Um alto

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 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 rolamentos de isolamento sísmico, o artigo propôs um sensor de deslocamento 3D giratório de alta sensibilidade. O sensor adiciona furos passantes 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 furo passante do feixe do sensor para determinar o tamanho e a localização apropriados do furo passante. Por fim, o sensor foi desenvolvido e suas características estáticas e desempenho de medição de deslocamento em 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 estático e dinâmico são inferiores a 2 mm, o que pode atender aos requisitos de precisão da medição de deslocamento 3D e sensibilidade para monitoramento da saúde estrutural de rolamentos de isolamento sísmico.

Nos últimos anos, desastres sísmicos ocorreram com frequência. Os danos estruturais nas casas ocorridos durante os terremotos trouxeram perdas insuportáveis ​​às 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 o 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 esteja até certo ponto desconectada da estrutura superior4. Desta forma, a transmissão da 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 acção sísmica na estrutura superior5. Ao tomar medidas de isolamento sísmico, a frequência de auto-oscilação da estrutura superior pode geralmente ser reduzida de 1–6 Hz para 0,2–0,5 Hz, o que pode reduzir significativamente o impacto das forças sísmicas e resistir eficazmente 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 aos complexos efeitos de carga própria e ambiental durante a construção e utilização, os danos do sistema estrutural irão inevitavelmente acumular-se, resultando num declínio na capacidade do suporte de isolamento sísmico para resistir a desastres naturais7. Não só afectará a utilização normal da estrutura de suporte, mas também trará certos riscos à segurança do edifício e aumentará o risco de vítimas e perdas económicas causadas pelo terramoto8. 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 com isolamento sísmico é a avaliação manual, ou seja, desmontar manualmente os rolamentos com 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, existe um grande número de rolamentos de isolamento sísmico em edifícios de engenharia de grande escala e o ambiente de instalação é complexo11. A avaliação manual não é apenas demorada e trabalhosa, mas também dispendiosa12. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de sensores, tecnologia de coleta de informações e tecnologia de análise de testes, o sistema de monitoramento contínuo e em tempo real da saúde dos rolamentos de isolamento sísmico tem sido amplamente utilizado em pontes, edifícios altos, conservação de água e outros campos de engenharia13.