Elastomerinio izoliatoriaus ardomasis bandymas: visas GB/T 20688.1 galutinių savybių bandymų vadovas

1. Įvadas

Elastomeriniai izoliatoriai – taip pat žinomi kaip elastomeriniai seisminiai izoliatoriai – yra svarbūs pastatų ir tiltų seisminės apsaugos komponentai. Jie atlaiko dideles vertikalias apkrovas, tuo pačiu leisdami kontroliuoti horizontalų judėjimą, izoliuodami konstrukcijas nuo žalingo žemės drebėjimų poveikio. Bet kaip inžinieriai įrodo, kad guolis atlaikys ekstremalią apkrovą be katastrofiško gedimo?

Atsakymas slypi destruktyviame bandyme – sąmoningai apkraunant guolį, kol jis sulūžs, užsisegs ar apvirs. Kinijoje tai reglamentuoja nacionalinis standartas GB/T 20688.1-2007, Elastomerinis izoliatorius. 1 dalis. Seisminės apsaugos izoliatorių bandymo metodai, modifikuotas ISO 22762-1 pritaikymas. Europoje lygiaverčius reikalavimus nustato EN 15129:2018, Antiseisminiai įrenginiai. Šiame straipsnyje paaiškinama, ką apima ardomasis elastomerinio izoliatoriaus bandymas, kodėl tai svarbu ir kaip GB/T 20688.1 struktūrizuoja šias procedūras – ir palyginamos su EN 15129.

Elastomeric Isolator

2. Kas yra guminis guolis?

Guminis guolis yra laminuotas įtaisas, pagamintas iš kintamų gumos ir plonų plieninių plokščių sluoksnių, sujungtų vulkanizavimo metu. Plieninės plokštės apriboja gumą iš šono, suteikdamos guoliui didelį vertikalų standumą, o horizontalųjį standumą išlaikant žemą. Įprasti tipai, kuriems taikomas standartas, yra šie:

LNR (Linear Natural Rubber Bearing) – suteikia elastingumo be reikšmingo slopinimo.

LRB (Lead Rubber Bearing) – turi vertikalią švino šerdį, kuri išsklaido seisminę energiją.

HDR (High-Damping Rubber Bearing) – energijai sugerti naudojama specialiai sumaišyta guma.

Šie guoliai naudojami tiek pastatų, tiek tiltų seisminei izoliacijai.

3. Kas laikoma „naikinamuoju“ bandymu?

Pagal GB/T 20688.1 guolis pasiekia savo didžiausias savybes, kai patiria vieną iš trijų gedimo būsenų:

Lūžimas – guolio lūžimas, atsiradęs dėl kombinuotos gniuždymo (arba įtempimo) ir šlyties apkrovos.

Sulenkimas – stabilumo praradimas esant kombinuotam suspaudimui ir šlyčiai.

Riedėjimas – apvirtimas arba riedėjimo nestabilumas, galintis atsirasti guoliuose, sujungtuose su kaiščiais ar grioveliais horizontalaus poslinkio metu.

Galutinių savybių diagrama (UPD) užfiksuoja ryšį tarp šlyties jėgos ir šlyties poslinkio gedimo vietoje – pagrindinę ardomojo bandymo išvestį. EN 15129 taikoma ta pati konceptuali gedimo esant gniuždomajai šlyties apkrovai koncepcija, išreikšta kaip galutinis elgesys lūžtant ar sulinkus.

4. Gumos medžiagos lygio ardomieji bandymai

Prieš bandant ištisus guolius, pagal standartą reikalaujama atlikti ardomuosius pačios gumos medžiagos bandymus, laikantis nurodytų Kinijos standartų:

Tempimo savybės (GB/T 528): matuojamas tempiamasis stipris, pailgėjimas trūkimo metu ir modulis esant 100 % deformacijai.

Lūžis / šlyties pažeidimas (GB/T 12830): keturių plokščių šlyties metodas, kuriuo nustatomas gumos mišinio gedimo šlyties įtempis ir deformacija.

Sukibimo stiprumas (GB/T 7760): įvertina gumos ir metalo sąsajos gedimo tipą ir patikrina vulkanizuotą jungtį, kuri laiko guolį kartu.

Šie bandymai patvirtina pagrindinį medžiagos stiprumą ir jos sukibimą su plieninėmis plokštėmis – būtina sąlyga atliekant bet kokį pilno dydžio ardomąjį bandymą. EN 15129 taip pat nurodo elastomerinio junginio apibūdinimą, įskaitant kietumą, tempimą, plyšimą, suspaudimo rinkinį, ozono senėjimą ir sukibimo su pagrindais stiprumą.

5. Galutiniai izoliatoriaus lygio testai

5.1 Galutinės šlyties savybių testas

Svarbiausias ardomasis bandymas yra didžiausios šlyties savybės. Guolis yra veikiamas nuolatinio projektinio gniuždymo įtempio, o horizontalus šlyties poslinkis didėja, kol įvyksta gedimas. Pagal GB/T 20688.1 6.5 skyrių:

Bandymas atliekamas esant maksimaliam projektiniam gniuždymo įtempiui.

Guolių, sujungtų kaiščiais ar grioveliais, arba tų, kurie gali būti pakelti, bandymas taip pat atliekamas esant minimaliam projektiniam gniuždymo įtempiui.

Galutinė šlyties poslinkio būsena apibrėžiama kaip lūžimo, lenkimo arba išsiritimo taškas.

Jei akivaizdžių pažeidimų nepastebėta, o jėgos ir poslinkio kreivė monotoniškai pakyla, kai pasiekiamas nurodytas ribinis poslinkis, bandymas gali būti sustabdytas, o didžiausias veiksmingumas nustatomas pagal užfiksuotą didžiausią šlyties jėgą ir poslinkį.

5.2 Tempimo savybių bandymas

Guolių pakilimas stiprių žemės drebėjimų metu gali sukelti izoliatorių įtampą. Todėl GB/T 20688.1 6.6 skirsnyje reikalaujama atlikti tempimo bandymą esant pastoviam šlyties poslinkiui, įtempiant lėtai, kol bandinys pasiduoda arba nutrūksta. Standartas apibrėžia:

Taekumo tempimo jėga – nustatoma kertant bandymo kreivę su linija, nukrypusia 1 % viso vidinio gumos storio nuo atskaitos linijos, pagrįstos šlyties moduliu.

Lūžimo tempimo jėga ir atitinkama šlyties deformacija.

Guolių našumas kombinuoto šlyties ir įtempimo metu yra labai svarbus konstrukcijoms, kuriose tikimasi apvirtimo momentų.

5.3 Suspaudimo savybių testas

Nors pirmiausia tai yra tinkamumo naudoti bandymas, suspaudimas yra destruktyvaus vertinimo pagrindas. Apkrova taikoma 0–Pmax–0 ciklais, kartojamais tris kartus (arba lygiaverčiu kelių žingsnių modeliu), o vertikalus suspaudimo standumas (Kv) skaičiuojamas iš trečiojo ciklo. Suspaudimo standumas turi būti nustatytas prieš šlyties ir ribinius bandymus, nes guolio stabilumas priklauso nuo vertikalios apkrovos ribojamojo poveikio.

6. Tyrimo sąlygos ir mėginio paruošimas

Norint atlikti patikimą ardomąjį bandymą, būtina griežtai kontroliuoti bandymo sąlygas:

Kondicionavimas: mėginiai prieš bandymą tam tikrą laiką laikomi standartinėje temperatūroje (23 laipsnių).

Pakrovimo ciklai: šlyties bandymuose naudojami 3 arba 11 pakrovimo ciklų; našumas paimtas iš trečiojo ciklo arba apskaičiuojamas 2–11 ciklų vidurkiu.

Šlyties įtempimo lygiai: bandymai apima platų diapazoną – nuo ±5% iki ±400%, todėl inžinieriai gali nustatyti elgseną iki gedimo.

Dažnis ir temperatūra: pakrovimo dažnis ir temperatūra (nuo –20 laipsnių iki 40 laipsnių) parenkami taip, kad atitiktų eksploatavimo sąlygas, nes gumos savybės priklauso nuo greičio ir temperatūros.

Poslinkio jutikliai: mažiausiai du jutikliai yra išdėstyti simetriškai, o išmatuotos vertės yra suvidurkintos.

7. Palyginimas su EN 15129:2018 (Europos antiseisminių įrenginių standartas)

7.1 EN 15129 apžvalga

EN 15129:2018, paskelbtas CEN, yra darnusis Europos standartas, skirtas antiseisminiams įtaisams. Skirtingai nuo GB/T 20688.1 -, kuris visų pirma yra bandymo metodo standartas, EN 15129 yra išsamus gaminio ir atitikties standartas, apimantis funkcinius reikalavimus, bendrąsias seisminės situacijos projektavimo taisykles, medžiagų charakteristikas, gamybos ir bandymų reikalavimus, atitikties įvertinimą (CE ženklinimas), nuo poslinkio priklausomų prietaisų, tokių kaip elastomeriniai guoliai, montavimą ir priežiūrą.

7.2 Pagrindiniai panašumai

Nepaisant skirtingų vaidmenų, abi sistemos turi keletą bendrų bruožų:

Abi apibrėžia galutinę arba gedimo būsenas esant gniuždymo ir šlyties apkrovai (lūžimas ir lenkimas; išleidimas aptariamas Kinijos sistemoje).

Norint apibūdinti izoliatoriaus elgseną, reikia atlikti abu suspaudimo standumo bandymus, kombinuotus gniuždymo ir šlyties bandymus ir šlyties arba rampos apkrovą.

Abi apima LNR, LRB ir HDR tipo elastomerinius izoliatorius.

Abiejuose jų reikalaujama atlikti guminių medžiagų bandymus (tempimo, kietumo, sukibimo, senėjimo), kurie yra būtini viso guolio kvalifikavimo sąlygos.

7.3 Pagrindiniai skirtumai

Pagrindiniai skirtumai atspindi kiekvieno standarto paskirtį ir struktūrą:

Taikymo sritis ir vaidmuo. GB/T 20688.1 yra bandymo metodo standartas, pagrįstas ISO 22762-1; EN 15129 yra pilnas dizaino, atitikties ir CE ženklinimo standartas.

Įkrovimo protokolas. GB/T 20688.1 atlieka šlyties bandymus esant nuolatiniam gniuždymo įtempiui. EN 15129, ypač aukščiausios svarbos klasėms, reikalauja sujungtos vertikalios ir horizontalios apkrovos, kad būtų atkurtas P-Δ efektas.

Dizaino ribos. EN 15129 riboja didžiausią projektinę šlyties deformaciją (paprastai εq,max Mažiau arba lygi 2,5, ty . 250%) pagal projektinį seisminį poslinkį. GB/T 20688.1 išbando šlyties įtempimus iki ±400% ir leidžia sustoti, kai nepastebėta pažeidimų ir jėgos ir poslinkio kreivė kyla monotoniškai.

Svarbumo klasės. EN 15129 klasifikuoja konstrukcijas į svarbos klases ir nustato griežtesnius svarbių pastatų (pavyzdžiui, ligoninių ir skubios pagalbos centrų) prototipų bandymus. GB/T 20688.1 taikomas vienodas tipo bandymo metodas be svarbos laipsnio.

Atitiktis. EN 15129 sieja bandymus su atitikties vertinimo procedūromis ir gamyklos gamybos kontrole CE ženklui gauti; GB/T 20688.1 palaiko tipo patikrą pagal Kinijos gaminių sertifikavimo režimą.

Slopinimo dažnis. EN 15129 nurodo slopinimo bandymus esant etaloniniam dažniui, pvz., 0,5 Hz; GB/T 20688.1 išvardytos dažnių grupės nuo 0,05 Hz iki 2,0 Hz.

7.4 Suvestinė palyginimo lentelė

Aspektas	GB/T 20688.1-2007	EN 15129:2018
Standartinis vaidmuo	Bandymo metodo standartas (MOD ISO 22762-1:2005)	Produktas + atitikties standartas (CE ženklas)
Taikymo sritis	Pastatų ir tiltų seisminiai izoliatoriai	Antiseisminiai įtaisai, įskaitant elastomerinius guolius
Nesėkmės būsenos	Lūžimas, lenkimas, išvyniojimas	Galutinis elgesys lūžtant / sulinkus
Šlyties bandymo apkrova	Nuolatinis gniuždymo įtempis	Pastovi ir sujungta vertikali-horizontali apkrova (P-Δ) didelės svarbos klasėms
Šlyties deformacijos diapazonas	Išbandyta iki ±400 proc.	Projektinė riba εq,max Mažesnė arba lygi 2,5 (250 %)
Slopinimo bandymo dažnis	Grupės 0,05–2,0 Hz	Atskaitos dažnis, pvz., . 0.5 Hz
Svarbumo klasifikacija	Vienodo tipo bandymas	Svarbumo klasės; griežtesni kritinių pastatų bandymai
Atitiktis	Palaiko kiniško tipo patikrinimą	CE ženklinimas + gamyklos gamybos kontrolė

Lentelė 1 - GB/T 20688.1 ir EN 15129 palyginimas, skirtas elastomerinio izoliatoriaus bandymams

8. Kodėl ardomieji bandymai svarbūs

Ardomieji bandymai atlieka paprastą, bet esminį tikslą: jis įrodo, kad guolis nesuges anksčiau nei saugoma konstrukcija. Seisminė izoliacija veikia tik tuo atveju, jei guolis išgyvena didžiausią numatomą žemės drebėjimą. Sąmoningai stumdami guolius į lūžimą, sulenkimą ir išriedėjimą, gamintojai ir inžinieriai:

Patikrinkite, ar projektavimo prielaidos dėl didžiausios talpos yra teisingos.

Sukurkite galutinių savybių diagramas (UPD), naudojamas tiesiogiai seisminiam projektavimui.

Nustatykite silpnąsias medžiagų, klijavimo ar gamybos vietas.

Nustatyti kokybės gaires tipo bandymams ir įprastinei patikrai.

Kadangi šie bandymai sunaikina pavyzdį, jie paprastai atliekami su prototipų arba tipo bandymo guoliais, o ne kiekviename gamybos padalinyje. Tiek GB/T 20688.1, tiek EN 15129 remiasi tokiais galutiniais bandymais, kad patvirtintų izoliatorių saugos ribą esant ekstremalioms gniuždymo šlyties apkrovoms.

9. Išvada

Ardomasis elastomerinio izoliatoriaus bandymas, kaip apibrėžta GB/T 20688.1-2007, yra paskutinė gynybos linija seisminiame projekte. Nuo gumos mišinio tempimo ir lūžimo bandymų iki pilno dydžio šlyties, tempimo ir gniuždymo bandymų – standartas suteikia išsamią sistemą, leidžiančią patikrinti, ar elastomeriniai izoliatoriai gali atlaikyti ekstremalias apkrovas ir vis tiek atlikti savo gyvybę gelbstinčią funkciją.

Palyginti su EN 15129:2018, abiem karkasams siekiama to paties konceptualaus tikslo – įrodyti, kad guolis atlaiko ekstremalią gniuždymo ir šlyties apkrovą – tačiau skiriasi akcentai. GB/T 20688.1 siūlo platų, grynai metodu pagrįstą bandymų sistemą, kuri pasiekia labai dideles šlyties įtempius (iki ±400 %) ir apima lūžimą, lenkimą ir išvyniojimą, o EN 15129 įtraukia bandymus į suderintą projektavimo ir atitikties sistemą, reikalauja 250 % vertikalios apkrovos svarbos, konstrukcijos laipsnio ir įtempimo klasės. kritinėms struktūroms. Inžinieriams, dirbantiems visame pasaulyje, labai svarbu suprasti abu standartus: guolis, kvalifikuotas pagal GB/T 20688.1, gali būti patvirtintas pagal EN 15129 reikalavimus, atitinkamai pakoregavus apkrovos protokolą ir ribas.

Nesvarbu, ar esate statybos inžinierius, gamintojas ar tyrėjas, dirbantis su LNR, LRB ar HDR izoliatoriais, šių destruktyvių bandymų procedūrų įvaldymas yra būtinas siekiant užtikrinti seisminės izoliacijos sistemų saugumą ir patikimumą bet kurioje jurisdikcijoje.