Dispositivo antiviento para edificios con aislamiento sísmico: resuelva el balanceo inducido por el viento para estructuras de aislamiento de base
La tecnología de aislamiento de base protege los edificios de terremotos destructivos mediante la inserción de aisladores flexibles entre la superestructura y los cimientos. Los cojinetes de aislamiento, como los cojinetes de caucho natural LNR, los cojinetes de caucho con plomo LRB y los cojinetes pendulares de fricción FPS, adoptan una rigidez horizontal baja para extender el período estructural y reducir la transmisión de fuerzas sísmicas. Sin embargo, las capas de aislamiento de baja rigidez traen efectos secundarios obvios: bajo fuertes cargas de viento, la capa de aislamiento genera una deriva horizontal involuntaria, provocando un balanceo incómodo para los ocupantes, especialmente en edificios aislados de gran altura y proyectos ubicados en zonas de alta velocidad del viento.
Este conflicto entre la eficiencia del aislamiento sísmico y el desempeño del servicio de carga de viento puede ser resuelto por un profesional.dispositivo antiviento (dispositivo de retención del viento). Es un componente mecánico combinado para capas de aislamiento, ya sea integrado dentro de unidades aislantes o instalado como conjuntos de acero independientes entre los pilares de soporte superiores e inferiores. Proporciona rigidez lateral adicional en condiciones de viento y terremotos menores, y automáticamente cede o libera la restricción cuando la fuerza sísmica excede el umbral de diseño, por lo que la función de aislamiento original no se sacrificará durante terremotos reales.
Mecanismo de trabajo
El dispositivo antiviento opera en dos etapas de trabajo distintas:
1. Carga de viento y etapa de terremoto menor: El dispositivo soporta la fuerza del viento horizontal, proporciona rigidez adicional para limitar el desplazamiento de la capa de aislamiento, suprimir la vibración inducida por el viento y garantizar la comodidad humana. En esta etapa, los aisladores sísmicos mantienen su estado elástico sin excesiva deformación por corte.
2. Etapa de terremoto moderado y mayor: Una vez que la fuerza horizontal supera la fuerza de fluencia o de corte prediseñada, el componente antiviento cede plásticamente o los pasadores de corte se rompen. La función de restricción falla de forma controlada y se libera por completo toda la capacidad de deformación de la capa de aislamiento. Los aisladores restauran sus funciones principales de alargamiento del período, disipación de energía y desplazamiento, protegiendo la superestructura del daño sísmico.
Dos tipos estructurales principales se aplican ampliamente en proyectos globales. El tipo de pasador de seguridad incorpora pasadores de seguridad mecanizados dentro de los cojinetes; Los pasadores se rompen bajo la excitación de un terremoto y necesitan ser reemplazados después de fuertes impactos. El dispositivo antiviento metálico independiente de tipo elástico adopta placas de acero de bajo punto elástico como piezas portadoras de energía, montadas por separado en pilares de aislamiento. Es conveniente para la inspección y el reemplazo después de un terremoto, lo que se convierte en la solución preferida para proyectos de construcción modernos y aislados.
Requisitos técnicos básicos
El dispositivo debe seguir una lógica de diseño estricta para evitar interferir con el rendimiento del aislamiento sísmico. En primer lugar, su capacidad de diseño resistente al viento no deberá ser inferior a la fuerza horizontal total del viento sobre la capa de aislamiento. En segundo lugar, su fuerza de fluencia o de corte debe ser menor que la fuerza de fluencia de los aisladores sísmicos combinados, lo que garantiza que las piezas antiviento fallen antes que los aisladores durante los terremotos. Las pruebas de prototipos a escala real son obligatorias para verificar la curva fuerza-desplazamiento, la fatiga de ciclos bajos y el rendimiento cooperativo con los aisladores. Los productos cumplen con GB/T 51408-2021, con referencia a los requisitos del sistema de gestión de calidad EN 15129 e ISO 9001.
Escenarios de aplicación típicos
Los dispositivos antiviento son necesarios para estos casos de ingeniería:
- Edificios de gran altura con base aislada en regiones de alta velocidad del viento;
- Proyectos que adoptan cojinetes de caucho natural (LNR), que no tienen capacidad autoantiviento;
- Esquemas de aislamiento en los que la fuerza de fluencia de la capa de aislamiento es menor que la fuerza horizontal causada por el viento;
- Importantes edificios públicos, hospitales e instalaciones de salvamento que persiguen tanto la seguridad sísmica como el confort diario.
¿Por qué elegir dispositivos antiviento adecuados?
Algunos diseñadores intentan confiar en los núcleos de plomo de los rodamientos LRB para resistir las cargas del viento. Sin embargo, mejorar la fuerza de fluencia del núcleo de plomo aumentará la rigidez general de la capa de aislamiento y debilitará el efecto de aislamiento sísmico. El uso de dispositivos antiviento dedicados separa técnicamente las funciones de control de carga de viento y aislamiento sísmico. El hardware antiviento se ocupa de las perturbaciones diarias del viento, mientras que los aisladores se centran en la protección contra terremotos. Esta separación logra un equilibrio óptimo entre la comodidad de los ocupantes y la resistencia sísmica estructural.
Para los contratistas e ingenieros estructurales globales, la selección de dispositivos antiviento calificados con informes completos de pruebas de prototipos garantiza un rendimiento confiable para sus proyectos de aislamiento de base en condiciones de múltiples riesgos de viento y terremotos.
