Nors frikciniai švytuokliniai guoliai (FPB) atrodo paprastos konstrukcijos, kiekvienas komponentas ir dizaino detalė yra tiksliai sukonstruoti laikantis mechaninių principų. Jų sandaros ir veikimo mechanizmo supratimas leidžia iki galo suvokti, kodėl jie laikomi vienu iš optimalių seisminės izoliacijos sprendimų.
Standartinė FPB struktūra: keturi pagrindiniai komponentai su skirtingomis funkcijomis
Standartinis frikcinis švytuoklinis guolis susideda iš keturių pagrindinių komponentų, kurie veikia kartu, kad būtų užtikrinta seisminė izoliacija, energijos išsklaidymas ir automatinis atkūrimas.
-
Viršutinė guolio plokštė
Tvirtai sujungta su antstatu, pvz., sijomis, grindų plokštėmis ir tilto atramos, viršutinė laikančiosios plokštės pagrindas yra tiksliai{0}}apdirbtas įgaubtas sferinis paviršius. Jis naudojamas kaip pagrindinis svyruojančių judesių takelis, perkelia vertikalią apkrovą ir nukreipia horizontaliai.
-
Stumdomas blokas (sferinis dangtelio įdėklas)
Tarp viršutinės ir apatinės guolių plokščių esantis slydimo blokas yra pagrindinė judanti sudedamoji dalis. Jo paviršius inkrustuotas mažai -trinčiai ir nusidėvėjimui- atspariomis medžiagomis, tokiomis kaip politetrafluoretilenas (PTFE), kurios sudaro trinties porą su sferiniu nerūdijančio plieno paviršiumi. Tai užtikrina sklandų slydimą ir išsklaido energiją per trintį.
-
Apatinė guolio plokštė
Pritvirtinta prie pamato arba prieplaukos, apatinė guolio plokštė turi plokščią arba atitinkamą įgaubtą sferinį viršutinį paviršių. Tai suteikia stabilų pagrindą, riboja svyravimo diapazoną ir palaiko bendrą guolio stabilumą.
-
Sandarinimas ir ribojimas
Šį mazgą sudaro dulkėms{0}}atsparūs sandarikliai, ribojantys kaiščiai, kreipiamieji raktai ir kitos dalys. Jis neleidžia dulkėms ir drėgmei patekti į slankiojančią sąsają, kad būtų išvengta trinties. Ribiniai kaiščiai kontroliuoja poslinkį įprastomis eksploatavimo sąlygomis ir automatiškai atrakinami žemės drebėjimų metu, kad būtų pakankamai vietos siūbuoti.
FPB veikimo principas: trijų{0}}pakopų seisminė apsauga
Frikciniai švytuokliniai guoliai veikia visiškai pagal fizinius įstatymus be išorinės energijos. Jie įsijungia automatiškai per žemės drebėjimus ir vėliau spontaniškai po įvykio, užtikrindami aukštą efektyvumą ir patikimumą viso proceso metu.
(1) Iniciacija ir atsiejimas: seisminės energijos perdavimo nutraukimas
Kai horizontali seisminė jėga viršija statinės trinties slenkstį tarp slydimo bloko ir sferinio paviršiaus, standžioji guolio jungtis nutrūksta. Tarp antstato ir pamato atsiranda santykinis slydimas, visiškai nutraukiant seisminės energijos perdavimo antstatui kelią ir užkertant kelią tiesioginiam seisminiam poveikiui.
(2) Virpesiai ir energijos išsklaidymas: Seisminės energijos keitimas ir vartojimas
Slenkantis blokas atlieka švytuoklinį{0}}judesį išilgai įgaubto sferinio paviršiaus, šiek tiek pakeldamas antstatą ir paversdamas seisminę kinetinę energiją į gravitacinę potencialią energiją. Tuo tarpu nuolatinė trintis prie slydimo sąsajos sukuria pasipriešinimą, likusią seisminę energiją paverčia šiluma ir labai sumažina struktūrinę vibracijos amplitudę.
(3) Gravitacijos centravimas: automatinis atstatymas po žemės drebėjimų
Nutrūkus žemės drebėjimui, antstatą veikianti gravitacija patraukia slankiojantį bloką atgal į centrinę padėtį išilgai sferinio paviršiaus, o tai pasiekia automatinį atstatymą be maitinimo ir beveik nulinio likutinio poslinkio. Tai užtikrina, kad konstrukcija grįš į pradinę padėtį, nedarant įtakos tolesniam naudojimui.
Pagrindiniai projektavimo parametrai: pagrindiniai rodikliai, nustatantys FPB našumą
-
Sferinio kreivumo spindulys
Kreivio spindulys lemia izoliacijos laikotarpį. Didesnis spindulys lemia ilgesnį izoliacijos periodą, padedantį išvengti dominuojančio aikštelės seisminio periodo ir išvengti rezonanso.
-
Trinties koeficientas
Jis kontroliuoja aktyvavimo jėgą ir energijos išsklaidymo efektyvumą, o įprastas diapazonas yra 0,03–0,12. Tai subalansuoja struktūrinį stabilumą esant nedideliems žemės drebėjimams ir vėjo apkrovoms, taip pat energijos išsklaidymo pajėgumus esant dideliems žemės drebėjimams.
-
Galutinis poslinkis
Sukurta taip, kad atitiktų maksimalią svyravimo amplitudę retų žemės drebėjimų metu, todėl jis užtikrina, kad guolis neišsitrauktų ir nesugestų ekstremaliomis sąlygomis.