Serranda fluido viscoso (VFD)

Sumulo di fluidi viscosi (VFD)sono dispositivi meccanici progettati per ridurre le vibrazioni strutturali attraverso la dissipazione dell'energia. Operano sul principio della resistenza ai fluidi e sono comunemente usati negli edifici, nei ponti e nelle strutture industriali soggette a carico dinamico come terremoti o vento.
Lo scopo di questo manuale è di fornire informazioni tecniche, operative e di conformità sulla selezione, l'uso e la manutenzione diVfds. Questo documento delinea il principio di lavoro, le specifiche, gli standard e la guida pratica di implementazione.
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Americi fluidi viscosiConverti l'energia cinetica in calore attraverso il movimento di un pistone all'interno di un cilindro riempito con un fluido viscoso. La forza di resistenza generata è proporzionale alla velocità del movimento e può essere modellata da:
F = C × V
Dove:
- f=forze di smorzamento
- C=coefficiente di smorzamento (dipende dalla dimensione dell'orifizio e dalla viscosità del fluido)
- v=velocità relativa di pistone
- =esponente Velocity (in genere da 0,1 a 1,0)
La forza di smorzamento non è lineare e dipende dalla geometria e dalle proprietà dei componenti interni e del fluido di lavoro. Questi dispositivi forniscono smorzamenti supplementari senza rigidità, rendendoli ideali per ridurre la risposta senza alterare il periodo naturale della struttura.
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Componenti chiave:
- Alloggiamento del cilindro: racchiude il fluido di smorzamento
- Assemblaggio del pistone: si sposta all'interno del cilindro per generare pressione
- Orifizi: regolare il flusso del fluido
- Sistema di tenuta: garantisce il contenimento del fluido e impedisce la perdita
- supporti finali: tipicamente coglioni o cuscinetti sferici

Caratteristiche del design:
- Nessuna parte esterna in movimento
- Adatto per uso a lungo termine senza manutenzione
-Design-safe-if fluido, le impostazioni predefinite per lo stato passivo
Applicazioni:
- dissipazione dell'energia sismica
- smorzamento del vento
- Controllo delle vibrazioni pedonali
- Isolamento dei macchinari

Processo di produzione:

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Americi fluidi viscosisono dispositivi ingegnerizzati di precisione su misura per soddisfare una vasta gamma di requisiti di smorzamento strutturale. Di seguito sono riportate le specifiche tecniche generali che si trovano in genere tra i modelli di serranda standard:
4.1 gamme di forza e ictus
• Forza di smorzamento massima: 50 kN - 5.000 kN
• Capacità di corsa: 50 mm - 750 mm (progetti personalizzati disponibili)
• Intervallo di velocità: fino a 3 m/s
• Velocità Exponent (): da 0,1 a 1,0 (sintonizzato per design)
4.2 Condizioni operative
• Temperatura operativa: −40 gradi a +70
• Temperatura di conservazione: -50 gradi a +85
• Adatto per ambienti umidi, marini o corrosivi con rivestimenti opzionali o materiali inossidabili
4.3 pressioni di scoppio e prove
• Pressione di prova: 1,5 × Pressione operativa
• Pressione di scoppio:> 2,5 × Pressione operativa
4.4 Materiali e fluidi
• Alloggiamento: acciaio al carbonio o acciaio inossidabile
• Asta a pistoni: acciaio inossidabile cromato
• Sigilli: soffietti in metallo saldato
• Fluido: olio a base di silicone o sintetico (conforme VV-D-1078)
4.5 Tabella delle specifiche tipiche

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Può essere visto dalla curva di velocità di forza di smorzamento che quando=0.1, quando aumenta la velocità, la forza aumenta leggermente. Quando=2, la situazione è opposta e quando=1 è tra i due casi.
Dalla curva di spostamento della forza di smorzamento, si può vedere che quando=0.1, il ciclo di isteresi è il più grande. Quando=2, è l'opposto e quando=1, è tra le due situazioni.
Pertanto, quando la struttura richiede dissipazione di energia e assorbimento di ammortizzatore, l'indice di velocità viene generalmente selezionato per essere compreso tra 0,2 e 0,8. Quando la struttura richiede distribuzione e trasferimento del carico, l'indice di velocità è selezionato per essere 2.

Gli smorzatori sono caratterizzati da un comportamento non lineare-velocità-velocità con un ritardo di fase minimo. I grafici delle prestazioni sono in genere forniti per ciascun modello. Le metriche tipiche includono:
• Curve Force vs. Velocity (FV)
• FORZE vs. spostamento (FD) isteresi
• Coerenza della forza di smorzamento rispetto alla temperatura
I progetti garantiscono una dissipazione di energia completa con rimbalzo o ritardo minimo. Le curve FV sono sintonizzate modificando le dimensioni dell'orifizio e le proprietà del fluido.
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Americi fluidi viscosiConformare agli standard internazionali di progettazione e test:
6.1 Standard americani
• ASCE/SEI 7-22: carichi minimi di progettazione e criteri associati per edifici e altre strutture (disposizioni sismiche)
• AISC 341-22: disposizioni sismiche per edifici in acciaio strutturale
• ASTM A370 / E2126: metodi di test meccanici per dispositivi strutturali
• ICC-ES AC156 / AC494: criteri di accettazione per dispositivi di smorzamento non strutturali e strutturali
• OSHPD OSP: conformità sismica in California
6.2 Standard europei
• EN 15129: 2018: dispositivi antisismici
• EN 1998-1 (Eurocode 8): progettazione sismica degli edifici
• ETAG 001 / EAD: documenti di valutazione europea per i prodotti di costruzione
• Marcatura CE: la riunione dei prodotti EN deve essere conforme alla dichiarazione di prestazione CE
6.3 Standard cinesi
• GB/T 24338.1–2009: specifica di progettazione per gli smorzatori viscosi
• JGJ/T 209-2010: codice per la progettazione sismica dei sistemi di dissipazione di isolamento e energia
• JT/T 926-2014: Specifiche per i dispositivi di smorzamento del ponte autostradale
• GB 50011-2022: codice per la progettazione sismica degli edifici
Tutti i dispositivi devono essere testati per protocolli GB e EN, tra cui stabilità di affaticamento e temperatura a basso ciclo.
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Gli smorzatori possono essere installati in varie disposizioni di rinforzo o isolamento:
• Bracciatura Chevron: montato in configurazioni di turno V invertite
• Bracciatura diagonale: posizionata all'interno di un singolo Bay strutturale
• Sumulo di isolamento di base: installato tra struttura e fondazione
• Furrellello e collegamenti: collegamento dei sistemi di mura del core

Ogni configurazione richiede montaggi di Clevis bloccati e allineamento assiale per garantire un movimento senza restrizioni. I cuscinetti sferici ospitano tolleranze di rotazione.

Suggerimenti per l'installazione:
• Evitare il disallineamento o la flessione dell'asta del pistone
• Verificare la rigidità del pin e la lubrificazione del cuscinetto
• Test di pressione post-installazione se specificato

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• Ogni unità testata per prestazioni fino al 100% di corsa e velocità
• Durabilità ciclica: oltre 100 milioni di cicli
• I test di fabbrica includono:
o Test di scoppio idrostatico
o Test dinamici su vasta scala (rampa di velocità)
o Rilevamento delle perdite
o Calibrazione della forza con tolleranza ± 5%
La produzione in genere segue i protocolli ISO 9001 o AS9100. Documentazione Fat e SAT disponibile.

Report sui test di tipo e report di test emessi dalla terza parte

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• Manutenzione: esente da manutenzione in servizio standard; Nessuna lubrificazione richiesta
• Resistenza al fuoco: fluido in silicone classificato per temperature elevate; Le guarnizioni in metallo sono a prova di fuoco
• Fattori di sicurezza: tipicamente progettato con margine di sicurezza 2,0 × per la pressione dinamica
L'ispezione è raccomandata dopo eventi sismici o a intervalli di 10 anni.
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Le applicazioni includono:
• Retrofit sismico del patrimonio e infrastruttura critica
• Controllo delle vibrazioni in torri, branchi e stadi
• Aumentare il vento negli edifici Supertall
Caso studio:

Una grande passerella che presenta vibrazioni indotte dai pedoni è stato adattato con 40 smorzatori di kN. Le misurazioni post-installazione hanno mostrato una riduzione dell'accelerazione del picco del 95% e l'eliminazione delle oscillazioni risonanti.
Un altro esempio include ospedali isolati da base che utilizzano smorzatori per ridurre al minimo la risposta strutturale durante i terremoti, consentendo la piena operabilità post-evento.
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