15-EN15129 Klausul 6: Perangkat Ketergantungan Perpindahan (DDD) – Standar dan Produk Khas

1. Ruang Lingkup dan Definisi

Klausul 6 mengatur dua kategori utamaDD: perangkat linier (LD) dan perangkat nonlinier (NLD). Fitur penentu utama dariDDadalah bahwa mereka tidak memikul beban vertikal. Selain itu,tekuk-kawat penahan(BRB) yang memberikan redaman tambahan di dalam struktur secara eksplisit diklasifikasikan sebagaiDD. Informasi teknis tambahan tentangDDtersedia di Lampiran D EN15129.

Perangkat ini secara eksklusif ditujukan untuk struktur di wilayah seismik yang mematuhi seri EN 1998, dengan tujuan utama meningkatkan ketahanan struktural dengan mengatur perilaku dinamis dan menghilangkan energi seismik, sehingga bekerja secara sinergis dengan sistem perlindungan seismik secara keseluruhan.

2. KlasifikasiDD

Perangkat Linier (LD): Ditandai dengan perilaku mekanis linier atau kuasi-linier, LD digunakan untuk mengoptimalkan sifat dinamis struktural. Kemampuan nonlinier dan disipasi energinya yang kecil dirancang agar kompatibel dengan pemodelan struktur linier, memastikan kesederhanaan dan akurasi dalam analisis teknik.

Perangkat Nonlinier (NLD): Dengan menunjukkan perilaku nonlinier yang kuat, NLD meningkatkan kinerja dinamis struktural dengan memperkenalkan nonlinier dan/atau disipasi energi yang signifikan. Karena respon mekanisnya yang kompleks, maka gempa tersebut harus sepenuhnya dimasukkan ke dalam pemodelan struktur nonlinier untuk memastikan desain seismik yang andal.

3. Persyaratan Kinerja dan Kepatuhan Utama

Klausul 6 menetapkan kriteria kinerja yang ketat untuk memastikannyaDDkeandalan dalam kondisi seismik:

Perpindahan dan Ketahanan Beban: DDharus tahan terhadap batas perpindahan atau beban yang ditentukan (mana yang dicapai terlebih dahulu), dengan faktor keamanan minimum ( ) sebesar 1,1. Untuk komponen yang diintegrasikan ke dalam sistem isolasi, faktor-faktor ini disesuaikan agar selaras dengan kapasitas perpindahan perangkat isolasi (lihat Klausul 8 EN15129).

Gaya-Kurva Perpindahan:Kurva tidak boleh menunjukkan tren menurun ketika perpindahan atau beban mencapai batas desain yang ditentukan, sehingga memastikan kapasitas dukung beban-yang stabil selama kejadian seismik.

Stabilitas Siklik:Kekakuan efektif dan redaman efektifDDharus tetap stabil di seluruh siklus. Untuk siklus i Lebih besar dari atau sama dengan 2, penyimpangan dari siklus ke-3 (titik acuan untuk kinerja stabil) tidak boleh melebihi 10%.

Perpindahan Residu:Berdasarkan aksi seismik keadaan batas kemampuan servis (SLS), perpindahan sisa gaya nol harus diminimalkan (disarankan sebesar 5% dari perpindahan desain atau setidaknya 10 mm, mana saja yang lebih besar), sehingga mengurangi kerusakan struktural dan biaya perbaikan pasca gempa bumi.

4. Persyaratan Bahan dan Pengujian

Bahan untukDDdikategorikan menjadi "bahan inti" (penting untuk kinerja seismik siklik) dan "bahan struktural" (untuk fungsi-penahan beban). Bahan inti seperti elastomer, baja, dan paduan memori bentuk (SMA) harus memenuhi standar ketat Eropa:

Elastomer: Elastomer-peredaman rendah dan-peredaman tinggi harus memenuhi persyaratan masing-masing dalam Tabel 10 dan 11 Klausul 8, dengan kekuatan ikatan yang terverifikasi pada substrat.

Baja: Harus sesuai dengan standar seri EN 10025, EN 10083, atau EN 10088, memastikan keuletan dan ketahanan lelah.

Bahan Khusus (misalnya SMA): Harus memenuhi standar Eropa yang ada, dengan pengujian tambahan untuk karakteristik transformasi fasa, kinerja siklik, dan kemampuan beradaptasi terhadap suhu.

Pengujian merupakan landasan Klausul 6, termasuk pengujian jenis material, pengujian kontrol produksi pabrik (FPC), pengujian jenis perangkat, dan pengujian pra-instalasi. Pengujian jenis diperlukan ketika ada perubahan pada geometri perangkat, material, atau sistem koneksi, sedangkan pengujian FPC (laju pengambilan sampel Lebih besar dari atau sama dengan 2%) memastikan kinerja yang konsisten dalam produksi massal.

DDproduk ini banyak digunakan dalam teknik seismik Eropa dan Amerika, dengan aplikasi berbeda berdasarkan karakteristik linier atau nonliniernya. Di bawah ini adalah ringkasan produk utama, fitur inti, dan kasus penggunaan umum:

1. Perangkat Linier (LD)

LD ideal untuk proyek yang memerlukan pemodelan struktur linier, menawarkan penyesuaian kekakuan yang stabil dengan disipasi energi nonlinier yang minimal. Jenis yang umum meliputi:

Peredam Logam Linier

Fitur Inti:Diproduksi dari baja karbon atau baja-paduan rendah, peredam ini menunjukkan perilaku perpindahan-gaya linier-ideal tanpa tahap luluh yang signifikan. Mereka mengandalkan deformasi elastis untuk menyesuaikan periode alami struktural, dengan kemampuan disipasi energi yang lemah.

Aplikasi:Cocok untuk struktur rangka berukuran kecil hingga sedang-yang memerlukan pengoptimalan properti dinamis dengan kebutuhan disipasi energi tambahan yang rendah, seperti retrofit seismik pada bangunan industri yang ada.

Ikhtisar Kepatuhan: Bahan harus memenuhi standar EN 10025, dengan stabilitas siklik diverifikasi melalui pengujian tipe.

LinierPeredam Viskoelastik

Fitur Inti:Memanfaatkan elastomer-peredaman rendah (sesuai dengan Tabel 10 Klausul 8), peredam ini menawarkan karakteristik redaman kuasi-linier dan kekakuan efektif yang stabil. Mereka menggabungkan penyesuaian kekakuan dengan disipasi energi ringan, kompatibel dengan pemodelan dinamis linier.

Aplikasi:Ideal untuk dinding tirai, fondasi peralatan, dan komponen penyesuaian kekakuan tambahan pada bangunan yang terletak di zona seismik sedang dengan kondisi suhu stabil.

Ikhtisar Kepatuhan:Pengujian geser dinamis diperlukan untuk memverifikasi kinerja, dengan penyimpangan parameter material (karena pasokan, suhu, dll.) memenuhi batas pada Tabel 4 dari Klausul 6.

Beban-BantalanTekuk-Kawat Gigi Tertahan (BRB)

Fitur Inti:Diklasifikasikan sebagaiDDmemberikan redaman tambahan, iniBRBmemprioritaskan karakteristik bantalan-beban dan kekakuan linier dengan disipasi energi yang lemah. Material intinya adalah baja berkekuatan tinggi-(EN 10083), dan selongsongnya mencegah tekuk inti untuk memastikan tegangan dan kapasitas kompresi yang konsisten.

Aplikasi:Sistem penahan gaya-lateral pada rangka baja bertingkat tinggi dan struktur spasial bentang besar, yang memerlukan kapasitas dukung beban dan pengoptimalan properti dinamis.

Ikhtisar Kepatuhan: Pengujian tipe harus mencakup sistem sambungan, dengan perpindahan sisa yang memenuhi persyaratan SLS.

2. Perangkat Nonlinier (NLD)

NLD sangat penting untuk wilayah-seismik-intensitas tinggi, memanfaatkan nonlinier yang kuat untuk menghilangkan energi seismik yang signifikan. Mereka memerlukan pemodelan struktur nonlinier dan tersedia dalam berbagai konfigurasi:

Peredam Hasil Logam

Fitur Inti:Dibuat dari baja dengan hasil{0}}rendah (misalnya, LY100, LY160, LY225) dengan kekuatan luluh rendah dan keuletan tinggi. Kurva perpindahan gaya-menunjukkan perilaku bilinear yang berbeda, dengan kekakuan pasca-hasil yang stabil dan disipasi energi siklik yang sangat baik.

Subtipe: Jenis-geser, jenis-pembengkokan, Danaksial-penghasil peredam,Dapat beradaptasi dengan ruang instalasi dan kebutuhan gaya yang berbeda.

Aplikasi:Desain seismik bangunan baru dan retrofit bangunan yang sudah ada, khususnya di zona-intensitas gempa-tinggi untuk struktur rangka dan dinding geser.

Ikhtisar Kepatuhan:Bahan memerlukan tegangan monotonik dan pengujian kinerja siklik. Setelah penuaan dipercepat (14 hari pada suhu 70 derajat), perubahan kinerja tidak boleh melebihi 20%.

Peredam Gesekan

Fitur Inti: Disipasi energidicapai melalui geseran relatif antara permukaan kontak, dengan kurva perpindahan gaya histeretik persegi panjang-(nonlinier kuat). Koefisien gesekannya stabil, dandisipasi energiberhubungan langsung dengan amplitudo perpindahan. Mereka tidak bergantung pada hasil material, memastikan masa pakai yang lama dan perawatan yang minimal.

Subtipe: Jenis pelat-, tipe silinder-, Danperedam gesekan bola, cocok untuk persyaratan perpindahan multi-arah.

Aplikasi:Jembatan-bentang panjang, stadion-bentang besar, bangunan-bertingkat tinggi, dan proyek lainnya dengan kebutuhan perpindahan yang besar. Ideal untuk skenario yang memerlukan disipasi energi stabil jangka panjang dan pemeliharaan yang rendah, seperti fasilitas tambahan pembangkit listrik tenaga nuklir.

Ikhtisar Kepatuhan:Pengujian gesekan{0}}jangka panjang diperlukan untuk memverifikasi stabilitas keausan. Rasio batas atas dan bawah sifat material komponen logam tidak boleh melebihi 1,4.

Perpindahan-Peredam yang Diperkuat

Fitur Inti:Mengintegrasikan mekanisme amplifikasi mekanis (misalnya, sakelar, gunting, roda gigi), peredam ini memperkuat perpindahan struktural kecil (3–4 kali) untuk meningkatkandisipasi energiefisiensi dalam{0}}skenario deformasi kecil, menunjukkan nonlinier yang kuat.

Prinsip Kerja:Penahan pengalih, rangka gunting, atau mekanisme-rak roda gigi memperkuat perpindahan antar-lantai, meneruskan perpindahan yang diperkuat ke elemen peredam internal (misalnya,-inti baja berkekuatan rendah, komponen gesekan) untuk mencapai "perpindahan kecil, disipasi energi besar".

Aplikasi:Struktur dengan deformasi lateral kecil, seperti struktur dinding geser, struktur tabung, dan pabrik industri kaku. Juga cocok untuk proyek yang membutuhkan disipasi energi yang cukup saat terjadi gempa kecil.

Ikhtisar Kepatuhan: Kekuatan dan stabilitas mekanisme amplifikasi harus diverifikasi. Diperlukan pengujian siklik pada perpindahan maksimum 25%, 50%, dan 100%.

Peredam Paduan Memori Bentuk (SMA).

Fitur Inti:Dengan memanfaatkan paduan memori bentuk (misalnya, paduan Ni-Ti), peredam ini menghilangkan energi dan mencapai pemusatan diri-melalui transformasi fase (martensit ke austenit). Kurva perpindahan gaya-menunjukkan perilaku histeretik nonlinier dengan perpindahan sisa yang minimal.

Prinsip Kerja:Selama gempa bumi, kabel/batang SMA mengalami deformasi plastis (transformasi martensit) menjadimembuang energi. Pasca-gempa bumi, material secara otomatis kembali ke bentuk aslinya melalui pembalikan fase, sehingga secara signifikan mengurangi perpindahan sisa struktural.

Aplikasi:Bangunan bersejarah (yang hanya memerlukan sedikit-kerusakan pascagempa bumi), pabrik peralatan presisi, dan sambungan ekspansi jembatan. Ideal untuk proyek yang memprioritaskan disipasi energi dan kemampuan-berpusat pada diri sendiri.

Ikhtisar Kepatuhan: Pengujian karakteristik transformasi fasa (DSC), kegagalan tarik monotonik, dan kinerja siklik diperlukan, yang mencakup rentang suhu layanan dan laju regangan. Bahan harus memenuhi standar Eropa yang ada.

Penyelarasan Standar:MemastikanDDproduk mematuhi EN15129 Klausul 6 dan standar seismik lokal (misalnya, Eurocode 8 di Eropa, ASCE 7 di Amerika Serikat) untuk-proyek lintas batas.

Kompatibilitas Pemodelan:Pilih LD untuk pemodelan struktur linier dan NLD untuk pemodelan nonlinier guna memastikan analisis respons seismik yang akurat.

Jaminan Kualitas:Prioritaskan produk dengan sertifikat pengujian tipe lengkap dan proses FPC yang ketat untuk menjamin konsistensi kinerja dalam produksi massal.

Kekhususan Aplikasi:Cocokkan jenis DDD dengan karakteristik struktural (misalnya, kebutuhan perpindahan, kekakuan) dan kondisi lingkungan (misalnya suhu, risiko korosi) untuk mengoptimalkan kinerja seismik.