ДОДАТОК J

(обов'язковий)

Зміна проектних характеристик сейсмічних ізоляторів

J.1 Чинники, що викликають зміну розрахункових характеристик

(1) Оцінка верхньої границі розрахункових характеристик UBDPs і нижньої границі розрахункових характеристик (LBDPs), необхідна для проектирования сейсмоизоляційної системи згідно 7.5.2.4, може проводитися за допомогою оцінки впливу наступних чинників на кожну характеристику:

• f₁: старіння (включаючи корозію);

• f₂: температура (мінімальна розрахункова температура сейсмоизоляторов T_min;b);

• f₃: забруднення;

• f₄: сумарне переміщення (знос).

Нижче вказані загальні розрахункові характеристики циклічної реакції на дію вище-вказаних чинників (див. рисунок 7.1 і рисунок 7.3).

• Жорсткість за межами пружності К_р.

• Сила при нульовому переміщенні F_o.

(2) Мінімальна температура ізолятора для розрахункової сейсмической ситуации, T_min>b, повинна відповідати кліматичним умовам місцезнаходженнямоста.

Примітка Значення мінімальної температури сейсмоизолятора для використання в країні в розрахунковій сейсмічній ситуації можна знайти в національному застосуванні. Нижче приведені значення, що рекомендуються:

ANNEX J

(normative)

VARIATION OF DESIGN PROPERTIES OF SEISMIC ISOLATOR UNITS

J.1 Factors causing variation of design properties

(1) The assessment of Upper Bound Design Properties and Lower Bound Design Properties (UBDPs and LBDPs) required for the design of the isolating system in accordance with 7.5.2.4, should be established by evaluating the influence of the following factors on each property:

• f₁: ageing (including corrosion);

• f₂: temperature (minimum isolator design temperature T_min;b);

• f₃: contamination;

• f₄: cumulative travel (wear).

In general the design properties of cyclic response influenced by the above factors are the following (see Figure 7.1 and Figure 7.3).

• The post elastic stiffness K_p.

• The force at zero displacement F_o.

(2) The minimum isolator temperature for the seismic design situation, T_min>b, should
correspond to the climatic conditions of the bridge location.

NOTE: The value of the minimum isolator temperature for use in a country in the seismic design situation may be found in its the National Annex. The recommended value is as follows:

(J.1)

де:

T_min - мінімальна температура повітря в тіні в місці розташування моста з річною вірогідністю перевищення 0.02 зідно EN 1990-1-5:2004, 6.1.3.2.

ψ₂ = 0.50 - коефіцієнт поєднання для температурної дії в розрахунковій сейсмічній ситуації згодне EN1990:2002 - Додаток А2

ΔT₁ набуває різних значень залежно від матеріалу пролітної будови моста згідно рисунок 6.1 стандарту EN 1991-1-5: 2003.

Таблиця J.1N - Значення ΔТ1 для визначення мінімальної температури сейсмоізолятора

where:

T_min is the value of the minimum shade air temperature at the bridge location having an annual probability of (negative) exceedance of 0.02, in accordance with EN 1990-1-5:2004, 6.1.3.2.

ψ₂= 0.50 is the combination factor for thermal actions for seismic design situation, in accordance with EN 1990:2002 - Annex A2 and

ΔT₁ takes the following values depending on the material of the bridge deck, in accordance with Figure 6.1 of EN 1991-1-5: 2003.

Table J.1N: Value of ΔT₁for the determination of the minimum isolator temperature

J.2 Оцінка змін

(1) Вплив кожного з даних чинників їх f_і (i = від 1 до 4) згідно на кожну розрахункову характеристику повинно оцінюватися за допомогою порівняння: (а) максимальних і мінімальних значень (maxDP_fi and minDP_fi) розрахункової характеристики, отриманих в результаті дії чинника fi, до (b) максимальними і мінімальними номінальними значеннями (maxDP_nom і minDP_nom) , відповідно, даної характеристики, отриманими в ході дослідних випробувань. При цьому необхідно скласти наступне співвідношення впливу кожного чинника f_i на досліджувану розрахункову характеристику.

J.2 Evaluation of the variation

(1) In general the effect of each of the factors f_і (i = 1 to 4) listed in J.1 on each design property, should be evaluated by comparing: (a) the maximum and minimum values (maxDP_fi and minDP_fi) of the design property, resulting from the influence of factor fi, to (b) the maximum and minimum nominal values (maxDP_nom and minDP_nom) respectively, of the same property, as measured by Prototype tests. The following ratios should be the established for the influence of each factor f_i on the investigated design property.

(J.2)

(J.3)

Примітка 1: У довідковому додатку K приводиться опис процедури проведення випробувань дослідних зразків для випадків, коли prEN 15129:200X («антисейсмічні пристрої») не містить докладних вимог, що пред'являються до даних випробувань.

Примітка 2 Значення, привласнені чинникам λ для застосування в країні, можна знайти в національному додатку даної країни. Значення/інструкції, що рекомендуються, для загальновживаних сейсмоізоляторов, включаючи спеціальні еластомерні опорні частини, свинцево-гумові опори, ковзаючі ізолятори і гідравлічні в'язкі амортизатори, приводяться в довідковому Додатку JJ.

(2) Дійсна верхня межа розрахункових характеристик (UBDP), використовувана при проектуванні, повинна оцінюватися таким чином:

NOTE 1: Informative Annex K provides guidance on prototype (or type) tests in cases where prEN 15129:200X ("Anti-seismic devices") does not include detailed requirements for such tests

NOTE 2: The values to be ascribed to the λ-factors for use in a country may be found in its National Annex. Recommended values/guidance for commonly used isolators, i.e. special elastomeric bearings, lead-rubber bearings, sliding isolating units and hydraulic viscous dampers, is given in Informative Annex JJ.

(2) The effective UBDP used in the design should be estimated as follows:

(J.4)

з коефіцієнтами корегування

with modification factors

(J.5)

де коефіцієнти поєднання ψ_fi відповідають за зменшену вірогідність одночасної дії максимальних негативних ефектів всіх чинників; дані коефіцієнти приймаються згідно таблиці J,2:

Таблиця J.2^ Коефіцієнти поєднання ψ_fi

where, the combination factors ψ_fi account for the reduced probability of simultaneous occurrence of the maximum adverse effects of all factors and should be assumed in accordance with Table J.2:

Table J.2: Combination factors ψ_fi

(3) Для дійсної нижньої межі розрахункових характеристик LBDP (і відповідних коефіцієнтів корегування λ_L,fi), повинен використовуватися формат, аналогічний виразам (J.4) і (J.5), разом з λ_min,fi. При цьому для типових еластомірних і фрикційних опорних частин можна допустити, що:

3. In general, for the effective LBDP (and relevant modification factors λ_L,fi) a similar format as that of expressions (J-4) and (J-5) should be used, in conjunction with λ_min,fi. However for the commonly used elastomeric and friction bearings, it may be assumed in general that:

(J.6)

і тому

and therefore

(J.7)

(4) Для гідравлічних амортизаторів/демпферів і у відсутності спеціальних досліджень, можно допустити, що:

(4) For hydraulic dampers and in the absence of specific tests, it may be assumed that:

UBDP = maxDP_nom

LBDP = minDP_nom

ДОДАТОК JJ

(довідковий)

Коефіцієнти λ для сейсмоізоляторів загального типу

JJ.1 Значення λ_max для еластомерних опорних частин

(1) Якщо в ході відповідних випробувань не виводяться інші значення, для оцінки верхньої межі розрахункових характеристик (UBDP) можуть використовуватися значення λ_max, приведені в таблицях від JJ.1 до JJ.4 .

Таблиця JJ.1: f₁ - Старіння

ANNEX JJ

(informative)

λ-FACTORS FOR COMMON ISOLATOR TYPES

JJ.1 λ_max-values for elastomeric bearings

(1) Unless different values are substantiated by appropriate tests, the λ_max -values specified in following Tables JJ.1 to JJ.4 may be used for estimation of the UBDP.

Table JJ.1: f₁- Ageing

де для гумових компонентів використовуються наступні позначення:

LDRB: слабоамортизуюча гумова опорна частина з модулем зрушення, при деформації зрушення 100%, що перевищує 0,5 Мпа.

HDRB1: високоамортизуюча гумова опорна частина з £_eff < 0,15 і модулем зрушення, при деформації зрушення 100%, що перевищує 0,5 МПа.

HDRB2: високоамортизуюча гумова опорна частина з £_eff > 0,15 і модулем зрушення, при деформації зрушення 100%, що перевищує 0,5 Мпа.

Свинцевий сердечник: свинцевий сердечник для свинцево-гумової опори (LRB).

Таблиця JJ.2: f₂ – Температура

with the following designation for the rubber components:

LDRB: Low damping rubber bearing with shear modulus, at shear deformation of 100%, larger than 0,5 MPa

HDRB1: High damping rubber bearing with £_eff < 0,15 and shear modulus, at shear deformation of 100%, larger than 0,5 Mрa

HDRB2: High damping rubber bearing with £_eff > 0,15 and shear modulus, at shear deformation of 100%, larger than 0,5 Mpa

Lead core: Lead core for Lead rubber bearings (LRB)

Тable JJ.2: f₂ - Temperature

T_min,b –це мінімальна температура сейсмоізолятора для розрахункової сейсмічної ситуації згідно з місцем розташування моста (см. (2) розділу J.1 Додатку J).

T_min,b is the minimum isolator temperature for the seismic design situation, corresponding to the bridge location (see (2) of J.1 of Annex J).

ДОДАТОК К

(довідковий)

Випробування для перевірки розрахункових характеристик сейсмоізоляторів

К.1 Сфера застосування

1. У цьому довідковому застосуванні представлені необхідні інструкції по проведенню досліддних (або типових) випробувань у випадках, коли prEN 15129:200X («антисейсмічні пристрої») не містить докладних вимог до таких випробувань.

2. Значення характеристик переміщень і амортизації сейсмоізоляторів, використовувані при проектуванні і розрахунку сейсмостійких мостів, можуть бути підтверджені випробуваннями, опис яких приводиться в цьому додатку. Дані випробування не призначені для контролю якості продукту.

3. Дослідні випробування або випробування дослідних зразків згідно K.2 покликані встановити або підтвердити діапазон розрахункових характеристик сейсмоізоляторів, передбачених проектом. Такі випробування можуть мати специфічний для проекту характер. При цьому приймаються наявні результати випробувань, проведені з використанням зразків аналогічного типу і розміру, що мають схожі значення розрахункових параметрів.

4. Завдання випробувань згідно K.3 полягає в тому, щоб обгрунтувати характеристики сейсмоізоляторів, які не є, як правило, специфічними для проекту.

К.2 Дослідні випробування

К.2.1 Загальні положення

1. Для випробувань повинні використовуватися не менше двох зразків. До проведення випробувань, дані зразки не повинні піддаватися дії поперечних або вертикальних навантажень.

2. Повинні використовуватися повнорозмірні зразки. Компетентні органи можуть вирішити проведення випробувань з використанням зразків зменшеного масштабу тільки в тому випадку, якщо існуючі випробувальні прилади не мають можливостей випробування повнорозмірних зразків.

3. Якщо використовуються зразки зменшеного масштабу, вони мають бути такого ж типу і геометричної форми; вони мають бути виготовлені з такого ж матеріалу з використанням однакової технології виробництва і контролю якості, як і повномасштабні зразки.

К.2.2 Послідовність випробувань

(1) Необхідно дотримувати наступну послідовність випробувань для заданного числа циклів при вертикальному навантаженні, рівному середньому постояному навантаженню; при цьому всі сейсмоизоляторы мають бути загального типу і розміру.

T₁ Три повні цикли з обліком і без урахування максимального температурного переміщення при швидкості випробувань не нижче 0,1 мм/хвил.

Т₂ Двадцять повних циклів навантаження з урахуванням і без урахування максимальної розрахункової реакції при середній частоті випробувань 0,5 Гц. В ході кожного циклу навантаження повинне залишатися на зразку протягом 1 хвилини.

Т₃ П'ять повних циклів при підвищеному розрахунковому сейсмічному переміщенні.

Т₄ П'ятнадцять повних циклів при підвищеному розрахунковому переміщенні, починаючи з переміщення зрушення (див. 7.6.2(2)Р). Цикли можуть застосовуватися в трьох групах по п'ять циклів кожна; при цьому кожна група має бути відокремлена часом простою для охолоджування зразка.

Т₅ Повторення випробувань Т₂, але з кількістю циклів, зменшеному до трьох.

Т₆ Якщо сейсмоізолятор є також і елементом вертикального навантаження, він повинен піддаватися також випробуванню одного повного циклу при загальному розрахунковому сейсмічному переміщенні під впливом наступних вертикальних навантажень:

ANNEX K

(informative)

TESTS FOR VALIDATION OF DESIGN PROPERTIES OF SEISMIC ISOLATOR UNITS

K.1 Scope

1. This Informative Annex is intended to provide guidance on prototype (or type) testing in cases where prEN 15129:200X ("Anti-seismic devices") does not include detailed requirements for such testing.

2. The range of values of the deformation characteristics and damping values of the isolator units used in the design and analysis of seismic-isolated bridges may be validated by the tests described in this Annex. These tests are not intended for use as quality control tests.

3. The prototype tests specified in K.2 aim to establish or validate the range of nominal design properties of the isolator units assumed in the design. These tests in general may be project specific. However, available results of tests performed on specimens of similar type and size and with similar values of design parameters are acceptable.

4. The purpose of the tests of K.3 is to substantiate properties of the isolators, which are usually not project specific.

K.2 Prototype tests

K.2.1 General

1. The tests should be performed on a minimum of two specimens. Specimens should not be subjected to any lateral or vertical loading prior to prototype testing.

2. In general, full size specimens should be used. The competent authority may allow performance of certain tests on reduced scale specimens, only when existing testing facilities do not have the capacity required for testing full-size specimens.

3. When reduced scale specimens are used, they should be of the same material and type, geometrically similar to the full-size specimens, and should be manufactured with the same process and quality control.

K.2.2 Sequence of tests

(1) The following sequence of tests should be performed for the prescribed number of cycles, at a vertical load equal to the average permanent load, on all isolator units of a common type and size.

T₁ Three fully reversed cycles at plus and minus the maximum thermal displacement at a test velocity not less than 0,1 mm/min.

T₂ Twenty fully reversed cycles of loading at plus and minus the maximum non-seismic design reaction, at an average test frequency of 0,5 Hz. Following the cyclic testing, the load should be held on the specimen for 1 minute.

Т₃ Five fully reversed cycles at the increased design seismic displacement.

Т₄Fifteen fully reversed cycles at the increased design displacement, starting at the offset displacement (7.6.2(2)P). The cycles may be applied in three groups of five cycles each, with each group separated by idle time to allow for specimen cooling down.

Т₅ Repetition of test Т₂, but with the number of cycles reduced to three.

Т₆ If an isolator unit is also a vertical load-carrying element, then it should also be tested for one fully reversed cycle at the total design seismic displacement under the following vertical loads:

де:

Q_G - постійне навантаження;

ΔF_Ed - додаткове вертикальне навантаження, викликане сейсмічним перекидаючим ефектом від максимальної реакції в умовах розрахункової сейсмічної дії.

(2) Випробування Т₃, Т₄ і Т₆ повинні проводитися з частотою, рівною зворотній величині ефективного періоду сейсмоізоляційної системи. До даного правила допускається виключення для сейсмоізоляторів, які не залежать від швидкості навантаження (швидкість навантаження надає великий вплив на в’язкостне або фрикційне нагрівання зразка). Вважається, що залежність сила-переміщення сейсмоізоляторів не залежать від швидкості навантаження, якщо різниця менш 15% наблюдаєтся для будь-якого із значень Р0 і Кр, що визначають петлю гістерезису (див. рисунок 7), після випробування протягом трьох повних циклів при розрахунковому переміщенні і значеннях частоти в діапазоні, рівному від 0,2 до 2-кратної зворотної величини ефективного періоду сейсмоізоляційної системи.

К.2.3 Визначення характеристик сейсмоізоляторів

К.2.3.1 Залежність сила-переміщення

(1) Ефективна жорсткість сейсмоізолятора повинна розраховуватися для кожного циклу навантаження таким чином:

where

Q_G is the permanent load and

ΔF_Ed is the additional vertical load due to seismic overturning effects, based on peak response under the design seismic action.

(2) Tests Т₃, Т₄ and Т₆ should be performed at a frequency equal to the inverse of the effective period of the isolating system. Exception from this rule is permitted for isolator units that are not dependent on the rate of loading (the rate of loading has as primary effect the viscous or frictional heating of the specimen). The force displacement characteristics of an isolator unit are considered to be independent of the rate of loading, when there is less than 15% difference on either of the values of F_o and K_p defining the hysteresis loop (see Figure 7.1), when tested for three fully reversed cycles at the design displacement and frequencies in the range of 0,2 to 2 times the inverse of the effective period of the isolating system.

K.2.3 Determination of isolators characteristics

K.2.3.1 Force-displacement characteristics

(1) The effective stiffness of an isolator unit should be calculated for each cycle of loading as follows:

(K.1)

де:

d_p і d_n відповідно, максимальні позитивні і максимальні негативні переміщення при випробуванні;

F_p i F_n максимальні позитивні і максимальні негативні сили, відповідно, для пристроїв з гістерезисним і фрикційним режимом поведінки, або позитивні і негативні сили, відповідні d_p і d_n, відповідно, для пристроїв з в'язкопружним режимом поведінки.

where:

d_p and d_n are the maximum positive and maximum negative test displacement, respectively, and

F_p and F_n are the maximum positive and negative forces, respectively, for units with hysteretic and frictional behaviour, or the positive and negative forces corresponding to d_p and d_n, respectively, for units with viscoelastic behaviour.

Рисунок К.1: Діаграми сила-переміщення випробувань (зліва: гістерезисна або фрикційна поведінка; справа: в’язкостна поведінка)

К.2.3.2 Характеристики амортизації

(1) Енергія, розсіяна за цикл E_Di сейсмоізолятора i, повинна визначатися для кожного циклу навантаження як площа відповідної петлі гістерезису п'яти повних циклів при повному розрахунковому переміщенні випробування T₃ згідно К.2.2.

К.2.3.3 Адекватність системи

(1) Поведінка дослідних зразків вважається за адекватну, якщо виконуються наступні вимоги:

R₁ за винятком гідравлічних в'язких амортизаторів, графіки сила-переміщення всіх випробувань, вказаних в К.2.2, повинні мати позитивну приростную (сило) -несучу здатність.

R₂ при проведенні випробування Т₁ згідно К.2.2, максимальна зміряна сила не повинна перевищувати розрахункове значення більш, ніж на 5%.

R₃ при проведенні випробувань Т₂ і Т₅ згідно К.2.2, максимальне зміряне переміщення не має бути менше 90 % розрахункового значення.

R₄ при проведенні випробування Т₃ згідно К.2.2, максимальні і мінімальні значення ефективної жорсткості K_effi сейсмоизолятора i (і відповідних діаграм сила-переміщення), а також енергії, розсіяній за цикл, E_Di, повинні визначатися як максимум і мінімум, відповідно, середньої величини кожній з чотирьох пар послідовних циклів випробування. Дані номінальні характеристики повинні знаходитися в межах номінального діапазону, передбаченого проектом.

R₅ при проведенні випробування Т₄ згідно К.2.2, відношення мінімальною до максимальної ефективної жорсткості, зміряної в кожному з 15 циклів, повинно складати не менше 0,7.

R₆ при проведенні випробування T₄згідно К.2.2, відношення minE_D/maxE_D для 15 циклів має бути не менше 0,7.

R₇ всі пристрої вертикального навантаження, що несуть, повинні залишатися в стійкому стані під час випробування T₆ згідно К.2.2.

R₈ Після завершення випробувань, всі дослідні зразки необхідно оглянути на наявність ознак їх істотного погіршення, що може виявитися причиною для їх відбракування (у відповідних випадках):

• немає зчеплення гуми з металом;

• порушення кріплення шаруватого матеріалу;

- глибина або ширина тріщин в поверхні гуми перевищує 70 % товщина гумового покриття;

• відшаровування матеріалу займає більше 5 % площі зчеплення;

• немає зчеплення PTFE з металом на площі більше 5 % площі зчеплення;

- наявність подряпин на плиті з неіржавіючої сталі, глибина або ширина яких перевищує 0,5 мм, а довжина - 20 мм;

• постійна деформація;

• витоки.

К.3 Інші випробування

К.3.1 Випробування на знос і втому

1. Дані випробування повинні визначити величину сумарного переміщення, викликаного переміщеннями під впливом температурних і транспортних навантажень протягом терміну служби до, принаймні, 30 років.

2. Для мостів нормальної довжини (до 200 м) і якщо розрахунками не визначені інші значення, мінімальне сумарне переміщення може бути прийняте рівним 2000 м.

К.3.2 Низькотемпературні випробування

1. Якщо сейсмоізолятори призначені для роботи в низькотемпературних умовах при мінімальній температурі самих ізоляторів сейсмостійкої конструкції T_min>b < 0°C (див. J.1(2)), тоді випробування повинні проводитися при даній температурі, включаючи п'ять повних циклів при розрахунковому переміщенні, підтримуючи решту умов згідно випробуванню Т₃ параграфа К.2.2. Перед проведенням випробувань, зразки повинні витримуватися при температурі нижче за точку замерзання напротязі, принаймні, двох днів. Оцінка результатів повинна проводитися згідно R4 параграфа К.2.3.3(1).

2. При проведенні випробувань згідно К.3.1, 10 % переміщень повинно проводитися при температурі T_min,b

Figure K1: Force-displacement diagrams of tests (Left: hysteretic or friction behaviour; right: viscous behaviour)

K.2.3.2 Damping characteristics

(1) The energy dissipated per cycle E_Di of an isolator unit i, should be determined for each cycle of loading as the area of the relevant hysteresis loop of the five fully reversed cycles at the total design displacement of test T₃ of K.2.2.

K.2.3.3 System adequacy

(1) The performance of the test specimens should be considered as adequate if the following requirements are satisfied:

R₁ except for fluid viscous dampers, the force-displacement plots of all tests specified in K.2.2 should have a positive incremental force-carrying capacity.

R₂ in test T₁ of K.2.2 the maximum measured force should not exceed the design value by more than 5%.

R₃ in tests T₂ and T₅ of K.2.2 the maximum measured displacement should be not less than 90% of the design value.

R₄ in test T₃ of K.2.2, the maximum and minimum values of the effective stiffness K_effi of isolator unit i (and the corresponding force-displacement diagrams), as well as of the energy dissipated per cycle, E_Di, should be determined as the maximum and minimum, respectively, of the average of each of the four pairs of consecutive cycles of the test. These nominal properties should be within the range of nominal properties, assumed by the design.

R₅ In test T₄ of K.2.2, the ratio of the minimum to the maximum effective stiffness measured in each of the 15 cycles should be not less than 0,7.

R₆ In test T₄ of K.2.2, the ratio minE_D/maxE_D for each of the 15 cycles should not be less than 0,7.

R₇ All vertical load-carrying units should remain stable (i.e. with positive incremental stiffness) during the test T₆ of K.2.2.

R₈ Following the conclusion of the tests, all test specimens should be inspected for evidence of significant deterioration, which may constitute cause for rejection, such as (where relevant):

• Lack of rubber to steel bond

• Laminate placement fault

• Surface rubber cracks wider or deeper than 70% of rubber cover thickness

• Material peeling over more than 5% of the bonded area

• Lack of PTFE to metal bond over more than 5% of the bonded area

• Scoring of stainless steel plate by marks deeper or wider than 0,5 mm and over a length exceeding 20 mm

• Permanent deformation

• Leakage

K.3 Other tests

K.3.1 Wear and fatigue tests

(1) These tests should account for the influence of cumulative travel due to
displacements caused by thermal and traffic loadings, over a service life to at least 30

years.

(2) For bridges of normal length (up to about 200 m) and unless a different value is
substantiated by calculation, the minimum cumulative travel may be taken as 2000 m.

K.3.2 Low temperature tests

1. If the isolator units are intended to be used in low temperature areas, with minimum isolator temperature for seismic design T_min>b < 0°C (see J.1(2)), then a test should be performed at this temperature, consisting of five fully reversed cycles at the design displacement, with the remaining conditions as specified in test T₃ of K.2.2. The specimen should be kept below freezing for at least two days before the test. The results should be evaluated as specified in R4 of K.2.3.3(1).

2. In the tests of K.3.1, 10% of the travel should be performed under temperature T_min,b