बेस पृथक भवनों के डिजाइन के लिए अनुशंसा का व्यापक परिचय

के डिज़ाइन के लिए सिफ़ारिशबेस पृथक इमारतें(चीनी शीर्षक: 隔震结构设计), आर्किटेक्चरल इंस्टीट्यूट ऑफ जापान (एआईजे) द्वारा संकलित और फेंग डेमिन द्वारा प्रूफरीडिंग के साथ लियू वेंगुआंग द्वारा अनुवादित, पहली बार दिसंबर 2005 में अर्थक्वेक प्रेस द्वारा प्रकाशित किया गया था। एक ऐतिहासिक कार्य के रूप मेंभूकंपीय अलगाव इंजीनियरिंगयह पुस्तक व्यवस्थित रूप से डिज़ाइन सिद्धांतों, तकनीकी विवरण, व्यावहारिक मामलों और सहायक डेटा को प्रस्तुत करती हैआधार-पृथक इमारतें, वैश्विक स्तर पर संरचनात्मक इंजीनियरों, शोधकर्ताओं और छात्रों के लिए एक मुख्य संदर्भ के रूप में कार्य कर रहा है, विशेषकर उन लोगों के लिएभूकंप प्रवण क्षेत्रजैसे जापान, अमेरिका और यूरोप।

पुस्तक को चार भागों में संरचित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक की स्पष्ट कार्यात्मक स्थिति है:

1. भाग 1: का डिज़ाइनआधार पृथक संरचनाएँ: की विशेषताओं सहित मौलिक अवधारणाओं पर ध्यान केंद्रित करता हैपृथक संरचनाएँ, का अवलोकनअलगाव उपकरण, डिज़ाइन सामान्य सिद्धांत, इनपुट ग्राउंड मोशन, और संरचनात्मक डिज़ाइन। यह व्यावहारिक डिज़ाइन के लिए सैद्धांतिक आधार तैयार करता है।
2. भाग 2: व्याख्यात्मक खंड: प्रमुख प्रौद्योगिकियों की समझ को गहरा करता है, जैसे कि प्रभावशीलतापृथक संरचनाएँ,का डिज़ाइनअलगाव बीयरिंग (e.g., लेमिनेटेड रबर बियरिंग्स), डम्पर प्रदर्शन मूल्यांकन, और ग्राउंड मोशन भविष्यवाणी।
3. भाग 3: डिज़ाइन उदाहरण: यह प्रदर्शित करने के लिए 7 व्यावहारिक मामले (उदाहरण के लिए, ऊंचे कार्यालय भवन, अस्पताल, डेटा केंद्र) प्रदान करता है कि वास्तविक विश्व परिदृश्यों में सैद्धांतिक तरीकों को कैसे लागू किया जाए, जिसमें नरम मिट्टी की नींव के समाधान भी शामिल हैं औरभूकंपीय रेट्रोफिटिंगमौजूदा इमारतों का.
4. भाग 4: डेटा वॉल्यूम डिज़ाइन करें: के लिए विस्तृत तकनीकी पैरामीटर प्रदान करता हैअलगाव बीयरिंग, डैंपर, और जमीन की गति, जिसमें भौतिक गुण, कठोरता गणना और प्रदर्शन परीक्षण विधियां शामिल हैं, सटीक डिजाइन के लिए आवश्यक हैं।

किताब इस बात पर जोर देती है कि प्रदर्शनआधार-पृथक इमारतेंमुख्य रूप से निर्भर करता हैअलगाव उपकरणऔरऊर्जा क्षयअवयव। नीचे मुख्य उत्पादों, उनके कार्य तंत्र और डिज़ाइन मानदंडों का विस्तृत परिचय दिया गया है।

2.1 अलगाव बियरिंग्स

अलगाव बीयरिंगअलगाव परत के मूल हैं, जो ऊर्ध्वाधर भार का समर्थन करने और क्षैतिज भूकंपीय गति को अलग करने के लिए जिम्मेदार हैं। पुस्तक तीन मुख्य प्रकारों पर केंद्रित है:

2.1.1 लेमिनेटेड रबर बियरिंग्स

रबर और स्टील प्लेटों की वैकल्पिक परतों से बने, उनमें उच्च ऊर्ध्वाधर कठोरता और कम क्षैतिज कठोरता होती है, जो उन्हें इमारत के वजन का समर्थन करते हुए क्षैतिज भूकंपीय गति को अलग करने में सक्षम बनाती है। कार्यक्षमता के आधार पर इन्हें तीन उपप्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:

1. प्राकृतिक रबर बियरिंग्स (एनआरबी): उत्कृष्ट लचीलेपन और कम नमी वाले प्राकृतिक रबर का उपयोग करें। भूकंपीय ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए उन्हें स्वतंत्र डैम्पर्स के साथ मिलान की आवश्यकता होती है।
2. उच्च-डैम्पिंग रबर बियरिंग्स (एचडीआरबी): प्राकृतिक/सिंथेटिक रबर को डैम्पिंग बढ़ाने वाले एडिटिव्स (उदाहरण के लिए, कार्बन ब्लैक) के साथ मिलाएं। वे स्प्रिंग और डंपिंग कार्यों को एकीकृत करते हैं, जिससे अतिरिक्त डैम्पर्स की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। हालाँकि, उनकी कठोरता और नमी तापमान और तनाव के प्रति संवेदनशील होती है (उदाहरण के लिए, बढ़ते तापमान के साथ समतुल्य नमी अनुपात कम हो जाता है)।
3. लीड-कोर रबर बियरिंग्स (एलआरबी): के केंद्र में एक लीड कोर डालेंएनआरबी. सीसा कोर ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए भूकंपीय गति के तहत प्लास्टिक रूप से उपज देता है, जिससे एक स्थिर बिलिनियर हिस्टेरेटिक वक्र बनता है। मुख्य विशिष्टताएँ: उपज बल और पोस्ट-उपज कठोरता; लीड कोर व्यास आमतौर पर असर व्यास का 10-20% होता है।

2.1.2 स्लाइडिंग बियरिंग्स

सामग्री (उदाहरण के लिए, पीटीएफई और स्टेनलेस स्टील) के बीच स्लाइडिंग पर भरोसा करेंभूकंपीय गति को अलग करें, ऊर्जा को नष्ट करने के लिए घर्षण का उपयोग करना। वे इसमें विभाजित हैं:

1. कठोर स्लाइडिंग बियरिंग्स: लोचदार पुनर्प्राप्ति बल का अभाव; मुख्य रूप से कम लोड वाले घटकों (उदाहरण के लिए, सीढ़ियाँ) के लिए उपयोग किया जाता है। उन्हें लोचदार तत्वों के साथ मिलान की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए,एनआरबी) भूकंप के बाद स्थिति बहाल करने के लिए।
2. लोचदार स्लाइडिंग बियरिंग्स:एक स्लाइडिंग परत को लेमिनेटेड रबर बेयरिंग के साथ मिलाएं। रबर की परत छोटी विरूपण लोच प्रदान करती है, जबकि फिसलने वाली परत बड़ी भूकंपीय गति को अलग करती है। घर्षण गुणांक महत्वपूर्ण है {{3}आमतौर पर पीटीएफई {{6}स्टेनलेस स्टील संयोजनों के लिए 0.02–0.12।

2.2 डैंपर

डैम्पर्स पूरकअलगाव बीयरिंगभूकंपीय ऊर्जा को अवशोषित करके और अलगाव परत विस्थापन को सीमित करके। पुस्तक उन्हें आधार पर वर्गीकृत करती हैऊर्जा क्षयतंत्र:

2.2.1हिस्टेरेटिक डैम्पर्स

ऊर्जा का अपव्यय करेंधातुओं के प्लास्टिक विरूपण या घर्षण के माध्यम से:

1. स्टील बार डैम्पर्स: हल्के स्टील के प्लास्टिक विरूपण का उपयोग करें; हिस्टैरिक वक्र धुरी के आकार के होते हैं। उनमें उच्च स्थायित्व होता है लेकिन प्रभाव डालने के लिए बड़े विरूपण की आवश्यकता होती है।
2. लीड डैम्पर्स: सीसे के प्लास्टिक प्रवाह पर भरोसा करें; स्थिर हिस्टेरेटिक विशेषताएं और तापमान के प्रति कम संवेदनशीलता। लीड व्यास को बदलकर उपज बल को समायोज्य किया जाता है।
3. घर्षण डैम्पर्स: संपर्क सतहों के बीच घर्षण का उपयोग करें (उदाहरण के लिए, स्प्रिंग-लोडेड स्टील प्लेटें)। हिस्टेरेटिक वक्र आयताकार होते हैं, जो छोटे - से {{5} मध्यम भूकंपों के लिए उपयुक्त होते हैं।

2.2.2 चिपचिपा डैम्पर्स

तरल पदार्थ या विस्कोइलास्टिक सामग्री के चिपचिपे प्रतिरोध के माध्यम से ऊर्जा का अपव्यय करें:

1. तेल डंपर्स: पिस्टन-सिलेंडर संरचना में द्रव प्रवाह प्रतिरोध का उपयोग करें। अवमंदन बल वेग के समानुपाती होता है। वे लंबी अवधि की भूकंपीय गति के लिए प्रभावी हैं।
2. विस्कोइलास्टिक डैम्पर्स:विस्कोइलास्टिक सामग्री (उदाहरण के लिए, रबर मिश्रण) के कतरनी विरूपण का उपयोग करें। वे छोटी विकृतियों के तहत काम करते हैं, जिससे वे पवन कंपन नियंत्रण और छोटे भूकंपों के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।

पुस्तक की डिज़ाइन विधियाँ जापानी मानकों में निहित हैं, लेकिन वैश्विक अनुप्रयोग के लिए, उनकी तुलना अमेरिकी और यूरोपीय कोड से करना महत्वपूर्ण है। नीचे मुख्य प्रावधानों की तुलना है (एक विस्तृत एक्सेल तालिका अलग से प्रदान की गई है, जिसमें क्लॉज के अंतरों को सूचीबद्ध किया गया है)।

3.1 मौलिक डिजाइन दर्शन

3.2 ग्राउंड मोशन डिज़ाइन करें

1, जापान:

लंबी अवधि के घटकों (3-5 सेकंड की अवधि के साथ अलगाव संरचनाओं के लिए महत्वपूर्ण) पर विचार करते हुए, जमीन की गति को चिह्नित करने के लिए "ऊर्जा स्पेक्ट्रम" (वेग समतुल्य मूल्य) का उपयोग करता है।

द्विदिशीय ग्राउंड मोशन इनपुट पर विचार करने की आवश्यकता है; कुल ऊर्जा NS और EW घटकों का योग है।

2, U.S.:

5% डैम्पिंग के साथ "डिज़ाइन प्रतिक्रिया स्पेक्ट्रम" (एएससीई 7) को अपनाता है; साइट वर्ग (ए-एफ) और भूकंपीय खतरे के स्तर (एस) के लिए समायोजन_{डी एस}, S_D1).

के लिएपृथक्करण संरचनाएँ, समय के इतिहास विश्लेषण के लिए कम से कम 3 ग्राउंड मोशन रिकॉर्ड (2 ऐतिहासिक, 1 सिंथेटिक) अनिवार्य है।

3, यूरोप:

"इलास्टिक डिज़ाइन स्पेक्ट्रम" और "इनैलास्टिक डिज़ाइन स्पेक्ट्रम" को परिभाषित करता है; साइट वर्गीकरण औसत कतरनी तरंग वेग पर आधारित है।

भूकंपीय खतरा क्षेत्र (Z1-Z3) और भवन महत्व वर्ग (I-IV) पर विचार करता है; ग्राउंड मोशन मापदंडों को तदनुसार समायोजित करता है।

3.3 आइसोलेशन डिवाइस प्रदर्शन आवश्यकताएँ

1, लेमिनेटेड रबर बियरिंग्स:

जापान (एआईजे): S_1 > 30 , S_2 > 5 की आवश्यकता है; अधिकतम दीर्घावधि -अवधि का संपीड़न तनाव 15 N/mm² से कम या उसके बराबर; दुर्लभ भूकंपों के तहत कतरनी तनाव 250% से कम या उसके बराबर।

यूएस (फेमा 356): प्रोटोटाइप के लिए चक्रीय लोड परीक्षण अनिवार्य करता है; क्षैतिज कठोरता विचलन ±15% से कम या उसके बराबर; 50 वर्षों की सेवा के लिए स्थायित्व परीक्षण।

यूरोप (यूरोकोड 8): S_1, S_2 निर्दिष्ट करता है; संपीड़न तनाव 20 N/mm² से कम या उसके बराबर; एचडीआरबी के लिए कतरनी तनाव 200% से कम या उसके बराबर।

2, डैंपर:

जापान: डिज़ाइन भूकंपीय इनपुट ऊर्जा के 1.5 गुना से अधिक या उसके बराबर अवमंदन ऊर्जा अवशोषण क्षमता की आवश्यकता है।

अमेरिका: हिस्टेरेटिक डैम्पर्स के लिए, थकान परीक्षण अनिवार्य है (डिज़ाइन विस्थापन पर 200 चक्र से अधिक या उसके बराबर)।

यूरोप: विभिन्न वेगों पर अवमंदन अनुपात और बल {{0} विस्थापन विशेषताओं को सत्यापित करने के लिए गतिशील परीक्षणों की आवश्यकता है।

3.4 संरचनात्मक विश्लेषण विधियाँ

1, जापान:

प्रारंभिक डिज़ाइन के लिए "लिफाफा विश्लेषण" (ऊर्जा संरक्षण पर आधारित सरलीकृत विधि) को बढ़ावा देता है; सत्यापन के लिए समय{{0}इतिहास विश्लेषण का उपयोग करता है।

मरोड़ के लिए, गणना को सरल बनाने के लिए ऊपरी संरचना को एक कठोर शरीर के रूप में मानता है।

2, U.S.:

सभी के लिए इतिहास विश्लेषण के लिए समय की आवश्यकता हैपृथक्करण संरचनाएँ; बिलिनियर या ट्रिलिनियर हिस्टेरेटिक कर्व्स वाले मॉडल अलगाव उपकरण।

ऊंची {{0}ऊंची अलगाव इमारतों के लिए, पी -Δ प्रभाव और उच्च -मोड कंपन पर विचार करना अनिवार्य है।

3, यूरोप:

के लिए समतुल्य रैखिककरण विधि की अनुमति देता हैलोचदार अलगाव संरचनाएं; इसके लिए बेलोचदार समय{{0}इतिहास विश्लेषण की आवश्यकता होती हैबेलोचदार उपकरण.

नरम मिट्टी वाले स्थानों के लिए मृदा संरचना अंतःक्रिया (एसएसआई) विश्लेषण पर जोर देता है।

3.5 निर्माण एवं रखरखाव

1, जापान:

का शत-प्रतिशत निरीक्षण अनिवार्य हैअलगाव बीयरिंग(ऊर्ध्वाधर कठोरता, क्षैतिज कठोरता); भूकंप के बाद के निरीक्षण के लिए केवल दृश्य जांच की आवश्यकता होती है।

अंकन की आवश्यकता हैपृथक इमारतेंअलगाव परत विस्थापन की बाधा को रोकने के लिए।

2, U.S.:

निर्माण के दौरान तीसरे पक्ष के निरीक्षण की आवश्यकता होती है; रखरखाव योजनाओं में वार्षिक दृश्य जांच और 5-वर्षीय विस्तृत परीक्षण शामिल हैं।

3, यूरोप:

स्थायित्व आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है (उदाहरण के लिए, रबर बीयरिंग को ओजोन और तापमान चक्र का विरोध करना चाहिए); 30 वर्षों तक रिकॉर्ड के रखरखाव को अनिवार्य करता है।

के डिज़ाइन के लिए सिफ़ारिशबेस पृथक इमारतेंके लिए एक व्यापक रूपरेखा प्रदान करता हैभूकंपीय अलगाव डिजाइन, उपकरणों, विश्लेषण विधियों और व्यावहारिक मामलों की गहन कवरेज के साथ। जापान, अमेरिका और यूरोप के इंजीनियरों के लिए, पुस्तक प्रदान करती है:

जापानी अलगाव प्रौद्योगिकी में अंतर्दृष्टि (उदाहरण के लिए, उच्च {{3%) और नरम मिट्टी वाले स्थानों के लिए लंबी-अवधि का अलगाव)।

स्थानीय कोड की तुलना और अनुकूलन के लिए एक आधार (उदाहरण के लिए, जापान के ऊर्जा स्पेक्ट्रम को अमेरिकी या यूरोपीय प्रदर्शन आधारित डिज़ाइन में एकीकृत करना)।

सीमा पार परियोजनाओं के लिए मार्गदर्शन, कई मानकों का अनुपालन सुनिश्चित करना।

यह पुस्तक आगे बढ़ने के लिए एक महत्वपूर्ण संसाधन बनी हुई हैभूकंपीय अलगाव अभ्यासविश्व स्तर पर, सैद्धांतिक नवाचार और इंजीनियरिंग अनुप्रयोग को पाटना।