Isolamento de base sísmica - Seismic base isolation

Os isoladores de base sob o edifício do Capitólio do Estado de Utah
Teste simultâneo de mesa vibratória de dois modelos de construção. O certo está equipado com um isolamento de base sísmica
LA City Hall , o edifício mais alto do mundo a ser reformado com isolamento de base

O isolamento de base sísmica , também conhecido como isolamento de base ou sistema de isolamento de base , é um dos meios mais populares de proteção de uma estrutura contra as forças de terremoto . É um conjunto de elementos estruturais que deve desacoplar substancialmente uma superestrutura de sua subestrutura, que por sua vez repousa sobre o solo que balança, protegendo assim a integridade de uma estrutura de construção ou não .

O isolamento da base é uma das ferramentas mais poderosas da engenharia sísmica pertencente às tecnologias de controle de vibração estrutural passiva . O isolamento pode ser obtido pelo uso de várias técnicas como rolamentos de borracha, rolamentos de fricção, rolamentos de esferas, sistemas de mola e outros meios. Destina-se a permitir que uma estrutura de edifício ou não edifício sobreviva a um impacto sísmico potencialmente devastador por meio de um projeto inicial adequado ou modificações subsequentes. Em alguns casos, a aplicação de isolamento de base pode aumentar consideravelmente o desempenho sísmico de uma estrutura e sua sustentabilidade sísmica . Ao contrário da crença popular, o isolamento básico não torna um edifício à prova de terremotos.

O sistema de isolamento de base consiste em unidades de isolamento com ou sem componentes de isolamento , onde:

  1. As unidades de isolamento são os elementos básicos de um sistema de isolamento de base que se destina a fornecer o efeito de desacoplamento acima mencionado a uma estrutura de edifício ou não.
  2. Os componentes de isolamento são as conexões entre as unidades de isolamento e suas partes, sem efeito de desacoplamento próprio.

As unidades de isolamento podem consistir em unidades de cisalhamento ou deslizantes.

Essa tecnologia pode ser usada tanto para novos projetos estruturais quanto para retrofit sísmico . Em processo de retrofit sísmico , alguns dos monumentos mais proeminentes dos EUA, por exemplo, Pasadena City Hall , San Francisco City Hall , Salt Lake City e County Building ou LA City Hall foram montados em sistemas de isolamento de base . Isso exigiu a criação de diafragmas e fossos de rigidez ao redor dos edifícios, bem como a tomada de medidas contra capotamento e efeito P-Delta .

O isolamento da base também é usado em uma escala menor - às vezes até um único cômodo em um edifício. Sistemas isolados de piso elevado são usados ​​para proteger equipamentos essenciais contra terremotos. A técnica foi incorporada às estátuas proteger e outras obras de arte-ver, por exemplo, Rodin 's portas do inferno no Museu Nacional de Arte Ocidental em Tóquio ' s Parque de Ueno .

Demonstração de isolamento de base no The Field Museum em Chicago

As unidades de isolamento de base consistem em rolamentos de movimento linear , que permitem que o edifício se mova, amortecedores de óleo que absorvem as forças geradas pelo movimento do edifício e rolamentos de borracha laminada que permitem que o edifício retorne à sua posição original quando o terremoto terminar .

História

Os rolamentos do isolador de base foram lançados na Nova Zelândia pelo Dr. Bill Robinson durante a década de 1970. O rolamento, que consiste em camadas de borracha e aço com um núcleo de chumbo, foi inventado pelo Dr. Robinson em 1974. Alguns dos primeiros usos de sistemas de isolamento de base datam de 550 aC na construção da Tumba de Ciro, o Ótimo em Pasárgada , Irã. Mais de 90% do território do Irã, incluindo este sítio histórico, está localizado no cinturão Alpino-Himalaia, que é uma das zonas sísmicas mais ativas da Terra. Os historiadores descobriram que essa estrutura, predominantemente composta de calcário, foi projetada para ter duas fundações. A primeira e inferior fundação, composta por pedras que foram unidas com um gesso de cal e argamassa de areia, conhecida como argamassa Saroj, foi projetada para se mover em caso de terremoto. A camada superior da fundação, que formava uma grande placa que não estava de forma alguma fixada na base da estrutura, era composta por pedras polidas. A razão pela qual essa segunda fundação não estava amarrada à base era que, no caso de um terremoto, essa camada em forma de placa seria capaz de deslizar livremente sobre a primeira fundação da estrutura. Como os historiadores descobriram milhares de anos depois, esse sistema funcionou exatamente como seus projetistas haviam previsto e, como resultado, a Tumba de Ciro, o Grande, ainda existe hoje. O desenvolvimento da ideia de isolamento de bases pode ser dividido em duas épocas. Nos tempos antigos, o isolamento era realizado através da construção de pedras cortadas em várias camadas (ou colocando areia ou cascalho sob a fundação), enquanto na história recente, ao lado de camadas de cascalho ou areia como uma interface de isolamento, toras de madeira entre o solo e a fundação são usadas .

Pesquisar

Por meio da Rede George E. Brown, Jr. de Simulação de Engenharia de Terremotos ( NEES ), os pesquisadores estão estudando o desempenho de sistemas de isolamento de base. O projeto, uma colaboração entre pesquisadores da Universidade de Nevada, Reno ; Universidade da Califórnia, Berkeley ; Universidade de Wisconsin, Green Bay ; e a Universidade de Buffalo está conduzindo uma avaliação estratégica das barreiras econômicas, técnicas e procedimentais para a adoção generalizada do isolamento sísmico nos Estados Unidos. Os recursos do NEES têm sido usados ​​para simulação experimental e numérica, mineração de dados, rede e colaboração para entender a complexa inter-relação entre os fatores que controlam o desempenho geral de um sistema estrutural isolado. Este projeto envolve uma mesa de tremor de terremoto e testes híbridos nas instalações experimentais NEES na Universidade da Califórnia, Berkeley, e na Universidade de Buffalo, com o objetivo de compreender os limites de desempenho finais para examinar a propagação de falhas de isolamento local (por exemplo, batendo contra paradas, rumo falhas, elevação) para a resposta do nível do sistema. Esses testes incluirão um teste tridimensional em escala real de um edifício de aço isolado de 5 andares na mesa de agitação E-Defense em Miki, Hyogo, Japão. . A pesquisa de isolamento sísmico em meados e no final da década de 1970 foi amplamente baseada na observação de que a maioria dos registros de movimentos fortes registrados até aquele momento tinham valores de aceleração espectral muito baixos (2 segundos) na faixa de longo período. Registros obtidos em locais com lagos no terremoto da Cidade do México em 1985 levantaram preocupações sobre a possibilidade de ressonância, mas tais exemplos foram considerados excepcionais e previsíveis. Um dos primeiros exemplos da estratégia de projeto de terremotos é o dado pelo Dr. JA Calantariens em 1909. Foi proposto que o edifício pudesse ser construído sobre uma camada de areia fina, mica ou talco que permitiria que o edifício deslizasse em um terremoto, reduzindo assim as forças transmitidas ao edifício. Uma revisão detalhada da literatura de sistemas de controle semiativo Michael D. Symans et al. (1999) fornece referências para pesquisas teóricas e experimentais, mas concentra-se na descrição dos resultados do trabalho experimental. Especificamente, a revisão se concentra nas descrições do comportamento dinâmico e nas características distintivas de vários sistemas que foram testados experimentalmente tanto no nível do componente quanto em modelos estruturais de pequena escala.

Isolamento de base adaptável

Um sistema de isolamento de base adaptável inclui um isolador ajustável que pode ajustar suas propriedades com base na entrada para minimizar a vibração transferida. Amortecedores de fluido magnetoreológico e isoladores com elastômero magnetoreológico têm sido sugeridos como isoladores de base adaptativos.

Edifícios e estruturas notáveis ​​em sistemas de isolamento de base

Veja também

Referências