Az acél lengéscsillapító rendszerek biztonságosabbá tehetik a magas épületeket földrengések idején, és csökkenthetik a szél{0}}ingadozását- anélkül, hogy értékes alapterületet emésztenek fel.
Ahogy a városok terjeszkednek és a globális ingatlanárak tovább emelkednek, a fejlesztők egyre gyakrabban építenek magasabb, karcsúbb és könnyebb szerkezeteket. A magas-költségű piacokon, mint például London, Hongkong, New York, Torontó, Wellington és Manila, továbbra is erős a kereslet a központi üzleti negyedekben való lakhatás és munka iránt, -ez a tendencia a magas-építések felé terelődik.
A modern építési módszerek lehetővé teszik, hogy a felhőkarcolók egyre keskenyebb lábnyomokon emelkedjenek fel, karcsú építészeti profilokat hozva létre. Noha ezek a karcsú tornyok kielégítik az elhelyezési igényeket, érzékenyebbek a szél{1}}mozgásra is.
"Ez a kilengés a magasabb szinteken jobban észrevehető" - magyarázza Michael Montgomery, a Kinetica Dynamics műszaki igazgatója és ügyvezető igazgatója. "Bár nem jelent biztonsági kockázatot, utazási betegséget okozhat az utasokban. Ezért a fejlesztők egyre gyakrabban kérik a mérnököket, hogy fejlesszenek ki lengéscsillapítókat, amelyek csökkentik ezt a mozgást."
Kihívás a hagyományos lengéscsillapítókkal
Jelenleg két népszerű lengéscsillapítót szerelnek fel az épületek tetejére: hangolt tömegcsillapítók (rezgéselnyelő mechanikus rendszerek) és víz-tartály csillapítók (amelyek hozzáadott tömeggel ellensúlyozzák a kilengést).
Both solutions are bulky-often exceeding two full floors (>100 m²). A föld-korlátozott, nagy-értékű városi piacokon ez a térbeli költség jelentős.
Acél{0}}integrált megoldás: viszkoelasztikus tengelykapcsoló csillapítók (VCD)
E korlátozások megoldása érdekében a torontói{0}}központú Kinetica Dynamics az anyaggyártó 3M-mel és az acélgyártó Nippon Steel & Sumitomo Metal Engineeringgel együttműködve olyan csillapítót fejlesztett ki, amely elnyomja a szél-ingadozását és a szeizmikus vibrációt anélkül, hogy prémium alapterületet foglalna el.
Az újonnan kifejlesztett Viscoelastic Coupling Damper (VCD) a 3M viszkoelasztikus polimer technológiáját használja, -kihasználva a nyírási ellenállást, a húzódásállóságot és a rugalmas memóriatulajdonságokat, -elhelyezve a nagyszilárdságú szerkezeti acél (SM490A / Q345 egyenértékű) rétegei között.
A Nippon Steel & Sumitomo Metal Engineering úgy tervezte meg a VCD-modult, hogy több viszkoelasztikus réteget laminált a szerkezeti szénacél lemezek közé, így egy kompakt, nagy teljesítményű csillapító egységet hozott létre.
Egyszerű telepítés szabványos acél alkatrészekkel
Ezeket a modulokat a helyszínre szállítják, és közvetlenül a felhőkarcoló vasbeton szerkezetébe öntik a szabványos szerkezeti acélszelvények mellé (Q235/Q345). A „beágyazásokat” a helyi acélgyártók gyártják egyszerű zsaluzattal tűrésvédőként, majd a végső összeszerelés során nagyszilárdságú acélcsavarokkal (A490 / 50CrVA-nak megfelelő) rögzítik.
"Ez azt jelenti, hogy a fővállalkozók speciális csapatok nélkül telepíthetik a VCD-ket" - magyarázza Montgomery. "A helyben gyártott szabványos szerkezeti acélszelvények beágyazásként történő felhasználása egyszerűvé és méretezhetővé teszi a folyamatot."
A Torontói Egyetemen végzett nyolc éves fejlesztés és tesztelés során a Kinetica Dynamics, a 3M és a Nippon Steel fejlett VCD technológiát fejlesztett ki a magas -magasságú vasbeton alkalmazásokhoz-, és az elterjedése világszerte felgyorsul.
A szigorú tesztelés igazolja a teljesítményt
A VCD-tesztelési protokollok teljes-léptékű lengéscsillapító-próbákat tartalmaztak az acél szubsztrátum és a viszkoelasztikus polimer teljesítményének ellenőrzésére, megerősítve a csillapítás hatékonyságát és a hosszú távú robusztusságot. Az eredmények azt mutatták, hogy a hagyományos szerkezeti rendszerekhez képest jelentősen jobb csillapítási teljesítmény,-legyen az általános szél/szeizmikus események vagy szélsőséges forgatókönyvek, például hurrikánok és nagy földrengések esetén.
"Éveket töltöttünk e VCD-k kutatásával és átfogó tesztelésével" - jegyzi meg Montgomery. "A VCD modul szabványos japán SM490A szerkezeti acélból készül, 3M viszkoelasztikus polimerrel, -nagyon tartós kombinációval."
"A tesztelés során azt találtuk, hogy a csappantyú jobban teljesít az acél és a polimer közötti további ragasztórétegek nélkül. A rögzítőcsavarok szabványos japán A490 hatlapú szerkezeti acélcsavarok, amelyek kivételes szorítóerőt biztosítanak."
Stratégiai elhelyezés a maximális védelem érdekében
A csappantyúk elosztása és elhelyezése a torony körül a szerkezeti és szeizmikus tervezéstől függ. A nagy-szeizmikus régiókban a VCD-k nemcsak a vibráció intenzitását csökkentik, hanem minimalizálják az eseményeket{2}} követő javítási igényeket is.
"Ha a VCD kapacitását előre meghatározott terhelési küszöbökhöz tervezték, a csatlakozóelemek "szerkezeti biztosítékként"- működnek, és megvédik a szomszédos szerkezeti elemeket a sérülésektől" - teszi hozzá Montgomery. "Egy jelentősebb szeizmikus esemény után csak ezeket a biztosítékokat kell ellenőrizni és esetlegesen cserélni, -hogy egyszerűsítse a helyreállítást."
Valós{0}}telepítések
A Kinetica Dynamics, a 3M és a Nippon Steel már jelentős fejlesztésekben alkalmazta a VCD technológiát erős-szél- és{2}}szeizmikus zónákban:
- Central Park Tower, Manila: Két torony (267 m és 217 m) tájfun{2}}veszélyes régióban, kilométerre a főbb törésvonalaktól. Minden torony 32 VCD-t tartalmaz,{5}} amelyek hatékonyan csillapítják a szél és a szeizmikus terheléseket az egész szerkezetben.
- Y+C Condominiums, Toronto: 62 emeletes fejlesztés, 42 VCD-vel, amelyek helyettesítik a hagyományos acél csatlakozógerendákat az épület központi magjában.
Miért elengedhetetlen az acél a VCD teljesítményéhez?
A VCD technológia sikere a pontos anyagválasztáson múlik:
| Összetevő | Anyagspecifikáció | Funkció |
| Modul ház | SM490A / Q345 szerkezeti szénacél | Szerkezeti integritást, hegeszthetőséget és fáradásállóságot biztosít |
| Csatlakozó csavarok | A490 / 50CrVA ötvözött acél | Nagy szorítóerőt és ciklikus terhelési ellenállást biztosít |
| Beágyazási szakaszok | Q235/Q345 szerkezeti acél profilok | Lehetővé teszi a zökkenőmentes integrációt a helyi betonépítéssel |
| Korrózióvédelem | Cink{0}}dús bevonat vagy 304/316L-es rozsdamentes hardver | Hosszú távú{0}}tartósságot biztosít párás vagy tengerparti környezetben |
>Anyagválasztási betekintés: szeizmikus csillapításhoz és magas{0}}magasságú szerkezeti alkalmazásokhoz, amelyek kifáradásállóságot, hegeszthetőséget és életciklus-tartósságot igényelnek:
- Szerkezeti szénacél (Q235/Q345/Q355 / SM490A / ASTM A572): Ideális csappantyúházakhoz, beépítésekhez és keretekhez
- Ötvözött acélcsavarok (A490/50CrVA/42CrMo): nélkülözhetetlen a nagy-szorító-erejű csatlakozásokhoz dinamikus terhelés esetén
- Rozsdamentes acél (304/316L): A part menti vagy magas páratartalmú környezetben való hardverhez ajánlott
- Minden minőség támogatja az EN 10204 3.1 malomtanúsítványt, az egyedi darabolást és az export-kész csomagolást a globális projektekhez.
Ahogy a felhőkarcolók egyre inkább a városi élet és munka kedvelt megoldásává válnak, az acél{0}}beépített csillapítási technológia, mint például a VCD, erőteljes kombinációt kínál: fokozott biztonság, jobb utaskényelem és maximalizált bérelhető terület. A növekedési potenciál jelentős.
Szerkezeti szénacélra, ötvözött acélcsavarokra vagy korrózióálló -rozsdamentes acélra van szüksége szeizmikus csillapításhoz,-magas építéshez vagy ipari alkalmazásokhoz?
>A Jiangsu Cunrui szénacélt (Q235/Q345/Q355/SM490A), ötvözött acélt (50CrVA/30Mn2/42CrMo/A490) és rozsdamentes acélt (304/316L/310S/2205) szállít tányérokba, rudacskákba és rudacskákba, űrlapok-teljes malomtanúsítvánnyal (EN 10204 3.1), precíziós feldolgozással és export-logisztikai támogatással.