ब्रिज विस्कोस फ्लूइड डैम्पर्स (वीएफडी): कार्य सिद्धांत, अनुप्रयोग और अंतर्राष्ट्रीय मानक

एक विशिष्ट ब्रिज चिपचिपा द्रव डैम्पर एक सिलेंडर बैरल, पिस्टन, डंपिंग छिद्र, पिस्टन रॉड और उच्च प्रदर्शन वाले सीलिंग घटकों से बना होता है, जिसका आंतरिक भाग उच्च तापमान प्रतिरोधी, लंबी सेवा जीवन वाले सिलिकॉन तेल से भरा होता है जो डैम्पिंग माध्यम के रूप में कार्य करता है। जब कोई पुल भूकंपीय गतिविधि, हवा के भार या वाहन के प्रभाव के कारण विस्थापन से गुजरता है, तो पिस्टन और सिलेंडर बैरल के बीच सापेक्ष गति होती है। यह सापेक्ष गति डैम्पर के अंदर चिपचिपे तरल पदार्थ को डैम्पिंग चैनलों से तेज़ गति से गुजरने के लिए मजबूर करती है, और इस प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न प्रवाह प्रतिरोध संरचनात्मक कंपन ऊर्जा को गर्मी में नष्ट कर देता है, जिसे फिर संरचनात्मक कंपन को कम करने के लिए वातावरण में छोड़ा जाता है।

ब्रिज वीएफडी की एक प्रमुख विशेषता उनमें स्थैतिक कठोरता की कमी है, जिसका अर्थ है कि वे ब्रिज संरचना की प्राकृतिक कंपन अवधि में परिवर्तन नहीं करते हैं। ऊर्जा अपव्यय प्रदान करते हुए मूल संरचनात्मक प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए यह महत्वपूर्ण है। इसके अतिरिक्त, इन डैम्पर्स में एक पूर्ण और स्थिर हिस्टैरिसीस वक्र होता है, जो उन्हें 90% से अधिक की ऊर्जा अपव्यय दक्षता प्राप्त करने में सक्षम बनाता है, जो उन्हें विभिन्न प्रकार के संरचनात्मक कंपन को कम करने में अत्यधिक प्रभावी बनाता है।

मुख्य कार्य और अनुप्रयोग परिदृश्य

1. भूकंपीय सुरक्षा

ब्रिज वीएफडी भूकंपीय ऊर्जा का कुशलतापूर्वक उपभोग करके भूकंपीय सुरक्षा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे पुल गर्डर्स के विस्थापन और खंभों पर लगने वाले आंतरिक बल को कम करते हैं, जिससे बीयरिंगों को होने वाले नुकसान को रोका जा सकता है और पुल गर्डर्स के अपने समर्थन से गिरने का जोखिम कम हो जाता है। लक्षित भूकंपीय सुरक्षा प्रदान करने के लिए ये डैम्पर्स मुख्य गर्डर और पियर्स या एब्यूटमेंट के बीच व्यापक रूप से स्थापित किए जाते हैं।

2. पवन कंपन नियंत्रण

लंबे समय तक चलने वाले केबल पुलों और सस्पेंशन पुलों के लिए, हवा से प्रेरित कंपन जैसे कि भंवर से प्रेरित कंपन और स्पंदन संरचनात्मक सुरक्षा और ड्राइविंग आराम को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकते हैं। वीएफडी इन कंपनों को प्रभावी ढंग से दबाते हैं और स्टे केबलों में बारिश के कारण हवा से होने वाले कंपन को भी कम करते हैं, जिससे ड्राइविंग आराम और पुल संरचना की थकान भरी जिंदगी दोनों में वृद्धि होती है।

3. तापमान विस्थापन रिलीज

पुल तापमान में परिवर्तन के साथ विस्तारित और सिकुड़ते हैं, और वीएफडी अतिरिक्त थर्मल तनाव पैदा किए बिना इस मुक्त आंदोलन की अनुमति देते हैं जो संरचना को नुकसान पहुंचा सकता है। साथ ही, वे वाहन के ब्रेक लगाने और विस्तार जोड़ों के प्रभाव से होने वाले कम आवृत्ति के कंपन को रोकते हैं, जिससे पुल को लंबे समय तक टूट-फूट से बचाया जाता है।

4. वाइड ब्रिज प्रकार का अनुकूलन

चिपचिपा द्रव डैम्पर्स अत्यधिक बहुमुखी हैं और विभिन्न प्रकार के पुलों के लिए उपयुक्त हैं, जिनमें केबल रुके हुए पुल, सस्पेंशन पुल, निरंतर गर्डर पुल, कठोर फ्रेम पुल, शहरी पुल और रेलवे पुल शामिल हैं। समग्र संरचनात्मक सुरक्षा को बढ़ाते हुए बहु-स्तरीय संरचनात्मक सुरक्षा प्रणाली बनाने के लिए उनका उपयोग भूकंपीय अलगाव बीयरिंग और अवरोधक उपकरणों के संयोजन में भी किया जा सकता है।

स्थापना एवं लेआउट सिद्धांत

ब्रिज चिपचिपा द्रव डैम्पर्स आमतौर पर द्विपक्षीय कान प्लेट और गोलाकार काज कनेक्शन का उपयोग करते हैं, जो संरचनात्मक रोटेशन कोणों के अनुकूलन की अनुमति देते हैं। वे गर्डर के अंत और घाट के बीच अनुदैर्ध्य दिशा में सममित रूप से स्थापित होते हैं, और पार्श्व विस्थापन को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए स्टील बॉक्स गर्डर के नीचे और मुड़ी हुई टोपी के बीच अनुप्रस्थ रूप से व्यवस्थित होते हैं।

वीएफडी के लिए मुख्य लेआउट नियमों में यह सुनिश्चित करना शामिल है कि सनकी भार से बचने के लिए डैम्पर अक्ष संरचनात्मक विरूपण की दिशा के अनुरूप है, स्थापना कोण विचलन को समायोजित करने के लिए गोलाकार काज कनेक्शन का उपयोग करना, पर्याप्त रखरखाव स्थान आरक्षित करना, और डैम्पर की सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए उच्च {{0} ग्रेड एंटी - संक्षारण और धूल {{2} सीलिंग डिजाइन को अपनाना।

ब्रिज वीएफडी के वैश्विक अनुप्रयोग में तीन प्रमुख मानक प्रणालियों का वर्चस्व है: यूरोपीय ईएन मानक, अमेरिकी एएसएचटीओ/एएसटीएम/आईसीसी -ईएस मानक, और जापानी रोड ब्रिज विशिष्टताएं। ये मानदंड डिजाइन, सामग्री चयन, प्रदर्शन संकेतक, थकान परीक्षण, तापमान अनुकूलनशीलता और फैक्टरी निरीक्षण सहित वीएफडी के सभी पहलुओं को विनियमित करते हैं, और वे सीई, आईसीसी ईएस और जेएसएसआई प्रमाणीकरण के लिए आवश्यक आवश्यकताएं हैं।

1. यूरोपीय मानक (सीई प्रमाणीकरण अनिवार्य)

EN 15129:2009 भूकंपीय उपकरण: प्रदर्शन आवश्यकताएँ और परीक्षण विधियाँ

यह वेग पर निर्भर डैम्पर्स, भूकंपीय अलगाव बीयरिंग और पुल विरोधी गिरने वाले उपकरणों के लिए मुख्य ईयू मानक है, और ईयू और ईईए बाजारों में प्रवेश करने के लिए सीई मार्किंग अनिवार्य है।

मानक वीएफडी को स्थैतिक कठोरता के बिना वेग पर निर्भर निष्क्रिय डैम्पर्स के रूप में परिभाषित करता है। सामग्रियों के लिए, भिगोने वाले तरल पदार्थ को गैर-विषाक्त, गैर-ज्वलनशील और रासायनिक रूप से निष्क्रिय होना आवश्यक है, जिसमें सिलिकॉन तेल (340 डिग्री से बड़ा या उसके बराबर फ़्लैश बिंदु) पसंदीदा विकल्प है। सिलेंडर और पिस्टन रॉड हार्ड क्रोम प्लेटिंग के साथ उच्च शक्ति मिश्र धातु इस्पात से बना होना चाहिए, और सतह खुरदरापन 3μm की अधिकतम खुरदरापन के साथ एन आईएसओ 4287 का अनुपालन करना चाहिए।

EN 15129:2009 द्वारा निर्दिष्ट मुख्य प्रदर्शन संकेतकों में विभिन्न वेगों और आवृत्तियों के तहत ±15% से अधिक का अवमंदन बल विचलन, -25 डिग्री से +50 डिग्री के तापमान रेंज के भीतर ±15% से अधिक का प्रदर्शन विचलन, क्षति के बिना 150% डिजाइन विस्थापन का विरोध करने की क्षमता, और डिजाइन दबाव का कम से कम 1.5 गुना आंतरिक दबाव शामिल है। थकान स्थायित्व के लिए, डैम्पर को 20,000 चक्रों के बाद कोई तेल रिसाव नहीं दिखाना चाहिए, प्रदर्शन क्षीणन 10% से अधिक नहीं होना चाहिए।

अनुपालन के लिए अनिवार्य परीक्षणों में हिस्टैरिसीस वक्र (एफ - डी) परीक्षण, बल {{1} वेग (एफ - वी) संबंध परीक्षण, तापमान चक्र परीक्षण, थकान परीक्षण, अंतिम विस्थापन परीक्षण और सीलिंग दबाव परीक्षण शामिल हैं।

अन्य यूरोपीय प्रासंगिक कोड

एन 1998-2 (यूरोकोड 8): यह पुल भूकंपीय डिजाइन कोड वीएफडी के लिए लेआउट सिद्धांतों और समतुल्य डंपिंग अनुपात की गणना को निर्दिष्ट करता है, 20% से कम के अनुपात की सिफारिश नहीं करता है।

एन 1337: यह ब्रिज बियरिंग मानक वीएफडी और संरचनात्मक बियरिंग्स के मिलान अनुप्रयोग पर मार्गदर्शन प्रदान करता है।

2. अमेरिकी मानक (एएएसएचटीओ/एएससीई/एएसटीएम/आईसीसी-ईएस)

उत्तरी अमेरिका, मध्य पूर्व और अंतरराष्ट्रीय बोली परियोजनाओं में अमेरिकी मानकों को व्यापक रूप से अपनाया जाता है, जिसमें भूकंपीय प्रदर्शन, कम तापमान अनुकूलनशीलता और थकान जीवन पर सख्त आवश्यकताएं होती हैं।

आश्तो विशिष्टताएँ

एलआरएफडी ब्रिज डिजाइन विशिष्टताएं: यह विशिष्टता निर्दिष्ट करती है कि वीएफडी के लिए वेग घातांक 0.3 और 0.5 के बीच होना चाहिए, और यह डैम्पर्स के लिए भूकंपीय डिजाइन विधि और विस्थापन सीमा को परिभाषित करता है।

भूकंपीय अलगाव डिजाइन गाइड: यह गाइड डैम्पर बल, विस्थापन, तापमान प्रतिरोध और थकान प्रदर्शन के मूल्यांकन नियमों को नियंत्रित करता है।

एएसटीएम मानक

एएसटीएम ई2126: यह मानक संरचनात्मक डैम्पर्स के लिए एक एकीकृत परीक्षण विधि प्रदान करता है, जिसमें हिस्टैरिसीस प्रदर्शन, थकान परीक्षण और यांत्रिक पैरामीटर अंशांकन शामिल है।

एएसटीएम ए370: यह मानक सिलेंडर और पिस्टन रॉड निर्माण में प्रयुक्त कच्चे माल के लिए यांत्रिक संपत्ति परीक्षण आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है।

आईसीसी-ईएस प्रमाणन मानदंड

एसी156: गैर-संरचनात्मक डंपिंग उपकरणों के लिए यह स्वीकृति मानक उम्र बढ़ने के प्रतिरोध, अग्नि प्रतिरोध और वीएफडी की दीर्घकालिक स्थिरता को कवर करता है।

AC494: ब्रिज स्ट्रक्चरल डैम्पर्स के लिए इस विशेष मानक के लिए न्यूनतम 50,000 थकान चक्र, डिज़ाइन मूल्य के 200% तक का अंतिम विस्थापन और -40 डिग्री तक कम तापमान प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।

3. जापानी सड़क पुल मानक

जापान के पुल मानक अपनी सख्त परिशुद्धता और अत्यंत लंबी सेवा जीवन आवश्यकताओं के लिए प्रसिद्ध हैं, जो उन्हें उच्च भूकंपीय क्षेत्रों में परियोजनाओं के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाते हैं। मुख्य आवश्यकताओं में 0.2 और 0.4 के बीच नियंत्रित वेग घातांक, ±10% तक सीमित भिगोना बल तापमान विचलन, 75 साल से कम नहीं की डिजाइन सेवा जीवन, 0.1% से अधिक की वार्षिक तेल रिसाव दर और 2 मिमी के भीतर नियंत्रित निर्माण स्थापना सहिष्णुता शामिल है।

अंतर्राष्ट्रीय मानक कुंजी पैरामीटर तुलना

वैश्विक परियोजनाओं में अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए अंतरराष्ट्रीय मानकों के बीच प्रमुख मापदंडों में अंतर को समझना महत्वपूर्ण है। नीचे दी गई तालिका प्रमुख अंतरराष्ट्रीय मानकों में ब्रिज वीएफडी के लिए मुख्य आवश्यकताओं की तुलना करती है:

प्रमाणन एवं वैश्विक परियोजना अनुप्रयोग युक्तियाँ

ईयू बाजार: ईयू बाजार में प्रवेश करने के लिए, ब्रिज वीएफडी को ईएन 15129 सीई प्रमाणीकरण पारित करना होगा, जिसमें लगातार उत्पाद गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए फैक्टरी उत्पादन नियंत्रण (एफपीसी) शामिल है।

उत्तरी अमेरिका बाज़ार: उत्तरी अमेरिकी पुल परियोजनाओं में उपयोग किए जाने वाले वीएफडी के लिए AASHTO डिज़ाइन मानकों और ICC{0}}ES AC494 मूल्यांकन रिपोर्ट का अनुपालन आवश्यक है।

उच्च भूकंपीय क्षेत्र अंतर्राष्ट्रीय परियोजनाएँ: उच्च भूकंपीय क्षेत्रों में परियोजनाओं के लिए, बोली आवश्यकताओं और मालिक स्वीकृति मानदंडों को पूरा करने के लिए यूरोपीय, अमेरिकी और जापानी मानकों के बीच सबसे सख्त मापदंडों को अपनाने की सिफारिश की जाती है।

तकनीकी दस्तावेज़ीकरण: निर्माताओं को परियोजना की बोली और स्वीकृति के दौरान तकनीकी समीक्षा के लिए बल {{0} वेग (एफ - वी) वक्र, हिस्टैरिसीस परीक्षण रिपोर्ट, तापमान प्रदर्शन परीक्षण डेटा और थकान का पता लगाने के परिणाम सहित पूर्ण तकनीकी दस्तावेज प्रदान करना होगा।