SAVREMENI PRISTUP ASEIZMIČKOM PROJEKTOVANJU KONSTRUKCIJA … · opterećenje, pri kome konstrukcija gubi stabilnost. U analizi se sve više koristi nelinearna vezi između napona

MATERIJALI I KONSTRUKCIJE 49 (2006) 3-4 (21-34) 21

SAVREMENI PRISTUP ASEIZMIČKOM PROJEKTOVANJU KONSTRUKCIJA -PRIMENA BAZNE IZOLACIJE KOD MOSTOVA

Milutin VUČINIĆ Radomir FOLIĆ Danilo RISTIĆ

ORIGINALNI NAUČNI RAD

UDK: 624.21.042.7.001.18 = 861

1. UVOD

Kod projektovanja objekata u seizmičkim područjima, neophodno je predvideti veličinu najvećih vibracija kojima konstrukcija može biti izložena tokom eksploatacionog veka. Dejstvo zemljotresa na objekte mora se posmatrati u vezi sa tri grupe parametara, koji se odnose na: vibracije tla, vibracije same konstrukcije i na uslove njihovog skupnog vibriranja. Ovi parametri imaju svoje fizičke osobenosti, pa je teško precizno rešenje zadatka odgovora objekta na seizmička dejstva. Zbog toga je potrebno proceniti uticaje pojedinih faktora bitnih za određivanje seizmičkih dejstava na objekte [19].

Zemljotres po svojoj prirodi je stohastička pojava, teško predvidiv, kako sa aspekta vremena nastajanja tako i u pogledu njegovog intenziteta i frekventnog sastava. On zavisi od niza geofizičkih i drugih parametara globalnog ili lokalnog karaktera. Praćen je iznenadnim oslobađanjem energije koje se javlja kao vibracioni proces, čija manifestacija na površini zemlje može biti veoma različita i zavisi od više parametara kao što su: mehanizmi oslobođene energije iz žarišta, karakteristika sredine kroz koju prolaze seizmički talasi, vremena trajanja, i slično. To je razlog što nije moguće formulisati model kojim bi se precizno opisao vibracioni proces koji nastaje usled dejstvo zemljotresa. Zbog toga se za ocenu dinamičkih efekata, najčešće koristi statistička obrada većeg broja akcelerograma i spektralne krive koje se na osnovu njih dobijaju ili zadaju u tehničkim propisima i preporukama za projektovanje seizmički otpornih konstrukcija.

Adrese autora: Dr Milutin Vučinić, dipl.inž.građ., Republički zavod za urbanizam i projektovanje, Podgorica Dr Radomir Folić, dipl.inž.građ., redovni profesor Fakulteta tehničkih nauka u Novom Sadu i redovni član Jugosloven-ske inženjerske akademije Dr Danilo Ristić, dipl.inž.građ., redovni profesor Instituta za zemljotresno inženjerstvo i inženjersku seizmologiju, Univerziteta "Sv. Kiril i Metodij'' u Skoplju, Makedonija

S obzirom na to da se za proces zemljotresnih kretanja ne može odrediti zavisnost promene njegovih karakteristika u zavisnosti od vremena, zemljotres predstavlja nedeterministički proces. To uslovljava da se on tretira kao stohastički proces sa različitim karakteristikama. Stohastički procesi se, uglavnom, dele na: stacionarne i nestacionarne. Pošto zemljotresi traju kratko oni se posmatraju kao nestacionarni slučajni proces. Nestacionarnost zemljotresnog procesa, uglavnom, može se razmatrati u amplitudnom i frekventnom domenu. Nestacionarnost je izraženija kod zemljotresa sa kraćim trajanjem. Samo se zemljotresi sa veoma dugim trajanjem mogu tretirati i kao moćan stacionarni proces. I pored pokušaja da se frekventna nestacionarnost zemljotresnih procesa opiše to predstavlja ozbiljan problem. To uslovljava konstituisanje novih principa projektovanja konstrukcija, posebno za objekte od vitalnog značaja. U tom smislu pored poznavanja fenomena zemljotresnih pokreta, potrebno je i poznavanje ponašanja materijala i konstrukcije objekta.

Pošto se polazi od toga da pojava zemljotresa moguća u toku eksploatacionog veka građevine, projektant je suočen sa delikatnim zadatkom da objekte projektuje na dejstva čije karakteristike je teško opisati. U tom smislu koriste se zapisi dogođenih zemljotresa na konkretnoj lokaciji, ako postoje. U nedostatku takvih podataka prognoziraju se karakteristike zemljotresa i na osnovu njih se generišu veštački zemljotresi kao ulazni podaci za dinamičku analizu konstrukcija. Objekat se projektuje za određeni intenzitet, vreme trajanja i druge karakteristike zemljotresa. Ako se dogodi zemljotres sličan pretpostavljenom za koji je projektovan, odgovor konstrukcije biće sličan očekivanom, tj. dobijenom dinamičkom analizom. U slučaju većeg odstupanja u odnosu na pretpostavljene karakteristike zemljotresa, javlja se odstupanje i u ponašanju objekta. Pri tome ne postoji mogućnost da se objekat prilagodi iznenadnom zemljotresnom dejstvu, te konstrukcija ima pasivnu funkciju.

U novije vreme čine se napori da se konstrukciji omogući prilagođavanje i osposobljavanje da tokom trajanja zemljotresa imaju aktivnu funkciju. Takvi


konstruktivni sistemi se nazivaju aktivno kontrolisani i predstavljaju sisteme budućnosti, sa malim faktorom iznenađenja. Poslednjih godina u porastu je zaštita konstrukcija korišćenjem pasivnih, aktivnih i hibridnih (poluaktivnih) sistema. Pasivni sistemi ne koriste dodatnu spoljnu energiju, a aktivno kontrolisane sisteme koji uslovljavaju dodatnu spoljnu energiju. Rešenja koja koriste oba sistema aktivni i pasivni nazivaju se hibridni sistemi [8].

Dosadašnja praksa aseizmičkog projektovanja i građenja konstrukcija zasnivala se na tzv. konvencionalnom pristupu koje polazi od načela da konstrukcija jednom povoljnom kombinacijom nosivosti, krutosti i kapacitetom disipacije energije podnese delovanje zemljotresa bez rušenja ili velikih šteta. Savremeni materijali od kojih se grade građevinski objekti najčešće su to čelik i beton imaju svojstvo elastičnosti samo do određenog intenziteta opterećenja, a iza te granice ponašanje ovih materijala je nelinearno praćeno trajnim deformacijama. Da bi se obezbedila potrebna sigurnost neophodno je utvrditi opterećenje pri kome dolazi do pojave plastičnih deformacija i granično opterećenje, pri kome konstrukcija gubi stabilnost. U analizi se sve više koristi nelinearna vezi između napona i deformacija, pri opterećenju i rasterećenju, sa pojavom zaostalih deformacija.

Plastična deformacija definiše se uslovima tečenja, a ponašanje nakon pojave tečenja se karakteriše redukcijom krutosti materijala. Da bi konstrukcija u celini, odnosno njeni elementi mogli „raditi“ u plastičnom području treba osigurati dovoljnu duktilnost koja je ustvari mera za sposobnost postelastičnog deformisanja [14]. Poznato je da duktilne konstrukcije imaju svojstvo transformacije i trošenja kinetičke energije unete u konstrukciju histerezisnim prigušenjem. Zbog toga se kod dinamički opterećenih konstrukcija veoma značajno obezbediti sposobnost apsorpcije energije unete zemljotresom. Da bi se to ostvarilo konstrukcija mora biti projektovana tako da pri jakom zemljotresu mnogi elementi rade u plastičnom području i da pri tome trpe oštećenja.

Kriterijumi nivoa oštećenja koji se mogu prihvatiti većinom su ekonomske prirode, tako da je iz tih razloga neracionalno projektovati objekte da se za slučaj izloženosti zemljotresu elastično ponašaju. Zato je opšte prihvaćen koncept proračuna konstrukcija na reducirane sile zemljotresa, pod uslovom da je konstrukcija duktilna i konceptualno dobro projektovana [7]. Kao rezultat boljeg modeliranja samog vibriranja tla izazvanog zemljotresom, iznalaženja odgovora konstrukcije, razumevanja uloge duktilnosti, disipacije energije mogućnosti primene tačnijih metoda analize konstrukcija i boljeg oblikovanja detalja, posljednjih pedeset godina postignut je značajan napredak u razumevanju fenomena zemljotresa. Tome su doprinela i iskustva stečena pregledom objekata posle dogođenih zemljotresa. I pored toga još uvek se, pri projektovanju seizmički otpornih konstrukcija, zbog složenosti problema koriste pretežno deterministički postupci [5].

Poznato je da se je za vibracije u elastičnom području disipacija energije zanemarljiva, a pri velikim naponima u plastičnom području velika (duktilne konstrukcije) znatno veća. Ustvari, zemljotres pre svega

predstavlja proces transmisije, apsorpcije i disipacije energije i da se objekti pretežno ruše zbog velike ulazne energije, koja ne može da bude apsorbovana i disipirana preko rada konstrukcije i njenih sekundarnih elemenata, što je dovelo do nove filozofije za zaštitu konstrukcija od seizmičkih dejstava. Ona se sastoji u razvoju metoda čija je osnova iznalaženje mogućnosti modifikovanja i redukovanja seizmičkog dejstva na konstrukcije. Za modifikovanje i redukovanje ulazne pobude koristi se seizmička izolacija konstrukcije, što je predmet posebnih skupova a i svih značajnih skupova posvećenih zemljotresnom inženjerstvu [1] i [2], čemu su posvećena i uvodna izlaganja, kao npr. [3]. To se postiže primenom posebnih elemenata za izolaciju i apsorpciju energije i elemenata za kontrolu vibracija koji se ugrađuju u samu konstrukciju i/ili njenu podlogu. Izolacija koja se, najčešće, postavlja između temelja i konstrukcije sprečava prenos kretanja sa tla na konstrukciju, tj. sprečava spregnute vibracije tla i konstrukcije. Fleksibilnost konstrukcije obezbeđuje se i klizanjem ili trenjem površina između temelja i osnove konstrukcije [9]. Upotrebljavaju se i seizmičke veze su graničnici preko kojih se deo ili ukupno seizmičko dejstvo može preneti. Kada se koriste u kombinaciji sa ležištima, obično imaju odgovarajući zazor tako da se aktiviraju samo u slučaju kada je prekoračeno proračunsko seizmičko pomeranje [4].

Seizmički pokreti tla sa visokim frekvencijama i ubrzanjem najviše ugrožavaju krute konstrukcije. Zbog toga se u takvim konstrukcijama primenjuje bazna izolacija iako je ona moguća i kod ostalih vrsta konstrukcija uključivši mostove i fleksibilne konstrukcije [22]. Za krute konstrukcije u većini slučajeva primenjuje se pasivna bazna izolacija, ali može se primeniti i aktivna i poluaktivna izolacija. Cilj je produženje periode osnovnog tona vibracija izolovane konstrukcije, čime je konstrukcija izložena manjem seizmičkom dejstvu, povećanje prigušenja ili kombinacija pomenutih efekata. Baznom izolacijom se sprečava unošenje velike potencijalne energije zemljotresa u konstrukciju a time smanjuje seizmički odgovor konstrukcije. To se postiže postavljanjem sredstava za redukciju energije na nivou temelja i/ili ugrađivanjem sredstava za disipaciju energije unutar konstrukcije na određenoj visini iznad temelja. Izolacioni sistem se sastoji od linearnih ili nelinearnih opruga i/ili prigušivača.

Zavisno od toga da li konstrukcija ostaje delimično ili potpuno u elastičnoj oblasti, bazna izolacija prema [4] može biti delimična i potpuna. Ako se primeni delimična izolacija kolovozna tabla mora da ostane u elastičnoj oblasti a postelastični rad mora se ograničiti na međustubove. U slučaju potpune izolacije za analizu konstrukcije može se primeniti elastična analiza spektra odgovora, a us slučaju delimične izolacije mora se koristiti nelinearna vremenska analiza. Izolacioni sistem kod mostova kombinuju ležišta i izolaciju u ravni između kolovoza i stubova ili oporaca.

Svrha ovog rada je da se ukaže na potencijalne mogućnosti seizmičke zaštite konstrukcija, sa posebnim osvrtom na mostove, s obzirom da oni predstavljaju objekte od vitalnog značaja koji moraju biti u funkciji i posle seizmičkog događaja [7] i [21].


2. OPŠTE O MOSTOVIMA U SEIZMIČKIM PODRUČJIMA

Zbog svoje važnosti, za konstrukcije mostova i vijadukata veoma je značajna analiza seizmičkih dejstava jer se ostali potresi (od saobraćaja), uglavnom, uključuju u dinamički faktor. Zato je aseizmičkoj analizi i pouzdanosti ovih objekata treba poklanjati veliku pažnju, jer prognoza njihove povredljivosti je veoma teška, zato što u toku svog eksploatacionog veka mogu nastati okolnosti, u kojima se pojedine pojave ispoljavaju kao opterećenja djelova njihovih konstrukcija. Mnoge takve pojave i uslovi su nepredvidljivi, nezavisno od naših nastojanja, tu spada i zemljotres, koji kao prirodna pojava obično nailazi sasvim iznenada i sa nepredvidljivim karakteristikama. Tako, odgovor ovih konstrukcija na potres predstavlja svojevrstan problem. Predviđanje ponašanja konstrukcije pri zemljotresu je otežano zbog stohastičke promene zemljotresnih pokreta tla na kojoj se objekat temelji, kao i stohastičke prirode materijala i same konstrukcije [8].

Svakako, potrebno je preduzeti što efikasnije mere da se mostovi pri pojavi zemljotresa ne bi bili teško oštećeni ili se srušili. Ipak, u određenim okolnostima ne mogu se sprečiti štete i rušenja usled snažnih zemljotresa. Tako je širom sveta zabeležen znatan broj ozbiljno oštećenih ili srušenih klasično projektovanih mostova i vijadukata [7] usled inercijalnih sila izazvanih zemljotresom. Karakterističan primer kompletnog rušenja mosta dat je na slici 1.

Oštećenja mostovskih konstrukcija najčešće nastaju zbog neadekvatnih ležišta, konstruktivnih nedostataka i oštećenja prouzrokovana nepovoljnim karakteristikama tla. Uzroci oštećenja mostovskih konstrukcija su nešto više prikazani u radovima [7], [18] i [20].

Slika 1. Rušenje mosta Šova (zemljotres Niigata, 16. VI 1964.)

Slika 2. Elementi mostovske konstrukcije Ogaši (zemljotres Niigata, 16. VI 1964.)

Zbog raznolikosti seizmičkih dejstava nije moguće predvideti ponašanje mosta i posledice koje se mogu javiti, što zavisi od konstruktivnog rešenja čitavog sklopa i detalja njegovog oslanjanja [12]. Zato je potrebno proveriti konstrukciju za slučaj vanrednih pomeranja u podužnom i poprečnom pravcu mosta. Osim toga, pri projektovanju mostova u seizmičkim područjima potrebno je voditi računa o brojnim ograničenjima i pravilima konstruktivnog oblikovanja sa ciljem da se spreči nepovoljno ponašanje i da se poboljšanjem svojstva duktilnosti konstruktivnih elemenata ograniče oštećenja nekonstruktivnih elemenata. Takav pristup projektovanju polazi od načela da konstrukcija jednom povoljnom kombinacijom nosivosti, krutosti i kapaciteta disipacije energije može podneti zemljotres bez rušenja ili velikih šteta [7].

Konstrukcije mostova i vijadukata za vreme zemljotresa ponašaju se kao prostorni sistemi usled fenomena interakcije među njihovim elementima. Među-tim, interakcija između nosive kolovozne konstrukcije i donjeg stroja mosta, koja se odvija preko ležišta, je jedan od glavnih fenomena koje treba analizirati. Pre svega treba da se proceni koje se sile i deformacije očekuju u ležištima preko kojih se oslanja nosiva kolo-vozna konstrukcija na donji stroj. Takođe, od posebnog interesa za seizmičku stabilnost konstrukcije je inter-akcija temelja i tla. U tom cilju kod matematičkog mode-liranja treba uključiti i deo tla na kojem se temelji mostovska konstrukcija. Na kontaktu između temeljne osnove i tla treba da se inkorporira tzv. ,,kontaktni element'' sa ciljem da se simuliraju što realniji fenomeni pojave zatežućih naprezanja ili naprezanja usled klizanja temelja po osnovi tla.

Šematski prikaz elemenata mostovske kon-strukcije dat je na slici 2. Mostovi se najčešće projektuju tako da se izbjegnu plastični zglobovi u gredama, a da se dopuštaju u stubovima, zato je potrebno obezbediti odgovarajuću duktilnost u stubovima radi prelaska kon-strukcije u mehanizam povoljan za apsorpciju seizmičke energije. Pri projektovanja treba imati u vidu i eko-nomsku stranu, koja se ne sme prevideti, na šta ukazuju i podaci izneti nakon završetka izgradnje najdužeg visećeg mosta na svetu kojim se povezuje severni i južni deo zapadne Grčke, koji je koštao 771 milion evra. Most spaja Peloponez i kopno a dugačak je 2.252 m, a širok 27,2 m sa četiri saobraćajne trake i zajedno sa prilaznim rampama dugačak je 2.890m. Građen je šest godina. S obzirom na obezbeđenje potrebne sigurnosti i funkcio-nalnosti ovako značajni objekti nameću potrebu reša-vanja veoma specifičnih problema od strane konstruk-tora. S druge strane, ako su locirani u seizmički aktivnim područjima, njihova sigurnost u velikoj mjeri postaje kritična iako su projektovani u skladu sa postojećim propisima za aseizmičko projektovanje.

Potreba za obezbeđenjem sigurnosti mostova uslovili su porast istraživanja u više istraživačkih centara u svetu. Ovaj progres je evidentan pre svega u razvije-nim zemljama čije su teritorije locirane u zonama inten-zivnih seizmičkih dejstava. Istraživanjima se intenzivno bave na Novom Zelandu, SAD, Japanu, Italiji, Fran-cuskoj, Rusiji, Makedoniji. Više o ovim istraživanjima dato je u radovima [13], [17] i [19].


3. OSVRT NA OSNOVNE TEORIJSKE POSTAVKE SEIZMOIZOLACIJE

U poslednje vreme izolacija protiv vibracija, pored široke primene u mašinskim konstrukcijama, nalazi sve veću promenu i u oblasti građevinarstva, kao nova koncepcija aseizmičkog projektovanja mostova i zgrada. Seizmička izolacija predstavlja ,,skup svih mera za smanjivanje uticaja vibracija''. Uređaji za seizmičku izolaciju smanjuju količinu energije koja se sa temelja koji vibrira prenosi na konstrukciju [8] i [17]. Teorijske osnove za izolaciju konstrukcija šire je obrađena u radovima [17] i [19], gdje su razmatrani sistemi sa jednim stepenom slobode, pobuđeni prinudnim silama i pobuđeni pomeranjima tla, bez i sa prigušivanjem, te tretiranjem izolatora sa linearnim i nelinearnim ponaša-njem. Pored toga, u ovim radovima je obrađena i kon-cepcija bazne izolacije i seizmičke kontrole dinamičkog odgovora konstrukcije sa energetske tačke gledišta. Delovanje izolatora može se proceniti pomoću sledećih karakteristika odgovora sistema konstrukcija – izolator – temelj na stacionarnu harmonijsku pobudu [14]:

Apsolutna prenosivost kao mera smanjivanja prenosa sile odnosno kretanja pomoću izolatora, a jednaka je količniku amplitude vibracije konstrukcije i amplitude vibracije temelja.

Relativna prenosivost je mera gabarita potrebnog za smještaj izolatora, a jednaka je količniku najveće relativne deformacije izolatora (između konstrukcije i temelja) i amplitude vibracija temelja.

Kontrola dinamičkog odgovora je nova filozofija u aseizmičkom projektovanju koja omogućava da se kon-strukcije transformišu iz pasivnih objekata, čije se pona-šanje u potresu ne može predvideti, u aktivne subjekte, koji su sposobni da menjaju svoje karakteristike u toku seizmičkog dejstva i na taj način da redukuju oštećenja. Postoje dve strategije u razvoju sistema za seizmičku kontrolu:

- Strategija koja polazi od koncepta adaptibilnosti same konstrukcije i oslanja se na više ili manje kla-sične konstruktivne elemente, koji se kao dopunski sistem ugrađuje u osnovni konstruktivni sistem. Ovi elementi se aktiviraju u slučaju prevazilaženja unapred propisanih parametara pobude, odnosno odgovora konstrukcije, povećavaju njenu otpornost i kapacitet apsorpcije energije. Sistemi razvijeni prema ovoj koncepciji nazivaju se sistemi za pasivnu kontrolu.

- Druga strategija, prema kojoj konstrukcija opremljena sa meračima i kompjuterskim sistemom, prati stanje naprezanja i deformacija u svojim elemen-tima u toku zemljotresa i pomoću tog kompjutera i ugrađenih generatora sila snabdeveni sa spoljnim izvorom energije, preuzimaju odgovarajuće mere za kontrolu svojeg dinamičkog odgovora, tj. ponaša se kao „inteligentna konstrukcija“.

Osnovna frekvencija niskih i srednje visokih zgrada kao i objekata tipa mostova i vijadukata manjih raspona se kreće između 2,0 i 5,0 Hz, odnosno poklapa se sa područjem predominantnih frekvencija više zemljotresa. Poklapanje frekvencija prouzrokuje izražene efekte dinamičke amplifikacije, odnosno odgovor blizak stanju rezonance, što za posledicu ima dejstvo velikih inerci-jalnih ili seizmičkih sila na konstrukciju. Ova pojava može da se izbegne izolacijom konstrukcije u osnovi.

Obezbeđenje kontrole dinamičkog odgovora konstrukcije vrši se pomoću dodatnih elemenata ili uređaja za disipaciju koji spadaju u sredstva pasivne ili aktivne kontrole ponašanja konstrukcija. Kombinacija ova dva sistema čine hibridni zaštitni sistem, koji kao pasivni sistem može da funkcioniše do određenog intenziteta spoljnjeg uticaja, a potom kao aktivni sistem. Zajednička karakteristika sistema pasivne i aktivne izolacije je u tome što se sastoje od mehanizama koji generišu sistem pomoćnih sila, tzv. kontrolnih sila, koje su projektovane tako da mogu kontinuirano da regulišu odgovor konstrukcije.

Radi boljeg razumevanja principa pasivne izolacije u širem i bazne u užem smislu kategorije koja se sve češće promenjuje u savremenom građevinarstvu navode se u radu [9] zahtevi koje treba da ispuni bazna izolacija. Ona treba da obezbedi da sistem: 1) ostane stabilan za zahtijevana proračunska pomeranja, 2) obezbedi povećanu otpornost za povećana pomeranja, 3) da se ne ošteti pod ponovljenim cikličkim opterećenjem, i 4) da ima odgovarajuće karakteristike prigušenja i odnosa sila-pomeranje. Koncepcijski postoje četiri osnovna tipa odnosa sila- pomeranje izolacionog sistema koji se uvode u analizu. Oni su idealizovano prikazani, za isto proračunsko pomeranje D za proračunski zemljotres, na slici 3.

Slika 3. Idealizovani dijagram sila pomeranje -sila izolovanog sistema

Linearni sistem (A) ima iste periode za sve nivoe

seizmičkog opterećenja. Sila u gornjoj konstrukciji je proporcionalna pomeranju izolacionog sistema. Ojačanje izolacionog sistema predstavljeno je zavisnošću B. U početnoj fazi ovaj sistem je „mek“ a sa porastom seizmičkog opterećenja postaje krući. Kada seizmičko opterećenje izazove pomeranje veće od proračunskog ojačanog sistema gornja konstrukcija je izložena većim silama a izolacioni sistem pomeranjima manjim nego kod linearnog sistema. Omekšavanje izolacionog sistema prikazano je zavisnošću C. Sistem je u početku krut, a sa povećanjem opterećenja omekšava. Kada se dostigne proračunsko pomeranje omekšanog sistema gornja konstrukcija izložena je manjim silama, a izolacioni sistem većim pomeranjima nego u slučaju linearnog sistema. Klizanje izolacionog sistema predstavljeno je linijom D (sile smicanja izolacionog sistema). Slično omekšanom sistemu, efektivni period produžava se sa porastom seizmičkog opterećenja, a


opterećenje u gornjoj konstrukciji ostaje konstantno. Posle nekoliko ponovljenih ciklusa pomeranje klizajućeg izolacionog sistema bitno zavisi od vibracionih karakteristika pokreta tla i može prekoračiti proračunsko pomeranje. Minimalni zahtevi u ovom slučaju nisu adekvatno definisani. Koeficijent trenja mora biti dovoljan da se odupre vetru.

Pored nošenja maksimalnog gravitacionog eksploatacionog opterećenja izolator mora da doprinese izmeštanju periode iz rezonantne oblasti i disipacije energije izolovane konstrukcije tokom zemljotresa. U tom cilju izvode se sledeći koraci [21] i [22]:

1. Određivanje najmanje površine u osnovi i lociranje izolatora ispod najvećeg gravitacionog opterećenja.

2. Sračunavanja najmanjih dimenzija izolatora koji treba da dovede do željene vrednosti izmeštanja periode i redukcije seizmičkih sila.

3. Određivanje koeficijenta prigušenja izolatora kojim se kontroliše pomeranje konstrukcije unutar proračunskih vrednosti pod dejstvom vetra.

4. Provera performansi izolatora pod gravitacionim opterećenjem i dejstvima temperature, vetra i zemljotresa.

4. PRAKTIČNA PRIMENA SISTEMA ZA KONTROLU VIBRACIJA

Svrha seizmičke izolacije je reduciranje dejstva zemljotresa na konstrukcije promjenom njenih dinamičkih svojstava, kako bi se njeno ponašanje pod dejstvom zemljotresa što više zadržalo u elastičnom području i na taj način na ekonomski prihvatljiv nivo smanjilo oštećenje konstrukcije a time i troškovi sanacije [20]. Bazna izolacija i kontrola vibracija kao nadgradnja konvencionalnog koncepta ima veliku perspektivu i sve se više nameće u praksi, posebno kod konstrukcija kod kojih je potrebno osigurati njihovu upotrebljivost neposredno nakon dejstva jakog zemljotresa. Kod pasivnih sistema za kontrolu kritičnih dinamičkih vibracija kao primarne komponente obično se javljaju :

-Elementi za apsorpciju energije -Elementi za ograničavanje pomeranja ili odbojnici -Elementi za baznu izolaciju sa izraženo

redukovanom lateralnom krutošću za koje su tipičan primer neoprenska ležišta ili slični elementi od lamelirane gume.

U nastavku su dati neki primeri primene uređaja za seizmičku kontrolu vibracija.

Tipična šema mostovske konstrukcije sa rasporedom ugradnje viskozno fluidnih prigušivača predstavljena je na sl. 4.

Na sl. 5 prikazano je postavljanje multireakcionog antiseizmičkog uređaja ALGASISM EP/ VP 1500 KN u

toku gradnje jednog mosta, sa detaljem i šemom rasporeda uređaja.

Slika 5. Multireakcioni antiseizmički uređaj ALGASISM

EP – VP 1500 kN

Dinamički test na opterećenje/pomeranje viskozno fluidnog prigušivača FD izveden je 1989. godine, a dina-mičko ispitivanje istog uređaja sa modifikovanim per-formansama, urađen osam godina kasnije, dat je na sl.6.

Slika 6. Dinamički test viskozno fluidnog prigušivača ALGASISM FD

Raspored ALGASISM PND (nepokretna), PNM

(pokretna) ležišta sa histerezisnim prigušivanjem prikazan je šematski na sl. 7 [15] . Rezultati proračuna spektralnom metodom pokazali su da se pri promeni dinamičkog prigušivača snižava seizmička sila na osloncu u podužnom pravcu na 40% [6].

Istražen numerički 1965. godine na III svetskoj konferenciji za zemljotresno inženjerstvo na Novom Zelandu [11]. Za izolaciju mostovskih konstrukcija u Rusiji promenjivan je tzv. dinamički prigušivač oscilacija u vidu dopunske mase elastično vezane za konstrukciju sl. 8. Promena ovog načina seizmoizolacije opisana je u radu [10]. Težnja da se sačuvaju objekti, podstakla je mnoge istraživače u svetu da osmišljavaju zaštitne sisteme, odnosno uređaje za seizmičku izolaciju i disipaciju energije.

Slika 4. Tipična šema dilatacionih razdelnica i ležišta


Slika 7. Tipična šema ležišta

Slika 8. Konstrukcija dinamičkog prigušivača seizmičkih vibracija mostovskih oslonaca

Promena prigušivača pri proračunskoj seizmičnosti

IX stepena daje orijentaciono ekonomski efekat 10% vrednosti oslonaca bez prigušivača vibracija. Dinamički prigušivač je pogodan ne samo za gradnju novih mostova nego i za zaštitu postojećih koji su izgrađeni bez uzimanja u obzir seizmičkih dejstava.

Nakon skopskog zemljotresa 1963. godine, u IZIIS-u se aktivno bave teorijskim i laboratorijskim istraživanjima sistema za pasivnu kontrolu. U Skoplju je 1969. godine izveden objekat Osnovne škole „Pestaloci“ sa baznom izolacijom, gdje su prvi put u svetu primenjena čisto gumena ležišta kao izolatori. Takođe, prvi put je pokazan efekat bazne izolacije

U IZIIS-u je do sada, pod rukovodstvom prof. Danila Ristića, realizovana pet komplementarnih trogodišnjih istraživačkih projekata, od kojih tri domaća (jedan zasnovan na sopstvenom patentu GVKS sistem) i dva internacionalna (evropski i američki ). U periodu od 2000-2003. godine realizovano je istraživanje patenta prof. D. Ristića ML-GOSEB [16], gdje je u svojstvu saradnika - istraživača učestvovao i prvopotpisani autor ovog rada. Ova inovacija ML-GOSEB-2 predstavlja efikasan sistem za gradnju vibro-izolovanih i seizmo-otpornih mostova i zgrada baziran na više-stepenoj seizmičkoj reakciji i globalno-optimizirajućem seizmo-energetskom balansu, što je i potvrđeno u provedenim istraživanjima na prototipskoj konstrukciji mosta [19].

5. OSVRT NA ISTRAŽIVANJA SEIZMIČKOG ODGOVORA PROTOTIPSKOG MOSTA SA PRIMENOM GOSEB-2 SISTEMA ZA SEIZMIČKU IZOLACIJU

Za kvalitativno unapređenje seizmičke sigurnosti mostovskih konstrukcija predloženo je novo tehničko rešenje koje bazira na ugrađivanju dopunskih elemenata za izolaciju i apsorpciju seizmičke energije u konstrukcijama – sistem GOSEB-2 kojim se obezbeđuje kontrola dinamičkog ponašanja mostova pri jakim zemljotresnim pobudama.

5.1 Komponente novog GOSEB-2 sistema

Sistem je zasnovan na kombinovanoj promeni: - Optimalnog sistema prostorno distribuiranih seizmi-

čkih izolatora, - Optimalnog sistema prostorno distribuiranih više-

stepenih prigušivača ili disipatora seizmičke energije, i - Optimalnog sistema prostorno distribuiranih

odbojnika od gume (stopera) za kontrolu ekscesnih deformacija.

Oni su adekvatno instalirani u osnovi konstrukcije ili u odgovarajući prostor donjeg stroja konstrukcije i na gornjem stroju mosta (rasponskoj konstrukciji), slika 9.


Slika 9. Izgled i način postavljanja komponenata GOSEB-2 sistema za seizmičku izolaciju

5.2 Karakteristike prototipskog mosta

Za analitičko istraživanje dinamičkog ponašanja mostovskih konstrukcija sa različitim visinama srednjih stubova izabran je karakterističan armiranobetonski most, slika 10. Noseći sistem konstrukcije gornjeg stroja je oformljen od kolovozne ploče i četiri glavna prethodno napregnuta nosača oslonjena na seizmičke izolatore, a ovi na krajnje i srednje stubove. Most je raspona 3x48 m, tj. ukupne dužine L = 144 m. Oporci su visine po 6,0 m, levi stub visine 18,0 m, a desni visine 30,0 m. Kolovoz mosta je širine 8,5 m, a sa dva proširenja sa strane ukupna širina mosta je B = 10, 90 m. Srednji stubovi su punog poprečnog presjeka b/d = 4,0/1,0 m. Krajnje obalne stubove čine zidna platna ispod svakog nosača. Stubove ukrućuje ležišna greda na koju se oslanjaju čeoni zid i bočna krila. Ispod srednjih stubova temelji su kaskadni a krajnjih samci ispod svakog platna-stuba. Prema geomehaničkim podacima stope su fundirane u tlu dozvoljene nosivosti σdoz=0,45 MPa. Kvalitet betona je MB-30.

5.3 Seizmički parametri

Kao reprezentativni zemljotresni zapisi za dinamičku analizu prototipske konstrukcije mosta korišćeni su:

a) Akcelerogram zemljotresa El Centro - SAD, 1940. godine, komponenta SOOE i

b) Akcelerogram Ulcinj-hotel Albatros (15. IV 1979. g.), komponenta N-S.

U prvoj fazi istraživano je dinamičko ponašanje konstrukcije mosta pri dejstvu veoma jakih zemljotresa definisani sa nivoom pik akceleracije od Ap = 0,5g. U drugoj fazi istraživano je dinamičko ponašanje konstrukcije mosta pri dejstvu razornih zemljotresa definisanih sa nivoom pik akceleracije od Ap = 0,7g. Skaliranjem vrednosti originalnih akcelerograma odgovarajućim faktorima dovedena su ulazna ubrzanja na potrebni intenzitet.

5.4 Nelinearni matematički model

Formulisani nelinearni matematički model prototipskog mosta koncipiran je tako da obezbedi što realniju simulaciju nelinearnih karakteristika kako elemenata konstrukcije, tako i elemenata ugrađenog GOSEB-2 sistema. Nelinearni diskretni matematički

model definisanog prototipskog mosta sa ugrađenim novim GOSEB-2 sistemom za seizmičku izolaciju, sa označenim konačnim elementima i čvornim tačkama prikazan je na slici 10 za podužni pravac, a na slici 18 za poprečni pravac.

Nelinearne AB komponente su modelirane tako da je osnovni parametar sa kojim se određuje ponašanje elementa kako u elastičnom tako i u plastičnom području rada, anvelopni dijagram M-φ, tj. moment-krivina. Aseizmička ležišta, seizmički apsorberi K-10, seizmički apsorberi K-15 i odbojnici od gume su modelirani sa nelinearnim elementima u obliku opruga (federa).

5.5 Rezultati dinamičke analize seizmički izolovanog mosta

Karakteristični rezultati izvršenih obimnih istraživanja seizmičkog odgovora prototipskog mosta, sa promenom GOSEB-2 sistema za seizmičku izolaciju, pri snažnim zemljotresnim dejstvima u podužnom i poprečnom pravcu su ovde ukratko komentarisani. Naime, za veoma jaka zemljotresna dejstva usvojene su vremenske istorije pobuda kako je navedeno u tački 5.3 ovog rada. Izvršeni su reprezentativni analitički testovi za nelinearno ponašanje prototipske mostovske konstrukcije, za prethodno navedene seizmičke pobude. Pri tome, u testovima su odabrane karakteristične tačke prototipske mostovske konstrukcije na gornjem i donjem stroju mosta. Dati su komparativni prikazi vremenskog odgovora pomeranja, brzine i ubrzanja. U isto vreme dati su i prikazi vremenskog histerezisnog odgovora momenat-krivina i transverzalna sila-pomeranje, za specifične komponente integralnog sistema. Iz veoma obimne analize [19] radi boljeg sagledavanja karakteristika razmatranog sistema za seizmičku izolaciju prikazuju se neki nelinearni seizmički odgovori (za El Centro 0,7g) sa objašnjenjima pored i ispod slika.

5.5.1. Dejstvo zemljotresa u podužnom pravcu mosta

Diskretan matematički model konstrukcije proto-tipskog mosta, korišćen pri realizovanju analitičkih istraživanja ostvarenog stepena seizmičke sigurnosti objekta za dejstva veoma jakih zemljotresa, sa označenim konačnim elementima i čvornim tačkama prikazan je na slici 10.


Slika 10. Nelinearan matematički model prototipskog mosta sa ugrađenim novim GOSEB-2 sistemom za seizmičku

izolaciju u podužnom pravcu-x

Slika 11. Uporedni prikaz vremenskog odgovora pomeranja u pravcu–x tačke 2 (gornji stroj) i tačke 3 (nad levim

oporcem).

Slika 12. Uporedni prikaz odgovora pomeranja u pravcu–x tačke 10 (gornji stroj) i tačke 11 (iznad kraćeg stuba).

Na osnovu rezultata prikazanih na sl. 11. vidi se da su pomeranja donjeg stroja, na levom oporcu, zanemarljivo mala (0,01m), a za tačku 3 na gornjem stroju su značajna i iznose +0,16 i - 0,21m pri T~6,1sec. Uočljiv je različit odgovor pomeranja mostovske donje i

gornje konstrukcije. Nasuprot tome pomeranje gornjeg i donjeg stroja tačaka blizu srednjeg levog stuba su po apsolutnoj vrednosti znatno bliže za oba čvora 10 i 11 (0,15 i 0,21m) pri T~6,1 sec.


Slični rezultati-dijagrami, tj. različiti odgovori, dobijaju se i za brzine, tačaka 3 (donjeg) 0,08m/sec i 2 (gornjeg stroja) -0,92 m/sec, čiji se dijagrami odgovora zbog ograničenog prostora ne prikazuju. Kod čvora 10 (gornji stroj) najveća brzina je -0,92 m/sec, a čvora 11 (iznad kraćeg stuba) je -0,64 m/sec pri T~5,7 sec.

Vremenski histerezisni odgovor transverzalna sila-pomeranje za seizmički GOSEB-2 izolator montiran iznad levog oporca za element 37 (između čvorova 2 i 3) prikazan je na slici 13. Iz dijagrama i dostignutih najvećih vrednosti pomeranja i sila F upisane su uz sliku, vidi se da izolator ima veliki kapacitet apsorpcije energije.

Vremenski histerezisni odgovor transverzalna sila-pomeranje za seizmički GOSEB-2 izolator montiran iznad kraćeg stuba - element 38 (između čvorova 10 i 11) prikazan je na slici 14. Uz slike su upisane vrednosti dostignutih najvećih vrednosti pomeranja i sila F. Upoređujući odgovor sistema sa izolatorom postavljenim iznad levog oporca (el. 37) i iznad kraćeg srednjeg stuba vidi se da prvi ima znatno veća pomeranja i disipaciju energije.

Slika 13. Vremenski histerezisni odgovor transverzalna

sila-pomeranje za seizmički GOSEB-2 izolator montiran iznad levog oporca

Slika 14. Vremenski histerezisni odgovor transverzalna

sila-pomeranje za seizmički GOSEB-2 izolator montiran iznad kraćeg stuba

Vremenski histerezisni odgovor aksijalna sila-pomeranje (čvora 2) za seizmički GOSEB-2 aktivni gumeni odbojnik montiran na levom oporcu - element 41 (između čvorova 1 i 2) prikazan je na slici 15. Za element 42 (između čvorova 32 i 35) za seizmički GOSEB-2 odbojnik montiran na desnom oporcu odgovor je sličan po zavisnosti sila-pomeranje, prikazanom na slici 15. ali je za razliku od nje sa leve strane linija skoro horizontalna, a desna opada.

Slika 15. Vremenski histerezisni odgovor aksijalna sila-

pomeranje za seizmički GOSEB-2 aktivni gumeni odbojnik montiran na levom oporcu

Vremenski histerezisni odgovor transverzalna sila-

pomeranje za seizmički GOSEB-2 apsorber K-10 montiran na levom oporcu (element 43) prikazan je na slici 16. Uočljivo je izraženo nelinearno ponašanje istog. Ponašanje apsorbera K-15 montiranog na levom oporcu, tj. njegov histerezisni odgovor je takođe nelinearan, ali su pri istim pomeranjima sile manje za 10,1 do 54,3%.

Slika 16. Vremenski histerezisni odgovor transverzalna sila-pomeranje za seizmički GOSEB-2 histe-rezisni apsorber K-10 montiran na levom oporcu (element 43)

Vremenski histerezisni odgovor moment-krivina za

presek u bazi kraćeg stuba (tačka 14) prikazan je na slici 17. Uočljivo je linearno ponašanje preseka. Slično ponašanje ispoljio je i čvor 26 u bazi dužeg srednjeg


stuba, a za max krivinu 6,35·10-4 momenat M=14866kNm, a za krivinu -8,08·10-4 M=-17554kNm.

Slika 17. Vremenski histerezisni odgovor moment-krivina

za presek u bazi kraćeg stuba (tačka 14).

5.5.2. Dejstvo zemljotresa u poprečnom pravcu mosta

Diskretni matematički model konstrukcije proto-tipskog mosta sa označenim konačnim elementima i čvornim tačkama predstavljen je na slici 18. Ovaj model je takođe korišćen za analitička istraživanja ostvarenog stepena seizmičke sigurnosti konstrukcije mosta sa ugrađenim sistemom GOSEB-2 za seizmičku izolaciju u y-pravcu.

Deo rezultata izvršenih istraživanja [19] seizmičkog odgovora prototipskog mosta promenom GOSEB-2 sistema za seizmičku izolaciju pri jakim zemljotresnim dejstvima i u poprečnom pravcu ukazuju da je i pri ovakvim seizmičkim pobudama, rad konstrukcije linearan. Ovo se vidi iz vremenskih histerezisnih odgovora moment-krivina za presjek u bazi kraćeg stuba (tačka 14), i za presek u bazi dužeg stuba (tačka 26), prikazanih na slikama 19. i 20. respektivno.

Ovi rezultati uz one prikazane za podužni pravac konstrukcije mosta pokazuju kvalitetne prednosti ovog novog sistema za seizmičku izolaciju, što predstavlja novo tehničko rešenje za efikasnu zaštitu mostovskih konstrukcija pri jakim zemljotresnim dejstvima. Ovo tehničko rešenje iskazuje svojstvo sistema da se ponaša kao seizmički izolator, apsorber seizmičke energije i graničnik (kontrolor) relativnih pomeranja konstrukcije u oba pravca. Razmatrani GOSEB-2 sistem predstavlja novo tehničko rešenje koje se temelji na optimalnoj integraciji različitih mehaničkih komponenti koje obezbeđuju uslove za aktiviranje višestepene kontrole seizmičkog odgovora, čime se postiže efikasan globalni fizički odgovor konstrukcije pri dejstvu jakih zemljotresa.

Slika 19. Vremenski histerezisni odgovor moment-krivina za presjek u bazi kraćeg stuba (tačka 14).

Poznato je, da je osnovna filozofija aseizmičkog

projektovanja uobičajenih mostova, da za slabe i umerene zemljotrese, konstrukcija mosta „radi“ u elastičnoj oblasti, bez većih oštećenja elemenata konstrukcije, dok ih za jake zemljotrese treba projekto-vati tako da se spreči lom ili velika oštećenja koja je teško sanirati. Promenom GOSEB-2 sistema stvaraju se

Slika 18. Nelinearni diskretni matematički model prototipskog mosta sa ugrađenim GOSEB-2 sistemom za seizmičku

izolaciju


Slika 20. Prikaz vremenskog histerezisnog odgovora moment-krivina za presjek u bazi dužeg stuba (tačka 26)

uslovi da se rad konstrukcije mosta i pri jakim seizmičkim pobudama zadrži u elastičnom području, što

ovaj sistem preporučuje za praktičnu promenu. No, nije dovoljno samo hteti, jer mnoga htenja nisu ostvarljiva s obzirom da naša privredna moć, nije ni izdaleka uporediva sa privrednom moći razvijenih zemalja. I pored pomenutih ograničenja od značaja je razvoj ovakvih sistema zaštite i na ovom prostorima.

PRILOG: Prikaz nekoliko formi vibracija za podužni i poprečni pravac mosta

Za podužni pravac Ovde su prikazana prva tri tona-oblika vibracija za

podužni (sl. 21-23) i za poprečni (sl. 24-26) pravac. Uz njih su upisane vrednosti perioda u sec. Pošto nisu prikazani četvrti i peti ton ovde se daju vrednosti njihovih perioda. Za četvrti ton vibracija, u podužnom pravcu dobijena je vrednost T4 = 0,403s, a za peti ton T5 = 0,276 s.

Slika 21. Prvi ton vibracija T1 = 1,380 s

Slika 22. Drugi ton vibracija T2 = 0,734 s


Slika 23. Treći ton vibracija T3 = 0,579 s

Za poprečni pravac

Slika 24. Prvi ton vibracija T1= 1,269 s

Slika 25. Drugi ton vibracija T2 = 1,136 s


Slika 26.Treći ton vibracija T3 = 0,879 s

Za poprečnipravac i četvrti ton vibracija dobijena je vrednost T4 = 0,534s, a za peti ton vibracija T5 = 0,415s.

6. ZAVRŠNE NAPOMENE I ZAKLJUČCI

Na osnovi dosadašnjih saznanja i rezultata sprove-dene analize može se ukazati na probleme i mogućnosti novih metoda seizmičke zaštite objekata.

1. Promenom seizmičke izolacije moguće je osigurati znatnu redukciju seizmičkih sila tako da konstrukcija ostane u elastičnom području ponašanja. To se postiže različitim oblicima pasivne i aktivne kontrole kojima je moguća preventivna zaštita konstrukcija od seizmičkih dejstava.

2. Neophodan uslov za otpornost novih i opstanak postojećih objekata, tj. mnogih izuzetnih konstrukterskih ostvarenja, visokih zgrada i mostova velikih raspona, je primena adekvatnih sistema za seizmičku izolaciju i kontrolu vibracija.

3. Uspešna redukcija seizmičkog rizika može da se obezbedi samo preko adekvatno optimiziranih sistema za kontrolu vibracija.

4. Posebnu pažnju treba posvetiti protivrečnim zahtevima, jer je upotreba izolatora redovno povezana sa pojavom velikih pomeranja za vreme dejstva jakih zemljotresa, a uslovi upotrebljivosti nalažu ograničeno pomeranje objekta.

5. Produženjem perioda vibracije konstrukcije postiže se udaljavanje od predominantnog perioda oscilovanja tla koji za većinu zemljotresa iznosi 0,2 do 1,0 sec, čime se isključuje pojava rezonancije.

6. Formiranje matematičkog modela za analizu nekog sistema ključno je pitanje, jer se za analizu jednog te istog problema može primijeniti više različitih modela, koji manje ili više, uspešno simuliraju stvarno ponašanje. U savremenoj numeričkoj analizi konstrukcija koriste se diskretni modeli zasnovani na metodi konačnih eleme-nata. Istraživanja u oblasti kontrole ponašanja kon-strukcija zasniva se na iznalaženju matematičkih modela i upravljačkih algoritama, baziranih na optimalnom upra-vljanju više parametarskih sistema, koje čine konven-cionalni sistemi konstrukcija i aktivne elemente, odnosno

aktivni sistemi. Parametri seizmičke pobude, konstruk-cijski sistem i kontrolni parametri aktivnog sistema, kao međusobno zavisne veličine, uključeni su u sistem parametarske optimizacije. Time je ovaj problem defini-san kao problem minimuma višeparametarske funkcije sa nizom funkcionalnih ograničenja.

7. Analizirani GOSEB-2 sistem za seizmičku zaštitu mostovskih konstrukcija, omogućuje da se, u toku zemljotresa, dinamičke performanse menjaju – adapti-raju po unapred zadatom putu, čime se dolazi do redukcije seizmičkih uticaja i do kontrolisanog odgovora konstrukcije, što je i krajnji cilj i projektanta/graditelja.

8. Jednostavna, laka i racionalna promena GOSEB-2 sistema seizmičke izolacije, uz kontrolisani, željeni odgovor konstrukcije, u toku zemljotresa, predstavlja značajan napredak aseizmičkog projektovanja u odnosu na postojeću filozofiju, tj. klasični pristup.

Bazna izolacija i kontrola vibracija predstavljaju nadgradnju konvencionalnog pristupa i ima veliku perspektivu i sve se više nameće za primenu u praksi.

7. LITERATURA

[1] 13th WCEE, Vancouver, Canada, August 1-6, 2004. [2] 1st Conference on Earthquake Engineering and

Seismology, Geneva, 3-8 September/06 [3] Buckle, I. G.: Passive control of structures for

seismic loads, 12th World Conference on Earthquake Engineering (WCEE), Auckland, New Zeeland, 30 Jan/Febr. 2000. pap. 2825

[4] CEN- EN 1998-1: Eurocode 8: Design of Structures for Earthquake Resistance – Part 2: Bridges, 2003, CEN, Brussels.

[5] Diklić, D., Diklić, D.: Dinamički problemi pri slučajnoj pobudi, Građevinar (55), No 5, 2003, Zagreb

[6] Dinamičeskiy gasitely kolebaniy opor mostov/ Naučno - tehničeskiy referativniy sbornik Seysmostoykoe stroitelstvo, CINIS, 1979. ser. 14 vyp. 6, S, 6-8

[7] Folić, R., Lađinović, Đ.: Konceptualno projekto-vanje i elastična analiza putnih mostova, PUT I SAOBRAĆAJ, LII, 2722005, 20-42.


[8] Folić, R. (2005): Zaštita građevinskih objekata od zemljotresa kod nas i u svetu, Svet rada br.5/2005., Beograd, str. 935-968.

[9] Folić, R.: Pasivna kontrola konstrukcija - zaštita od seizmičkih dejstava, Monografija posvećena prof. M. Milićeviću - Teorijsko-eksperimentalna istraživa-nja elasto-plastičnog ponašanja inženjerskih konstrukcija, Ed. T. Igić i D. Stojić, Građevinski fakultet, Niš, 2006, str. 125-139.

[10] GOSTROY SSSR, Stroitelbstvo v osobih usloviyah. Seismostokoe stroitelјstvo, Naučno - tehničeskiy referativniy sboirnik, Vipusk 4, Moskva, 1982.

[11] Matshushita, K, M. Izumi: „Deflection Controlled Elastic Response of Buildings and Methods to Decrease the Effect of Earthquake Forces Applied to Buildings“ & „Some Analyses on Mechanisms to Decrease Seismic Force Applied to Buildings“, Proc. 3th WCEE, New Zealand, 1965.

[12] Mayes, R.L:, Naeim,F.: Design of Structures with Seismic Isolation, Ch. 14, in The Seismic Design Handbook, Sec. Ed. (F. Naeim, Ed.), 2001.

[13] Micov, V.: Razvoj na sistemi za kontrola na vibracii i smaluvanje na seizmičkiot rizik na mostovski konstrukcii, Doktorska disertacija, IZIIS, Skopje,1998.

[14] Podhorsky, I.: Protiv potresna izolacija -nova koncepcija aseizmičkog projektiranja, Građevinar (39), No 2, Zagreb, 1987

[15] Prospekti / ALGA, ENEA, ENEL, ISMES , Isolamento Sismic delle Strutture // Italia

[16] Ristić, D. (autor) i Vučinić, M. (saradnik): Inven-tiven ML-GOSEB sistem za seizmička izolacija primenliv za efikasna seizmička zaštita na novi i seizmička revitalizacija na postojni mostovi i zgradi (NI proekt,: 1.I 2001.- 31. HII 2003. god.), IZIIS, Skopje

[17] Ristić, D.: Control of Structural Behaviour, Part II : Passive Structural Control, IZIIS, Skopje, 1993.

[18] Unjoh, S., Seismic Design Practice in Japan, in Bridge Engineering – Seismic Design, Ed. Wai-Fah Chen and L. Duan, CRC Press, Boca Raton, 2003.

[19] Vučinić, M.: Potencijalni možnosti za primena na novi adaptibilni sistemi za seizmička izolacija na patni armiranobetonski mostovi, Doktorska disertacija, IZIIS, Skopje, 2005.

[20] Vučinić, M.: Razvoj i primena sredstava za seizmičku kontrolu mostovskih konstrukcija, JDGK 11. KONGRES, Vrnjačka Banja 25 – 27. septembar, 2002.

[21] Yang, Y.B. at all: Base Isolation, Bridge Engineering – Seismic Design, Ed. Wai-Fah Chen and L. Duan, CRC Press, Boca Raton, 2003.

[22] Zhang, R.: Seismic Isolation and Supplemental Energy Dissipation, in Bridge Engineering – Seismic Design, Ed. Wai-Fah Chen and L. Duan, CRC Press, Boca Raton, 2003.

REZIME

SAVREMENI PRISTUP ASEIZMIČKOM PROJEKTOVANJU KONSTRUKCIJA - PRIMENA BAZNE IZOLACIJE KOD MOSTOVA


U radu se, u svetlu ekspanzivnog savremenog razvoja i istraživanja mogućnosti praktične primene seizmičke izolacije u građevinarstvu, tretiraju aktuelni problemi projektovanja objekata u seizmičkim podru-čjima. Primenom seizmičke izolacije moguća je znatna redukcija seizmičkih sila, što omogućuje da konstrukcija ostane u elastičnom području ponašanja. To se postiže primenom posebnih elemenata za izolaciju i apsorpciju energije i elemenata za kontrolu vibracija, koji se ugra-đuju u samu konstrukciju. Prikazani su originalni karak-teristični rezultati istraživanja seizmičkog odgovora prototipa mosta sa primenom GOSEB-2 sistema za seizmičku izolaciju mostova. Pokazano je da se kontrola vibroizolacija, kao nadgradnja konvencionalnog pristupa projektovanja seizmički otpornih konstrukcija, sve više primenjuje u svetu. Ukazano je na potencijalne mogu-ćnosti seizmičke zaštite konstrukcija, naročito onih od vitalnog značaja kod kojih je nužno osigurati njihovu upo-trebljivost neposredno nakon dejstva jakog zemljotresa.

Ključne riječi: Zemljotres, vibracije, seizmička izolacija, GOSEB-2, nelinearan seizmički odgovor, projektovanje

SUMMARY

A CONTEMPORARY APPROACH TO SEISMIC DESIGN OF EARTHQUAKE RESISTANT STRUCTURES–BASE ISOLATION APPLICATION ON BRIDGES


In the light of extensive contemporary development and investigation of possibilities of application of seismic isolation in civil engineering practice, the actual design problems of seismic resistant structures are considered. The application of seismic isolation makes the reduction of seismic forces possible which provides elastic response of structures. This is achieved with application of special elements for isolation and seismic energy absorption and elements for vibration control which are built-in within structures. Original characteristic results of investigation of seismic response of bridge prototype with application of GOSEB-2 system for seismic isolation are presented. The control of vibrations as an upgrade of the conventional design approach for seismic resistance structures that is widely applied in the world is presented. The potential of seismic control and prevention of structures, especially those of great importance which must function just after the earthquake, are pointed out.

Key words: Earthquake, vibrations, seismic isolation, GOSEB-2, nonlinear seismic response, design

Documents

SAVREMENI PRISTUP ASEIZMIČKOM PROJEKTOVANJU KONSTRUKCIJA … · opterećenje, pri kome konstrukcija gubi stabilnost. U analizi se sve više koristi nelinearna vezi između napona