سیکل خستگی، جابجایی نهایی حداکثر تا 200 درصد مقدار طراحی و مقاومت در برابر دمای پایین تا 40- درجه نیاز دارد.

3. استانداردهای پل جاده ژاپن

استانداردهای پل ژاپن به دلیل دقت دقیق و الزامات عمر مفید فوق‌العاده-طولانی شهرت دارند، که آنها را مخصوصاً برای پروژه‌ها در مناطق{1}بالای لرزه‌خیز مناسب می‌سازد. الزامات کلیدی عبارتند از نما سرعت کنترل شده بین 0.2 و 0.4، انحراف دمای نیروی میرایی محدود به 10±٪، طول عمر طراحی کمتر از 75 سال، نرخ نشت روغن سالانه بیش از 0.1٪ و تحمل نصب در ساخت و ساز کنترل شده در 2 میلی متر.

مقایسه پارامترهای کلید استاندارد بین المللی

درک تفاوت در پارامترهای کلیدی بین استانداردهای بین المللی برای اطمینان از انطباق در پروژه های جهانی بسیار مهم است. جدول زیر الزامات اصلی برای VFD های پل را در استانداردهای اصلی بین المللی مقایسه می کند:

گواهینامه و نکات کاربردی پروژه جهانی

بازار اتحادیه اروپا: برای ورود به بازار اتحادیه اروپا، VFD های پل باید گواهینامه EN 15129 CE را دریافت کنند، که شامل کنترل تولید کارخانه (FPC) برای اطمینان از کیفیت محصول ثابت است.

بازار آمریکای شمالی: انطباق با استانداردهای طراحی AASHTO و گزارش ارزیابی ICC-ES AC494 برای VFD های مورد استفاده در پروژه های پل آمریکای شمالی مورد نیاز است.

پروژه‌های بین‌المللی{0}}منطقه لرزه‌خیز بالا: برای پروژه‌ها در مناطق لرزه‌خیز بالا، توصیه می‌شود سخت‌ترین پارامترها را در بین استانداردهای اروپایی، آمریکایی و ژاپنی برای برآورده کردن شرایط مناقصه و معیارهای پذیرش مالک اتخاذ کنید.

مستندات فنی: سازندگان باید مستندات فنی کاملی، از جمله منحنی‌های سرعت نیرو{{-V، گزارش‌های تست پسماند، داده‌های تست عملکرد دما، و نتایج تشخیص خستگی را برای بررسی فنی در حین مناقصه و پذیرش پروژه ارائه دهند.