Um alto

Mar 29, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 5086 (2023) Citar este artigo

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Visando os problemas de baixa sensibilidade e baixa precisão causados ​​pelo mecanismo de transferência de deslocamento de três sensores de deslocamento usados ​​simultaneamente no monitoramento de deslocamento 3D de mancais de isolamento sísmico, o artigo propôs um sensor de deslocamento 3D rotativo de alta sensibilidade. O sensor adiciona furos na superfície da viga cantilever de igual resistência para formar uma viga transversal, o que aumenta a tensão de flexão na superfície da viga para melhorar a sensibilidade. Ao adicionar um giroscópio e uma estrutura de rotação mecânica, um único sensor pode medir o deslocamento 3D ao mesmo tempo, reduzindo os efeitos adversos do mecanismo de transmissão de deslocamento na precisão da medição. O software ANSYS foi usado para simular e otimizar os parâmetros do tamanho do orifício do feixe do sensor para determinar o tamanho e a localização apropriados do orifício. Finalmente, o sensor foi desenvolvido e suas características estáticas e desempenho de medição de deslocamento no espaço 3D estático e dinâmico foram testados com base nos resultados da simulação. Os resultados do teste mostraram que o sensor tem uma sensibilidade de 16,29 mV/mm e uma precisão de 0,9% na faixa de 0–160 mm. Seus erros de medição de deslocamento espacial 3D estáticos e dinâmicos são inferiores a 2 mm, o que pode atender aos requisitos de precisão da medição de deslocamento 3D e sensibilidade para monitoramento de saúde estrutural de rolamentos de isolamento sísmico.

Nos últimos anos, desastres de terremotos ocorreram com frequência. Os danos estruturais nas casas ocorridos durante os terremotos trouxeram perdas insuportáveis ​​para as pessoas1. As técnicas tradicionais de proteção contra terremotos estão longe das expectativas em terremotos2. Para reduzir fundamentalmente a entrada de energia sísmica na estrutura, os engenheiros mudaram seu foco da tradicional "resistência sísmica" para o "isolamento sísmico"3. A estrutura de isolamento sísmico é geralmente uma camada flexível de isolamento sísmico entre a fundação e a estrutura superior, de modo que a fundação seja até certo ponto desconectada da estrutura superior4. Desta forma, a transmissão de energia sísmica para a estrutura superior pode ser isolada, a frequência básica de auto-oscilação da estrutura superior pode ser reduzida, reduzindo assim o impacto da ação sísmica na estrutura superior5. Ao tomar as medidas de isolamento sísmico, a frequência de auto-oscilação da estrutura superior geralmente pode ser reduzida de 1–6 Hz para 0,2–0,5 Hz, o que pode reduzir significativamente o impacto das forças sísmicas e resistir efetivamente aos desastres diretos e secundários gerados por terremotos6. O rolamento de isolamento sísmico é o componente chave do sistema de estrutura de isolamento sísmico. Devido à complexa autocarga e efeitos de carga ambiental durante a construção e uso, o dano do sistema estrutural inevitavelmente se acumulará, resultando em um declínio na capacidade do rolamento de isolamento sísmico de resistir a desastres naturais7. Isso não apenas afetará o uso normal da estrutura de suporte, mas também trará certos riscos de segurança para o edifício e aumentará o risco de vítimas e perdas econômicas causadas pelo terremoto8. Portanto, o estado de saúde dos rolamentos de isolamento sísmico em ambientes voláteis tornou-se o foco de muitos estudiosos9. O método tradicional de avaliação de rolamentos de isolamento sísmico é a avaliação manual, ou seja, desmontar manualmente os rolamentos de isolamento sísmico a serem testados e, em seguida, avaliar seu estado de saúde com base na aparência, teste de carga e assim por diante10. No entanto, na verdade, há um grande número de rolamentos de isolamento sísmico em grandes edifícios de engenharia e o ambiente de instalação é complexo11. A avaliação manual não é apenas demorada, trabalhosa, mas também onerosa12. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de sensores, tecnologia de coleta de informações e tecnologia de análise de teste, o sistema de monitoramento contínuo e em tempo real da integridade dos mancais de isolamento sísmico tem sido amplamente utilizado em pontes, arranha-céus, conservação de água e outros campos de engenharia13.