Сейсмостойкие конструкции
Сейсмостойкие или асейсмостойкие конструкции предназначены для защиты зданий в той или иной степени от землетрясений . Хотя ни одна конструкция не может быть полностью невосприимчивой к повреждениям от землетрясения, цель сейсмической инженерии состоит в том, чтобы возвести конструкции, которые лучше справляются с сейсмической активностью, чем их традиционные аналоги. Согласно строительным нормам , сейсмостойкие конструкции предназначены выдерживать самое сильное землетрясение определенной вероятности, которое может произойти в месте их расположения. Это означает, что человеческие жертвы должны быть сведены к минимуму путем предотвращения обрушения зданий при редких землетрясениях, в то время как потеря функциональности должна быть ограничена при более частых землетрясениях. [1]
Для борьбы с разрушением от землетрясения единственным методом, доступным древним архитекторам, было построить долговечные сооружения, часто делая их чрезмерно жесткими и прочными .
В настоящее время существует несколько подходов к проектированию в области сейсмической инженерии, использующих экспериментальные результаты, компьютерное моделирование и наблюдения прошлых землетрясений, чтобы обеспечить требуемые характеристики с учетом сейсмической угрозы на интересующем участке. Они варьируются от выбора соответствующего размера конструкции, чтобы она была достаточно прочной и пластичной, чтобы выдержать тряску с приемлемым повреждением, до оснащения ее изоляцией основания конструкции или использования технологий контроля вибрации для минимизации любых сил и деформаций. Хотя первый метод обычно применяется в большинстве сейсмостойких сооружений, на важных объектах, достопримечательностях и зданиях культурного наследия используются более совершенные (и дорогие) методы изоляции или контроля, чтобы пережить сильные тряски с минимальным ущербом. Примерами таких применений являются Собор Богоматери Ангелов и Музей Акрополя . [ нужна ссылка ]
Тенденции и проекты
[ редактировать ]Представлены некоторые новые тенденции и/или проекты в области сейсмических инженерных сооружений.
Строительные материалы
[ редактировать ]Согласно исследованиям, проведенным в Новой Зеландии в связи с землетрясениями в Крайстчерче в 2011 году , сборные железобетонные конструкции, спроектированные и установленные в соответствии с современными нормами, показали хорошие результаты. [2] По данным Научно-исследовательского института сейсмостойкости , сборные панельные дома имели хорошую долговечность во время землетрясения в Армении по сравнению со сборными каркасно-панельными зданиями. [3]
Убежище от землетрясения
[ редактировать ]Одна японская строительная компания разработала шестифутовое кубическое укрытие, которое представляет собой альтернативу сейсмостойкости всего здания. [4]
Параллельное тестирование на вибростоле
[ редактировать ]Параллельные испытания двух или более моделей зданий на вибростоле — это яркий, убедительный и эффективный способ экспериментальной проверки инженерных решений, связанных с землетрясениями.
Так, два деревянных дома, построенные до принятия Строительного кодекса Японии 1981 года, были переданы в ведение электронной обороны. [5] для тестирования. Один дом был усилен для повышения сейсмостойкости, а другой – нет. Эти две модели были установлены на платформе E-Defense и протестированы одновременно. [6]
Комбинированное решение для контроля вибрации
[ редактировать ]
, спроектированное архитектором Меррилом В. Бэрдом из Глендейла в сотрудничестве с AC Martin Здание муниципальных служб по адресу 633 East Broadway, Глендейл Architects из Лос-Анджелеса, было завершено в 1966 году. [7] Это гражданское здание, расположенное на углу Восточного Бродвея и Глендейл-авеню, служит геральдическим элементом общественного центра Глендейла.
В октябре 2004 года компания Architectural Resources Group (ARG) заключила контракт с компанией Nabih Youssef & Associates, Structural Engineers на предоставление услуг по оценке исторических ресурсов здания в связи с предлагаемой сейсмической модернизацией.
В 2008 году здание муниципальных служб города Глендейл, штат Калифорния, было сейсмически модернизировано с использованием инновационного комбинированного решения по контролю вибрации: существующий приподнятый фундамент здания был установлен на резиновых опорах с высоким демпфированием .
Система стен из стальных пластин
[ редактировать ]
Стена на сдвиг из стальных пластин (SPSW) состоит из стальных пластин заполнения, ограниченных системой колонн-балок. Когда такие пластины заполнения занимают каждый уровень внутри каркасного отсека конструкции, они составляют систему SPSW. [8] В то время как большинство методов сейсмостойкого строительства заимствованы из старых систем, SPSW был изобретен полностью для того, чтобы противостоять сейсмической активности. [9]
Поведение SPSW аналогично вертикальной пластинчатой балке , консольно закрепленной на основании. Подобно пластинчатым фермам, система SPSW оптимизирует работу компонентов, используя преимущества после выпучивания поведения стальных панелей заполнения .
Здание отеля Ritz-Carlton/JW Marriott, являющееся частью жилого комплекса LA Live в Лос-Анджелесе, штат Калифорния , является первым зданием в Лос-Анджелесе, в котором используется усовершенствованная система стеновых стен из стальных пластин, позволяющая противостоять боковым нагрузкам при сильных землетрясениях и ветрах.
Модернизация АЭС Касивадзаки-Карива
[ редактировать ], Атомная электростанция Касивадзаки-Карива крупнейшая атомная электростанция в мире по полезной мощности , оказалась недалеко от эпицентра сильнейшего землетрясения на море Тюэцу , случившегося 6,6 июля 2007 года . [10] Это повлекло за собой длительную остановку для проверки конструкции, которая показала, что перед возобновлением работы необходимо усилить сейсмостойкость. [11]
9 мая 2009 г. один энергоблок (блок 7) был перезапущен после сейсмической модернизации . Тестовый запуск должен был продолжаться 50 дней. После землетрясения завод был полностью остановлен почти на 22 месяца.
Сейсмическое испытание семиэтажного дома
[ редактировать ]Разрушительное землетрясение произошло в одиноком деревянном многоквартирном доме в Японии . [12] Эксперимент транслировался в прямом эфире 14 июля 2009 года, чтобы дать представление о том, как сделать деревянные конструкции более прочными и способными противостоять сильным землетрясениям. [13]
Встряска Мики в Исследовательском центре сейсмостойкого инженерного исследования Хиого является краеугольным камнем четырехлетнего проекта NEESWood, который получает основную поддержку от Национального научного фонда программы Сети инженерного моделирования землетрясений (NEES) США.
«NEESWood стремится разработать новую философию сейсмического проектирования, которая обеспечит необходимые механизмы для безопасного увеличения высоты деревянных каркасных конструкций в активных сейсмических зонах США, а также смягчит сейсмический ущерб малоэтажным деревянным каркасным конструкциям. ", - сказал Розовски с факультета гражданского строительства Техасского университета A&M . Эта философия основана на применении систем сейсмического гашения для деревянных зданий. Системы, которые можно устанавливать внутри стен большинства деревянных зданий, включают в себя прочный металлический каркас , распорки и заслонки, заполненные вязкой жидкостью.
Суперкаркасная сейсмостойкая конструкция
[ редактировать ]Предлагаемая система состоит из основных стен, шляпчатых балок, включенных в верхний уровень, внешних колонн и вязкостных демпферов, вертикально установленных между концами шляпчатых балок и внешними колоннами. При землетрясении шляпные балки и внешние колонны действуют как аутригеры и уменьшают опрокидывающий момент в ядре, а установленные демпферы также уменьшают момент и боковое отклонение конструкции. Эта инновационная система позволяет исключить внутренние балки и внутренние колонны на каждом этаже и тем самым обеспечить здания свободной от колонн площадью даже в регионах с высокой сейсмичностью. [14] [15]
Землетрясение архитектура
[ редактировать ]Термин «сейсмическая архитектура» или «архитектура сейсмостойкости» был впервые введен в 1985 году Робертом Райтерманом. [16] Фраза «сейсмическая архитектура» используется для описания степени архитектурного выражения сейсмостойкости или влияния архитектурной конфигурации, формы или стиля на сейсмостойкость. Он также используется для описания зданий, на архитектуру которых повлияли соображения сейсмического проектирования. Это можно считать новым эстетическим подходом при проектировании сооружений в сейсмоопасных районах. [17]
История
[ редактировать ]В статье в журнале Scientific American от мая 1884 года «Здания, устойчивые к землетрясениям» описываются ранние инженерные разработки, такие как Сёсоин . [18]
До того, как строительные нормы и правила были усовершенствованы, дверные коробки считались наиболее укрепленным элементом зданий и самым безопасным местом для нахождения под ними во время землетрясения. Это уже не общий совет, несмотря на распространенное заблуждение об обратном. [19] [20]
См. также
[ редактировать ]
- Землетрясение в стиле барокко
- Управление в чрезвычайных ситуациях
- Геотехническая инженерия
- Сейсмическая реакция полигона
- Сейсмическая модернизация
- Здание, устойчивое к цунами
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Комитет сейсмологии (1999). Рекомендуемые требования к боковой силе и комментарии . Ассоциация инженеров-строителей Калифорнии.
- ^ «Precast New Zealand Inc: Сборный железобетон и проблемы сейсмики» . Архивировано из оригинала 21 августа 2019 г. Проверено 18 мая 2015 г.
- ^ «Повреждения сборных железобетонных панелей, сравнение характеристик сборных каркасно-панельных зданий (обрушившихся на переднем плане) и сборных панельных зданий (стоящих на заднем плане)» . www.eeri.org .
- ^ «Сейсмостойкое убежище с опорой для кровати и навесом» .
- ^ «Япония и США будут сотрудничать в исследованиях по предотвращению стихийных бедствий | Все американские патриоты: политика, экономика, здравоохранение, окружающая среда, энергетика и технологии» . Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 г. Проверено 18 июня 2009 г.
- ^ Неесит (17 ноября 2007 г.). «Испытание обычного деревянного дома на встряхивающем столе (1)» – через YouTube. [ мертвая ссылка на YouTube ]
- ^ «Отдел планирования — город Глендейл, Калифорния» (PDF) . www.ci.glendale.ca.us . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Харрази, MHK, 2005, «Рациональный метод анализа и проектирования стенок из стальных пластин», доктор философии. Диссертация, Университет Британской Колумбии, Ванкувер, Канада,
- ^ Райтерман, Роберт (2012). Землетрясения и инженеры: международная история . Рестон, Вирджиния: ASCE Press. стр. 356–357. ISBN 9780784410714 . Архивировано из оригинала 26 июля 2012 г.
- ^ «Прибыль Tepco пошатнулась» . Мировые ядерные новости. 31 июля 2007 г. Архивировано из оригинала 30 сентября 2007 г. Проверено 1 августа 2007 г.
- ^ Асахи.com. Землетрясение подвергает опасности ядерные установки . 18 июля 2007 г.
- ^ «Новости и события Политехнического института Ренсселера» . 12 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 12 октября 2007 г.
- ^ «Дом – сильная позиция: испытание NEESWood Capstone 2009» . www.nsf.gov .
- ^ «Обзор концепций проектирования и выполнения сейсмостойких конструкций Superframe RC» (2016), Киараш Ходабахши ISBN 9783668208704
- ^ «Сейсмический расчет суперрамы» (PDF) . Корпорация Кадзима . Проверено 27 октября 2017 г.
- ^ Райтерман, Роберт (2–3 августа 1985 г.). Десять принципов неструктурного сейсмического проектирования . Проектирование на случай землетрясений в западных горных штатах: семинар AIA для архитекторов и специалистов в области строительства. Солт-Лейк-Сити, Юта.
- ^ Лунджи, Наставник (2016). Сейсмическая архитектура — архитектура сейсмостойких сооружений . Мспроект. ISBN 9789940979409 .
- ^ Научный американец . Манн и компания. 1884-05-31. п. 340.
- ^ «Землетрясение | Личное укрытие/барьеры: не используйте дверной проем» . Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям . Архивировано из оригинала 26 сентября 2023 года . Проверено 2 июля 2024 г.
- ^ Кэнон, Габриель (6 апреля 2024 г.). «Не стой в дверном косяке: что делать при землетрясении» . Хранитель . Проверено 2 июля 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Учебник для обсуждения дизайна — Сейсмические явления от Комиссии по управлению жилищным строительством Британской Колумбии — обзор стратегий проектирования устойчивых зданий.