کشش-مقاوم استبلبرینگ آونگ اصطکاکی(tFPB)

(مطابق با استانداردهای بین المللی برای جداسازی لرزه ای و دستگاه های اتلاف انرژی)

I. خلاصه اجرایی

کششی-مقاومبلبرینگ آونگ اصطکاکی(TFPB) پیشرفته استدستگاه عایق لرزه ایبرای زیرساخت های مدرنی طراحی شده است که هم به انعطاف پذیری افقی و هم به مقاومت در برابر بالا رفتن عمودی نیاز دارد. بر خلاف معمولیبلبرینگ آونگ اصطکاکی (FPB)که محدود به انتقال بار فشاری است، TFPB سیستم‌های لنگر ضد بالا{0}را یکپارچه می‌کند و یکپارچگی سازه را تحت اقدامات لرزه‌ای و باد ترکیبی تضمین می‌کند.

این راهنما اصل کار، پارامترهای طراحی، الزامات آزمایش و انطباق بین المللی TFPB را معرفی می کند. همچنین دستورالعمل‌های عملی برای نصب، بازرسی و نگهداری طولانی‌مدت مطابق با EN 15129:2018 (اروپا)، AASHTO ارائه می‌کند.راهنمای جداسازی لرزه ای(ایالات متحده آمریکا)، و ISO 22762 (بین المللی).

II. پیشینه و نیازهای صنعت

2.1 جداسازی لرزه ای در سازه های مدرن
از دهه 1970،سیستم های آونگ اصطکاکیدر سطح جهانی برای جداسازی لرزه‌ای در پل‌ها، نیروگاه‌های هسته‌ای و ساختمان‌های بلند-به‌کار گرفته شده‌اند. جداره های سنتی (بلبرینگ های الاستومری, HDRB, LRB) فراهم می کنداتلاف انرژیاما همیشه نمی توان به نیروهای بالابرنده ناشی از لحظات واژگونی رسیدگی کرد.

2.2 چالش Uplift
بالا آمدن زمانی اتفاق می افتد که اجزای عمودی حرکت زمین زلزله، مکش باد، یا بارهای سازه ای نامتعادل، نیروهای کششی را در سطح پشتیبانی ایجاد کنند. در پل ها، بالا آمدن می تواند ناشی از بارگذاری نامتقارن عرشه باشد. در ساختمان های بلند ممکن است به دلیل واژگونی پیچشی تحت تحریک لرزه ای رخ دهد. بدون مقاومت، متعارفFPB هاممکن است از زیر سازه جدا شود و منجر به شکست فاجعه بار شود.

2.3 چرا TFPB؟
TFPB یک دستگاه لرزه نگاری-نسل بعدی است که گسترش می یابدFPBقابلیت مقاومت در برابر فشار و کشش، که آن را برای تأسیسات حیاتی، پل‌های-طول و سکوهای فراساحلی ایده‌آل می‌سازد.
- ظرفیت فشرده سازی دوگانه + کشش.
- عمر طراحی طولانی (50 تا 70 سال).
- قابل تطبیق با جابجایی های بزرگ و دوره های طولانی.
- حاشیه ایمنی لرزه ای بالا.
- سازگار با گواهینامه بین المللی و علامت CE

III. توابع و عملکرد

3.1 اتلاف انرژی و تمرکز مجدد{1}
لغزش در امتداد یک سطح کروی تضمین می کند:
- افزایش طول دوره کنترل شده (تغییر دوره طبیعی ساختاری از قله های طیف لرزه ای).
- اتلاف انرژیاز طریق اصطکاک سطح (μ قابل تنظیم با انتخاب مواد).
- نیروی مرکزی مجدد-قابل اعتماد به دلیل اثر گرانش.

3.2 مقاومت کششی
از طریق سیستم های لنگر مکانیکی به دست می آید:
- میله های کششی پیش تنیده در یاتاقان تعبیه شده است.
- پیچ‌های ضد- بالابر مستقیماً به زیرسازی متصل می‌شوند.
- محفظه های محصور کننده برای جلوگیری از جابجایی.

3.3 سازگاری چند{1}}خطر
تحت بارگذاری لرزه ای، تحریک باد، ارتعاش ترافیکی و حرکت حرارتی انجام می شود. در محیط‌های با دمای پایین{1}(تا 30- درجه با مواد خاص) به‌طور قابل اعتماد کار می‌کند.

IV. استانداردها و مراجع هنجاری

TFPB مطابق با شناخته شده ترین استانداردهای بین المللی طراحی و آزمایش شده است:
- EN 15129:2018 -دستگاه های ضد لرزه-
سری - EN 1337 –بلبرینگ های ساختاری
- مشخصات راهنمای AASHTO برایطراحی جداسازی لرزه ای (2014, 2022)
- ASCE/SEI 7-22 – حداقل بارهای طراحی
- ISO 22762-3 -جداکننده‌های{0}}حفاظت لرزه‌ای– بلبرینگ های الاستومری
- ASTM D4894 / D4895 – مواد PTFE
- ASTM E595 – تست اصطکاک و سایش

در مواردی که الزامات ملی اعمال می شود، کدهای لرزه ای یوروکد 8، ACI 318، DIN 4149 و JIS C{3}}ویرایش ژاپنی ارجاع داده می شوند.

V. اجزای سازه ای

1. صفحه بلبرینگ بالایی – صفحه فولادی کربنی با سطح کشویی{1}}فولاد ضد زنگ.
2. ظرف کشویی مقعر - صندلی کروی ماشینکاری شده، هندسه آونگ را ارائه می دهد.
3. رابط کشویی - PTFE یا مواد کامپوزیت متصل شده برای اطمینان از اصطکاک پایدار.
4. سیستم مقاومت کششی - میله‌های اتصال با استحکام بالا، لنگرهای پیش تنیده، یا پیچ‌ها.
5. محفظه و گرد و غبار - از ورود آب، گرد و غبار یا مواد شیمیایی جلوگیری کنید.
6. پوشش محافظ - مقاومت در برابر خوردگی (اپوکسی، گالوانیزه گرم- یا فولاد ضد زنگ).

VI. اصل کار

بر اساس متعارفبلبرینگ آونگ اصطکاکیقابلیت مقاومت در برابر کشش عمودی{0}} اضافه شده است. این می تواند به لغزش و چرخش در شرایط کششی و همچنین عملکرد کاهش لرزه ای یک یاتاقان آونگ اصطکاکی معمولی دست یابد.

6.1 حالت فشرده
بار روبنا از طریق لغزش کروی منتقل می شود. جابجایی ها انرژی لرزه ای را جذب می کنند و در عین حال پایداری را حفظ می کنند.

6.2 حالت کششی
در طول بالا بردن، سیستم های لنگر درگیر می شوند و تنش را به طور ایمن به زیر سازه منتقل می کنند. از ایجاد شکاف و یا نشستن آن جلوگیری می کند.

6.3 بارگذاری ترکیبی
تحت رویدادهای لرزه ای واقع گرایانه، اعمال فشاری، کششی و برشی به طور همزمان رخ می دهد. TFPB یک پاسخ پیوسته نیرو-جابجایی را ارائه می دهد و از عدم کاهش عملکرد اطمینان می دهد.

6.4، تحلیل مقایسه ای

ویژگی	متعارفFPB	TFPB
بار فشاری	✔	✔
مقاومت بالا بردن	✘	✔
اتلاف انرژی لرزه ای	✔	✔
عمر سرویس	50 سال	50-70 سال
مناسب برای ساختمان های بلند	محدود	عالی
عملکرد فراساحلی	مناسب نیست	مناسب است

VII. تحقیق و توسعه

7.1 پارامترهای طراحی و محاسبات

1) معادله حاکم
دوره موثر سیستم ایزوله:

جایی که R=شعاع انحنا، g=شتاب گرانشی.

2) استانداردهای مواد
- فولاد: EN 10025 S355 / ASTM A709 Gr.50
- فولاد ضد زنگ: ASTM A240 Type 316L
- کامپوزیت‌های PTFE: ASTM D4894 تقویت‌شده با پرکننده‌های شیشه یا برنز
7.2، برگه اطلاعات فنی

پارامتر	مشخصات	روش تست
کشش عمودی-ظرفیت باربری	محدوده از 50 کیلو نیوتن تا 6000 کیلو نیوتن (قابل تنظیم بر اساس نیاز پروژه)	مشخصات طراحی پل AASHTO LRFD، بخش 14.4. EN 1337-3
فشرده سازی عمودی-ظرفیت باربری	1.2-2.0 برابر کشش عمودی-ظرفیت باربری (بر اساس مدل متفاوت است)	مشخصات طراحی پل AASHTO LRFD، بخش 14.3. EN 1337-2
راندمان جداسازی لرزه ای	شتاب سازه بالایی را به میزان بیشتر یا مساوی 50 درصد تحت شدت لرزه ای طراحی کاهش می دهد (به عنوان مثال، PGA=0.4 گرم)	FEMA 461 (Evaluating Seismic Retrofit Alternatives) EN 1337-6
حداکثر جابجایی لغزشی	<400 mm (depending on spherical surface radius and design requirements)	مشخصات طراحی پل AASHTO LRFD، بخش 14.5; EN 1337-4
ضریب اصطکاک	0.02-0.05 (در 23 درجه، تحت بار عمودی طراحی)	ASTM D1894 (روش تست استاندارد برای ضرایب استاتیکی و جنبشی اصطکاک فیلم و ورق پلاستیک)
عمر خدمات	بزرگتر یا مساوی 50 سال (در شرایط عملیاتی عادی، با تعمیر و نگهداری منظم)	EN 1337-1 (شرایط عمومی برای یاتاقان های سازه ای)

7.3 ثبت اختراع

7.5، مشخصات

هشتم. تضمین کیفیت و ساخت

- تأسیسات تولید دارای گواهی ISO 9001.
- آزمایش غیر مخرب (NDT) برای جوش (UT، MT، RT).
- تحمل ماشینکاری: ± 0.05 میلی متر برای شعاع لغزش.
- زبری سطح: Ra کمتر یا مساوی 0.8 میکرومتر برای سطح کشویی.
- سیستم‌های حفاظتی: طبق استاندارد EN ISO 12944 برای کلاس خوردگی C5 آزمایش شده است.

IX تست و صدور گواهینامه

9.1 تست های پذیرش کارخانه(چاق)
- تأیید مواد و بررسی ابعاد.
- آزمایش بار فشاری و کششی استاتیک.
- اندازه‌گیری اصطکاک لغزشی در دمای محیط.

9.2 تست نوع(شرایط EN 15129)
- آزمایش های برش چرخه ای با جابجایی های تحمیلی.
- آزمایش بار عمودی تحت فشار و بالا بردن.
- تست‌های خزش و آرامش طولانی-.
- ارزیابی دوام (چرخه دمای -30 درجه تا +50 درجه).

9.3 صلاحیت لرزه نگاری
- آزمایش میز تکان در مقیاس کامل برای جابجایی دو جهته + مقاومت بالا آمدن.
- مطابقت با پروتکل های پویا AASHTO.
9.4، گزارش های آزمایش توسط شخص ثالث

9.5، تجهیزات تست در خانه

X. دستورالعمل های نصب

1. فونداسیون را با تحمل صافی 2± میلی متر آماده کنید.
2. لنگرها و میله های کششی را طبق نقشه های تایید شده نصب کنید.
3. سطح کشویی مقعر را با شعاع طراحی تراز کنید.
4. فیلم گریس محافظ را اعمال کنید (در صورت مشخص شدن).
5. پیش بار کششی را با گشتاور کالیبره شده بررسی کنید.
6. لغزش آزمایشی را قبل از انتقال بار ساختاری انجام دهید.

XI. پروتکل های نگهداری

- بازرسی معمول هر 5 سال (EN 15129 §10).
- نقاط بررسی:
- سایش رابط کشویی (کاهش ضخامت < 0.5 میلی متر).
- تأیید پیش بارگیری لنگر.
- شرایط پوشش محافظ.
- اقدامات اصلاحی:
- Re-tension bolts if preload loss >10%.
- پس از تجاوز از حد سایش، لاینر PTFE را تعویض کنید.
در صورت مشاهده تخریب، - رنگ ضد زنگ-را اعمال کنید.

XII. کاربردها و مطالعات موردی

یاتاقان آونگ اصطکاک مقاوم در برابر کشش-برای سازه هایی که خطرات کشش رو به بالا وجود دارد، از جمله اما نه محدود به موارد زیر، ایده آل است:
پل‌های بلند-(مثلاً پل‌های کابلی
ساختمان‌های بلند-و سازه‌های بلندواقع در مناطق لرزه خیز (به عنوان مثال، مناطق مطابق با استانداردهای FEMA 356، ASCE 7، یا یوروکد 8)، که در آنسازه ناشی از لرزه-ارتعاشات ممکن است منجر به کشش در رابط های بلبرینگ شود.
تاسیسات صنعتی با بارهای دینامیکی زیاد(مانند شالوده‌های ماشین‌های سنگین، سازه‌های نیروگاه)، که برای اطمینان از ایمنی عملیاتی، هم قابلیت‌های مقاومت در برابر بار عمودی-و کشش{3} مورد نیاز است.
سازه های فراساحلی و ساحلی(به عنوان مثال، اسکله، اسکله)، که در آن اثرات ترکیبی باد، امواج، و فعالیت لرزه ای ممکن است نیروهای کششی را بر سیستم های یاتاقان تحمیل کند.

نتیجه گیری

یاتاقان آونگی اصطکاکی کششی-مقاوم (TFPB) نمایانگر وضعیتی-از--هنر نوآوری درفناوری حفاظت از لرزه. با ترکیب کردناتلاف انرژی اصطکاکیTFPB، جابجایی دوره آونگ و مقاومت بالابرنده، ایمنی سازه را تحت سخت ترین شرایط تضمین می کند.

مطابقت ثابت شده آن با استانداردهای EN 15129، AASHTO، ASCE، ASTM و ISO، آن را برای کاربردهای بین المللی در پل ها، ساختمان های بلند، تاسیسات هسته ای و سازه های دریایی مناسب می کند. با نصب و نگهداری مناسب، TFPB دوام طولانی مدت، عملکرد بالا، و انعطاف پذیری پیشرفته را برای زیرساخت های حیاتی در سراسر جهان تضمین می کند.