Устойчивость к землетрясениям: Устойчивый к землетрясениям деревянный дом выдерживает 7.5 баллов

Содержание

Устойчивый к землетрясениям деревянный дом выдерживает 7.5 баллов

Группа исследователей из пяти университетов в настоящее время работает над способами, которые позволят сделать дерево устойчивым к землетрясениям. Если им это удастся, вскоре мир увидит дешёвые рациональные деревянные дома, которые смогут устоять, даже когда землетрясения будут трясти их до основания.

Пока исследователи уже достигли многообещающих результатов: 14 июля во время испытаний в японском Исследовательском центре прикладной сейсмологии Хёго учёные применили самый большой вибростенд в мире для имитации землетрясения силой 7.5 баллов по шкале Рихтера. Семиэтажный деревянный кондоминиум весом миллион фунтов (около 453 592кг), который был помещён на платформу, устоял, получив лишь мелкие косметические повреждения.

По словам исследователей, чтобы здание могло выдерживать такое сотрясение, они изменили распределение гвоздей в конструкции, чтобы лучше распределить устойчивость между разными этажами, принимая во внимание изменения конструкционного давления, которые происходят во время землетрясения. Учёные также использовали 63 анкерные системы стягивания компании Simpson Strong-Tie, стальные стержни, которые протягиваются от основания до крыши и предотвращают раскачивание здания.

Тогда как многие дизайнеры сосредоточены на дорогих сложных строительных материалах, как гибкий бетон и металлические сплавы, для создания устойчивых к землетрясениям конструкций, данный эксперимент – единственный, в котором используются здания, построенные из дерева. Это важно для оптимизации именно этого строительного материала, потому что дерево недорогое и экологически безопасное, а значит, его можно использовать в любой части мира, даже в бедных странах.

———-

Для эффективного выполнения поставленного задания используют специальное оборудование. Например, для извлечения готовых изделий из форм после процесса сушки используют распалубочный вибро стол. На сайте http://www.formpark.ru/catalog/vibrostoly/raspalubochnyy/ Вы более детально ознакомитесь с его характеристикой.

Прочность конструкции

1. Подготовка

(15-30 мин.)

• Ознакомьтесь с процессом общей подготовки в главе «Управление
работойв классе»
• Ознакомьтесь с проектом, чтобы хорошо представлять порядок
действий.
• Определите, как вы хотите представить этот проект: используйте
видео, представленное в проекте в ПО WeDo 2.0 или материалы по
своему усмотрению.
• Определите конечный результат данного проекта: параметры для
представления и создания документа.

• Убедитесь, что отведенного времени достаточно для достижения
целей.

2. Исследование

(30-60 мин.)

PLAY

Вступительный ролик может подготовить почву для рассмотрения и обсуждения с учащимися последующих идей по этому проекту.

Вступительный ролик
Вот несколько предлагаемых тем для обсуждения видео:

  1. Таксложилось, чтоформаземнойповер хностипостоянноизменяется.Как большие куски печенья, лежащие на слое масла, тектонические плиты, из которых сложена поверхность Земли, движутся, трутся друг о друга и сталкиваются.
  2. Приэ томтрениесоз даетвибр ациинаповер хностиземли.
  3. Вовремяземлетрясения, взависимостиотсилыколебанийир азличных других факторов, здания и сооружения могут быть повреждены или разрушены.
  4. Внашидниможнопостроитьболееу стойчивыез дания, чемдесятилетия назад, благодаря научным открытиям, которые стали залогом усовершенствования процесса проектирования.

Вопросы для обсуждения
На этапе исследования эти вопросы нацелены на выявление начальных идей учащихся и обобщение предварительных знаний, чтобы оценить ожидаемые результаты для этого проекта.

Попросите учащихся документировать своё понимание и вернуться к этим вопросам еще раз на этапе создания и после него.

  1. Что вызывает землетрясения, и какую опасность они создают? Землетрясения — это колебания земной коры, вызванные движением тектонических плит.
  2. Как ученые оценивают силу землетрясения?
    Ученые определяют силу землетрясений по шкале Рихтера. Чем выше значение (в диапазоне от 1 до 10), тем сильнее колебания земной коры.
  3. Какие элементы могут влиять на устойчивость зданий во время землетрясений?
    Ответ на этот вопрос должен стать для учащихся гипотезой. Это означает, что на данный момент ответы учащихся могут быть неверными.
  4. Что можно сказать о взаимосвязи между размером опор здания, высотой и способностью выдерживать воздействие землетрясения?
    Высокие или тонкие конструкции, как правило, менее устойчивы и с большей вероятностью обрушатся при поперечных нагрузках.
  5. Как убедиться, что все испытания были достоверны?
    Изменением только одного параметра за один раз.
  6. Какие другие важные факторы можно исследовать?
    Проекты конструкции и различные материалы также являются важными факторами, которые следует учитывать при тестировании сейсмоустойчивости здания.
  7. Каким образом проектируются современные здания, чтобы противостоять землетрясениям?
    Архитекторы и инженеры используют структуры, принципы и моделирование, чтобы проверить уязвимость прототипов.
  8. Означает ли «устойчивый» то же самое, что «прочный»?
    Это зависит от множества факторов. Иногда гибкие структуры или материалы более устойчивы, чем жесткие и прочные.

Дайте учащимся выбрать инструмент (-ы), который (-е) они считают наиболее подходящим (-и) для документирования своих идей и обмена ими Порекомендуйте использовать записи, видео, изображения, конспекты или другие способы документирования.

3. Создание

(45-60 мин.)

Постройте и запрограммируйте симулятор землетрясения и
модели зданий

Учащиеся будут следовать инструкциям по сборке для создания симулятора землетрясения. С помощью этого устройства они будут собирать опытные данные, чтобы решить, пройдет ли здание испытание землетрясением.

1. Создайте симулятор землетрясения.
В модели вибрации, использованной в проекте, применяется поршень, чтобы толкать и тащить тестовую пластину. Уровень мощности мотора в программе определяет амплитуду созданного землетрясения.

2. Запрограммируйте симулятор.
Эта программа начнется с демонстрации символа .0. на экране. Затем серия действий будет повторена 5 раз. К значению на экране добавится 1, это будет означать мощность вибрации, мотор проработает 2 секунды на этой мощности, а затем программа перейдет в режим ожидания на 1 секунду.

Важно
Если учащиеся хотят испытать более сильное или более слабое землетрясение с помощью данной программы, необходимо изменить количество циклов. Учащиеся должны с легкостью использовать программу самостоятельно.

Исследуйте проект здания
Теперь, когда учащиеся поняли принцип работы симулятора землетрясения, предложите им исследовать различные факторы, изолируя по одной переменной единовременно.

1. Изменение высоты.
Учащиеся должны использовать низкие и высокие здания с узкими

основаниями (строения А и Б).

Установив высокое здание на вибрирующую основу, учащиеся должны найти наименьшую силу землетрясения, при которой оно обрушится. Затем, с помощью той же программы, они должны проверить, будет ли узкое или низкое здание более устойчивым.

Учащиеся должны быть способны обнаружить, что при той же площади основания низкое здание более устойчиво, чем высотное.

Важно
Поскольку не все моторы реагируют одинаково, возможно, что группы получат в исследовании различные величины.

2. Изменение ширины основания.
Используя ту же программу, попросите их проверить, может ли высотное здание с узким основанием (здание B) быть устойчивее, чем высотное здание с широким основанием (здание С).

Учащиеся должны быть способны обнаружить, что при большей площади основания высотное здание гораздо устойчивее.

Создание (дополнительно)


Используйте раздел «Дополнительные исследования» учебного проекта, чтобы расширить задание. Имейте в виду, что эти задачи выходят за рамки раздела «Исследование» и предназначены для старших или более подготовленных учащихся.

Попросите учащихся изучить дополнительные элементы, которые влияют на устойчивость зданий к вибрациям.

1. Изменение силы землетрясения.
Попросите учащихся спрогнозировать, что произойдет со зданиями A, B, C, если сила землетрясения будет увеличена, например, до 8 баллов.

Попросите их записать свои прогнозы и изучить каждый случай.

2. Изменение зданий.
Используя тот факт, что большее основание поможет зданию противостоять более сильной вибрации, попросите класс построить самое высокое здание, которое сможет сопротивляться землетрясению 8-го уровня.

Попросите учащихся изучить различные строительные композиции.

• Исследуйте различные структурные формы.
• Используйте новые материалы.

Предложение для совместной работы
Предложите группам сравнить их строительные проекты. Пусть одна группа опишет и испытает конструкцию другой группы.
• Каковы сильные стороны данной конструкции?
• Каковы слабые стороны конструкции?
• Пройдет ли здание испытание на землетрясение?

4. Обмен результатами

(Более 45 мин.)

Создание документа
Попросите учащихся документировать свой проект несколькими способами.
• Попросите учащихся снять видео каждого испытания, чтобы
подтвердить свои утверждения.
• Попросите учащихся сравнить эти выводы с реальными случаями.

Предложения
Учащиеся могут собирать данные в формате диаграммы или таблицы.
Учащиеся могут построить график результатов своих испытаний.

Представление результатов
В конце этого проекта учащиеся должны представить результат своих

исследований.

Чтобы улучшить презентации учащихся, выполните следующее:
• попросите их описать, какой фактор влияет на устойчивость здания;
• попросите их сравнить эти идеи с их выводами;
• попросите их изложить объяснение в контексте;
• попросите их задуматься о своих выводах;
• обсудите, отражают ли их результаты реальность.

Категории оценки проекта согласно ФГОС

Можно использовать эти категории оценки вместе с сеткой категорий
наблюдения, приведенной в главе «Оценка с помощью WeDo 2.0».

Исследование
На этапе исследования убедитесь, что учащийся активно участвует в
обсуждении, задает вопросы, отвечает на них и может своими словами
ответить на вопросы о землетрясениях.

  1. Учащийся не может дать ответы на вопросы или адекватно участвовать в обсуждении.
  2. Учащийся с помощью подсказок может дать ответы на вопросы, адекватно
    участвовать в обсуждении или описывать факторы, которые могут повлиять
    на устойчивость конструкции при землетрясениях.
  3. Учащийся может дать ответы на вопросы, адекватно участвовать в обсуждениях или описывать факторы, которые могут повлиять на устойчивость конструкции при землетрясениях.
  4. Учащийся может дополнять объяснения в ходе обсуждения и подробно
    описывать факторы, которые могут повлиять на устойчивость конструкции
    при землетрясении.

Создание
На этапе создания убедитесь, что учащиеся используют документацию для
записи прогнозов и выводов и изменяют только по одной переменной в ходе
проводимого исследования.

  1. Учащийся не заполняет всю необходимую документацию и хаотично
    изменяет переменные в ходе исследований.
  2. Учащийся использует документацию, но некоторые важнейшие элементы
    отсутствуют, и иногда не соблюдает принцип изменения только одной переменной в ходе исследований.
  3. Учащийся адекватно использует документацию для записи прогнозов и выводов или в целом демонстрирует последовательность при изменении по одной переменной в ходе исследований.
  4. Учащийся отлично использует документацию для записи прогнозов и выводов или постоянно демонстрирует последовательность в изменении по одной переменной в ходе исследований.

Обмен результатами
На этапе обмена результатами убедитесь, что учащийся может эффективно
использовать документы и устное общение, чтобы объяснить, что происходит
с симулятором землетрясений и какие выводы можно сделать из результатов
испытаний.

  1. Учащийся не предлагает объяснения ни в своем документе, ни в ходе устного общения.
  2. Учащийся неэффективно использует документы и устное общение для
    объяснения происходящего и возможных выводов. Объяснение может быть неполным или неточным.
  3. Учащийся эффективно использует документы и устное общение для объяснения происходящего и возможных выводов.
  4. Учащийся эффективно использует документы и устное общение для сложного и точного объяснения происходящего и возможных выводов.

5. Индивидуальный подход

Чтобы обеспечить дополнительный успех, можно предложить дополнительные рекомендации по сборке и программированию. Например:
• объясните, как проводить исследование;
• используйте доказательства для обоснования;
• предложите ученикам провести дополнительные опыты с
изолированными переменными для проверки гипотез.

Кроме того, ясно опишите требования к представлению и документированию учащимися своих выводов.

Предложение
Предоставьте более подготовленным учащимся дополнительное время для строительства и программирования, чтобы они могли использовать свои знания для разработки собственных исследований. Учащиеся могут изменять параметры, такие как уровень мощности симулятора землетрясений, материалы, используемые для строительства зданий, или поверхность, на которой они испытывают свои здания.

Дополнительное исследование
Учащиеся будут проектировать самое высокое здание, способное противостоять землетрясению силой 8 баллов. Они будут применять выводы из предыдущего исследования.

Возможные ошибочные представления у учащихся
Учащиеся могут полагать, что землетрясения происходят в случайных местах по всей Земле. Большая часть сейсмической активности в мире связана с границами тектонических плит. Хотя во время землетрясения могут образовываться мелкие трещины из-за оползней или обрушений грунта, земля не «открывается» вдоль линии разлома._

Минстрой обследует все дома на устойчивость к землетрясению — Российская газета

Неутешительные выводы сделала Счетная палата по результатам проверки мероприятий по повышению сейсмоустойчивости зданий в России. Из 70 регионов в зоне сейсмической опасности 43 не участвуют в программах сейсмоусиления и не получают на эти цели финансирование из федерального бюджета. Среди них 16 регионов, которые имеют наивысшую степень сейсмической опасности, заявил аудитор Счетной палаты Юрий Росляк.

Наиболее часто от землетрясений страдают Камчатка, Алтай, регионы Кавказа и Восточной Сибири. С 2014 по 2018 год было профинансировано сейсмоусиление 155 объектов, из них 18 жилых домов. В среднем ежегодно финансируется строительство и реконструкция около 30 объектов, констатировал Юрий Росляк. По мнению Счетной палаты, этой работы недостаточно, чтобы переломить ситуацию и обеспечить безопасность.

Так, проверка выявила, что не была восстановлена специальная информационная система «Сейсмобезопасность России». За это выступило большинство регионов — участников подпрограммы «Сейсмика» — 16 из 27. Однако минэкономразвития и минфин не поддержали эту идею. Жилищным законодательством также не был определен механизм переселения граждан из многоквартирных домов, сейсмоусиление которых невозможно или экономически нецелесообразно.

При этом у минстроя до сих пор нет точных данных о количестве объектов на территории России, не отвечающих уровню сейсмоустойчивости, и объеме жилого фонда, который необходимо расселить из-за невозможности сейсмоусиления.

Наиболее часто от землетрясений страдают Камчатка, Алтай, регионы Кавказа и Восточной Сибири

В минстрое подтвердили сложности с реализацией программы. Министерство предложит обследовать весь жилой и нежилой фонд, по которому можно провести сейсмоусиление, либо построить взамен новые объекты, но на это потребуются дополнительные средства, сообщил замглавы минстроя Юрий Гордеев.

Качественное обследование жилого фонда предполагает анализ всех случаев обрушения зданий за последние годы, выявления наиболее проблемных серий домов, считает Александр Моор, руководитель Всероссийского центра национальной строительной политики. «В дальнейшем все дома этих серий нужно подвергнуть взрывотехнической экспертизе, чтобы понять, какие меры принимать дальше. Возможно, часть объектов удастся отремонтировать, усилить конструкцию с учетом показателей сейсмоустойчивости, другую же часть придется признать аварийной и расселить людей», — отмечает он.

Счетная палата предложила также включить показатели, связанные с реализацией мероприятий по сейсмоусилению, в нацпроект «Жилье и городская среда». Для регионов с повышенной сейсмической опасностью предложено предусмотреть дополнительные меры господдержки, так как требование по сейсмоустойчивости делает строительство домов дороже.

Сейсмоустойчивость зданий. Справка — РИА Новости, 11.03.2011

Традиционные методы и средства защиты зданий и сооружений от сейсмических воздействий включают большой комплекс различных мероприятий, направленных на повышение несущей способности строительных конструкций, проектирование которых осуществляется на основании выработанных отечественным и зарубежным опытом строительства норм и правил, гарантирующих сейсмостойкость зданий и сооружений в районах с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов.

Проектирование зданий и сооружений в сейсмически опасных районах начинается с соблюдения общеполагающих принципов сейсмостойкого строительства, в соответствии с которыми все используемые строительные материалы, конструкции и конструктивные схемы должны обеспечивать наименьшее значение сейсмических нагрузок. Рекомендуется при проектировании принимать, как правило, симметричные конструктивные схемы и добиваться равномерного распределения жесткостей конструкций и масс. В зданиях и сооружениях из сборных элементов рекомендуется располагать стыки вне зоны максимальных усилий, необходимо обеспечивать однородность и монолитность конструкций за счет применения укрепленных сборных элементов.

Существенное влияние на сейсмостойкость зданий оказывает выбор объемно‑планировочных схем, их формы и габаритов. Наиболее предпочтительными формами сооружений в плане являются круг, многоугольник, квадрат и близкие им по формам очертания. Однако такие формы не всегда соответствуют требованиям планировки, поэтому чаще всего применяется прямоугольная форма с параллельно расположенными пролетами, без перепада высот смежных пролетов и без входящих углов. В случае, если возникает необходимость создания сложных форм в плане здания, то его следует разрезать по всей высоте на отдельные замкнутые отсеки простой формы. Конструктивные решения отсеков во время землетрясения должны обеспечивать независимую работу каждого из них. Достигается это устройством антисейсмических швов, которые могут быть совмещены с температурными или осадочными. Антисейсмические швы осуществляются путем установки парных стен, парных колонн или рам, а также путем возведения рамы и стены.

При высоте здания до 5 м ширина такого шва должна быт не менее 3 см. Для зданий большей высоты ширину шва увеличивают на 2 см на каждые 5 м высоты.

В многоэтажных зданиях большую роль на их сейсмостойкость оказывают конструкции междуэтажных перекрытий и покрытий, работающих как диафрагмы жесткости, обеспечивающие распределение сейсмической нагрузки между вертикальными несущими элементами. Сборные железобетонные перекрытия и покрытия зданий должны быть замоноличенными, жесткими в горизонтальной плоскости и соединенными с вертикальными несущими конструкциями.

Боковые грани панелей (плит) перекрытий и покрытий должны иметь шпоночную или рифленую поверхность. Для соединения с антисейсмическим поясом или для связи с элементами каркаса в панелях (плитах) следует предусматривать выпуски арматуры или закладные детали.

Существенное влияние на значения сейсмических нагрузок оказывает масса сооружения. Поэтому при действии сейсмических сил необходимо стремиться к максимально возможному снижению веса конструкций и полученных нагрузок.

Не несущие элементы типа перегородок и заполнений каркаса рекомендуются выполнять легкими, как правило, крупнопанельной или каркасной конструкции и соединять со стенами, колоннами, а при длине более 3 м — и с перекрытиями. В зданиях более пяти этажей не допускается применение перегородок из кирпичной кладки, выполненной вручную. Перегородки из кирпича или камня следует армировать на всю длину не реже, чем через 700 мм по высоте стержнями общим сечением в шве не менее 0,2 кв. см. Допускается выполнять перегородки подвесными с ограничителями перемещений из плоскости панелей.

Каменные здания получают при землетрясениях наибольшие повреждения по сравнению с другими типами зданий современной постройки.

Сейсмостойкость каменных зданий определяется прочностью кирпича и камня, а также зависит от прочности их сцепления с раствором. По действующим нормативным документам рекомендуется несущие кирпичные и каменные стены возводить, как правило, из кирпича или каменных панелей, блоков, изготавливаемых в заводских условиях с применением вибрации, или из кирпичной или каменной кладки на растворах со специальными добавками, повышающими сцепление раствора с кирпичом или камнем.

Для обеспечения сейсмоустойчивости важен выбор места постройки ‑ следует избегать близости к линиям сброса. Также вносятся изменения в фундамент конструкций ‑ создаются «подушки» из бетона или полимерных материалов, благодаря которым здания скользят или «плавают» во время землетрясения и не разламываются по тем линиям, где создается наибольшее напряжение.

Наиболее перспективное направление повышения сейсмоустойчивости – это сейсмоизоляция зданий. Сейсмоизоляция подразумевает отстройку частот колебаний здания от преобладающих частот воздействия. Именно это и обеспечивает снижение механической энергии, получаемой конструкцией от основания.

Специалистами России и зарубежных стран предложены разнообразные устройства систем сейсмоизоляции и гасители энергии колебаний сооружений, а также системы с использованием сплавов, запоминающих объемное состояние, и другие «интеллектуальные» системы.

В мире наблюдаются следующие тенденции: первая ‑ это применение в чистом виде сейсмоизоляции зданий, которая устраивается, как правило, в нижних этажах: резинометаллические опоры самой различной модификации, с низким и высоким демпфированием, с сердечником из свинца и без него, с применением различных материалов. Есть также фрикционные скользящие опоры маятникового типа. И те и другие опоры применяются в мире очень широко.

(Строительство (Москва), 30.03.2009)

Второе направление ‑ применение демпфирования (гашения колебаний), которое известно очень давно и постоянно совершенствуется. Для высотного строительства, как правило, используется сочетание: сейсмоизоляцию располагают в нижнем этаже, а по высоте здания устанавливают демпфирование. Сейчас производители предлагают самые различные демпферы: металлические, жидкостные, есть специальные сплавы с памятью, специальные демпфирующие стены, последние устройства хотя и относительно дорогие, но достаточно эффективные.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Землетрясения

 

1.Введение

Землетрясение или сейсмический толчок- это природное явление, которое внезапно наносит удар по территории, вызывая повреждения, тяжесть которых зависит от интенсивности ударов и местных геологических условий. Рядом с эпицентром землетрясения ущерб от толчков прямой и вызывает немедленные разрушения, такие как обвал зданий и другой инфраструктуры. Косвенный или вторичный ущерб приводит к пожарам, оползням, разрывам трубопроводов и газовых магистралей, перебоям с электричеством, наводнениям и так далее… Стоит отметить, что основное землетрясение, как правило, сопровождается дополнительными толчками, которые могут произойти в следующие несколько часов, дней или даже месяцев, и быть столь же интенсивными, как и инициирующее их землетрясение. Они влекут значительные повреждения, которые могут привести к множеству жертв, если властями не будут приняты защитные меры. Сейсмические волны (известные под японским названием «Цунами» или приливные волны) вызываются сильными подводными землетрясениями, в результате землетрясения или вулканического извержения. Волны распространяются по всем направлениям на высокой скорости (несколько сотен километров в час) и, пройдя несколько сотен километров от подводного эпицентра, могут стать очень высокими (десятки метров) даже тогда, когда они достигают мелководья у берегов или узких заливов. Таким образом, они подвергают большой опасности население и инфраструктуру побережья, например, отельные курорты, портовые сооружения и здания на берегу.

 

2. Меры предупреждения и защиты

Так как человек не имеет контроль над землетрясениями, они считаются неизбежными явлениями.
Следовательно, повреждения, которые они наносят, могут быть ограничены только принятием долгосрочных охранных мер, направленных на предотвращение разрушений домов и важных инфраструктур, таких как, дамбы, ядерные станции, хранилища токсичных и горючих материалов, линии энергоснабжения, коммуникационные сети, мосты и прочее. Аналогичные меры должны быть приняты и в отношении цунами. Естественно, что такие долгосрочные охранные мероприятия будут адаптированы под основные опасности, которые предоставляют угрозу конкретным регионам. Это, прежде всего, касается зон, находящихся под высоким тектоническим давлением (например, территории околог Тихого океана и Средиземного моря).

Задача властей городов, находящихся в зоне риска, – утверждать местные сейсмические строительные стандарты, обеспечивающие устойчивость зданий к землетрясениям благодаря обеспечением их прочной основой и фундаментом с амортизаторами, которые могут уменьшить неблагоприятные воздействия от сейсмических толчков. Стоит заметить, что страны с укрытиями гражданской защиты, предназначенные для военного времени, имеют в своем распоряжении дополнительные меры защиты на случай землетрясений и, что более важно, от последующих толчков.

Логично, что единственный способ противостоять цунами — это наладить системы наблюдения и предупреждения по всей береговой линии, которые, как показала практика в прошлом, необходимы в случае данного бедствия.

 

3. Аварийно-спасательные меры

Краткосрочные меры общественной защиты ограничены постоянным слежением специалистов за сейсмической активностью в городе или регионе, имеющем в своем распоряжении высоконадежную сеть наблюдательных сейсмографов и действующем как центр информирования и оповещения о землетрясениях. Важно иметь экспертов, которые используют традиционные методы наблюдения (поведение животных, течение воды и уровень грунтовых вод), а также самые современные методы геофизики, способные вычислить возможную опасность.Тем не менее, из-за чрезвычайно короткой длительности землетрясений (обычно меньше минуты), на практике защитные и спасательные меры очень ограничены. По сути дела, они состоят из правил поведения и инструкций для населения, а также координации действий спасательных команд на разных уровнях управления. Управление спасательной операцией должно быть в руках уполномоченной власти, при поддержке высшего командования и главы операции, который будет иметь специалистов, знающих все необходимое о характере данной катастрофы. Важно убедиться, что специализированный персонал (гражданские инженеры) проводят техническую разведку в зоне повреждений так, чтобы определить опасные здания и зоны, предупредить, если необходимо, о химической или радиоактивной опасности и защитить общество. Также должны существовать разведывательные, спасательные, защитные и вспомогательные формирования, которые помогут справиться с косвенными последствиями землетрясения и последующих толчков. Операционные отряды и управленческие структуры создаются соответственно.

 

4. Инструкции для населения

4.1 в случае возможной опасност

— Соблюдайте сейсмические стандарты при строительстве и другие законы об использовании земли и защите окружающей среды, особенно в отношении строительных ограничений и запретов.

— Разузнайте о мерах защиты, которые в ваших силах, и знайте о сигналах тревоги и эвакуационных действиях, особенно при цунами. Приспосабливайте ваше поведение под обстоятельства в каждом происшествии.

— Всегда держите тревожный чемоданчик готовым. Он должен включать в себя бумаги, удостоверяющие личность, личные документы (медицинские справки и инф-ю о группе крови), личные лекарства, работающее на батарейках радио и карманный фонарик.

— Каждый жилец в здании должен знать, где находятся узлы перекрытия воды и газа, и как ими пользоваться. Также необходимо знать, где находится главный электрический переключатель и как он работает.

— Здания и инфраструктура, которые находятся в зоне риска, должны регулярно проверяться, чтобы устранять непрочные элементы конструкций, способные обрушиться на жителей или людей снаружи.

 

4.2 Во время сильного землетрясения

— Если вы находитесь снаружи, остерегайтесь разрушающихся зданий и падающих предметов, и конструкций (опоры, мосты, статуи и прочее).

— В зданиях двигайтесь к безопасному месту так быстро, как это только возможно (дверные проходы, прочные столы, кровати) и берегитесь падающих предметов (мебель, лампы и прочее).

— Защититесь от последующих толчков.

— В случае утечки газа или воды перекройте их подачу. Будьте осторожны с завалами и с поврежденными электрическими кабелями, проводами и другими материалами, проводящими электричество. Если это возможно, отключите электроэнергию.

— Не используйте телефон без крайней необходимости (не перегружайте линию).

— Покиньте прибрежную зону (опасность цунами).

 

4.3 После землетрясения

— Сохраняйте спокойствие, не паникуйте.

— Проверьте есть ли поблизости пострадавшие и возможно ли им помочь.

— Слушайте радио, но не используйте телефон без необходимости.

— Проверьте здание на предмет возгораний и, если таковые имеются, попытайтесь их устранить или вызовите пожарные службы.

— Обезопасьте объекты и части здания, которые стали опасны вследствие катастрофы (обозначьте, закрепите или снесите нестабильные конструкции). Снаружи берегитесь падающих предметов и держитесь подальше от стен.

— Подготовьтесь к новым толчкам и защитите раненных и инвалидов.

— Взаимодействуйте с официальными спасательными органами и службами, помогающими бездомным..

 

Устойчивость Крымского моста к землетрясениям

Усиленную защиту от сейсмического воздействия и возможных землетрясений получит автодорожная часть моста через Керченский пролив — строители уже начали устанавливать специальные шок-трансмиттеры.

«На автодорожной части моста через Керченский пролив, которая сдаётся в декабре 2018 года, началась установка шок-трансмиттеров — устройств, дополнительно защищающих мостовые конструкции от сейсмического воздействия», — говорится в сообщении инфоцентра «Крымский мост».

Данные решения обеспечат жёсткое соединение конструкций при минимальных негативных воздействиях сейсмического или иного динамического характера, например, экстренного торможения транспорта во время ДТП. Устройства могут выдержать нагрузку «в 850 и 1500 кН (расчётное усилие в 85 и 150 тонн)». На автодорожной части планируют установить более 760 таких гидравлических приспособлений.

Как отмечают эксперты в данном направлении, шок-трансмиттеры позволят мосту выдерживать землетрясение даже в девять баллов.
Последнее подобное землетрясение в Крыму было зафиксировано в начале ХХ века, тогда в 20х годах оно было в районе восьми баллов.
Поэтому именно в целях защиты от сейсмического воздействия проектировщики остановились на сравнительно коротких пролётах (55-63 метров) и большом количестве опор (288 под автодорогу и 307 под железную дорогу). По этой же причине фундаменты опор состоят не только из вертикальных свай, но и наклонных, которые способны более эффективно воспринимать горизонтальное сейсмическое воздействие. Сваи погружаются на глубину от 50 до 90 метров до твёрдых глин так называемого сарматского яруса, которые выбраны в качестве несущего слоя. Для защиты конструкций от сейсмического воздействия используются и антисейсмические устройства шок-трансмиттеры. «Это как ремни безопасности в автомобиле. Они позволяют пролётам моста «дышать» – то есть беспрепятственно смещаться при перемещениях, вызванных температурными условиями. А во время землетрясения они срабатывают и распределяют сейсмическую нагрузку равномерно по опорам».

Несмотря на это, ещё летом 2014 года целая группа учёных из Института физики Земли РАН развернула сейсмическую сеть для изучения интенсивности воздействия на мостовой переход как на берегу, так и в акватории. В результате была составлена карта возможных очагов землетрясений для ближнего региона строительства. Помимо этого в МГУ имени Ломоносова провели испытания грунтов, определив все их свойства при возможных негативных воздействиях.

Гидравлические устройства на Крымском мосту будут в случае необходимости срабатывать как ремни безопасности в машине, пояснил технический директор ЗАО «Институт Гипростроймост — Санкт-Петербург» Игорь Колюшев.

Против строительства моста активно выступают на Украине, требуя остановить все работы. Так, в конце 2017 года генпрокурор Украины Юрий Луценко заявил, что Киев намерен привлечь Болгарию, Грузию, Румынию и Турцию к некоему «расследованию». Он утверждал, что рабочая группа, образованная из представителей этих стран, будет заниматься оценкой ущерба, который якобы «мог быть нанесён экосистеме Чёрного моря» при возведении Россией моста через пролив.   
Министр инфраструктуры Украины Владимир Омелян, в свою очередь, требовал срочно прекратить строительство, заявляя, что возведение переправы стало причиной уменьшения грузооборота и снижения числа заходов судов в морские порты Мариуполя и Бердянска, якобы из-за установления габаритных ограничений для судов после монтажа арочных пролётов.

Тем временем многие из числа комментирующих данные новости вообще сомневаются в том, что мост настоящий, высказывая предположения, что все это строительство сфабриковано на Мосфильме в качестве части Кремлевской пропаганды.

Крымский мост станет самым протяжённым в России, его длина — 19 км. Переправа состоит из автомобильной и железной дорог. Трасса начинается в Тамани, проходит по косе и острову Тузла, затем пересекает Керченский пролив, огибая с севера мыс Ак-Бурун, и выходит на крымский берег. Ожидается, что автомобильное движение по мосту будет запущено к декабрю 2018 года, а железнодорожное — 1 декабря 2019 года.


Сейсмостойкое строительство | Pagano

Наша страна, расположенная между Африканской и Евразийской плитами, практически полностью подвержена риску сейсмической активности, особенно в центрально-южной части.

В Италии в настоящее время закон обязывает строить дома, соответствующие определенным антисейсмическим требованиям.

В этом разделе, посвященном сейсмостойкости деревянных домов, мы проясним несколько моментов.

Что значит антисейсмический дом? Деревянные дома более устойчивы к землетрясениям, чем традиционные?Каким требованиям должно соответствовать антисейсмическое здание по закону?Мы отвечаем на эти и другие вопросы.

 

Антисейсмия: что это значит?

Часто мы слышим об антисейсмическом доме, независимо от того, сделан он из дерева или нет, но кто из вас мог бы объяснить, как его следует строить?

Здание, способное противостоять землетрясениям, максимально ограничивая их последствия, должно быть построено специально, чтобы быть действительно антисейсмическими.

Он должен быть спроектирован так, чтобы рассеивать энергию землетрясения, избегая риска необратимой деформации.

Последствия землетрясения не должны влиять на безопасность дома или вызывать разрушение конструкции и используемых материалов.

Точный и качественный антисейсмический дизайн может быть реализован благодаря строительным материалам, которые должны облегчить строительство здания.

 

Технический стандарт NTC 2018

Технический регламент для строительства (NTC 2018) налагает особые положения на проектирование, строительство и испытания зданий, чтобы сделать их антисейсмическими.

Сейсмостойкий дом должен выдерживать скручивание, изгиб, деформацию и вибрацию.

В основном необходимо избегать обвалов, потери баланса, серьезных сбоев (частичных или полных).

Проверки необходимо проводить во время строительства и по окончании работ.

 

Оценка и проверка антисейсисмических домов

При проектировании антисейсмического дома необходимо проводить оценку сейсмического риска по шкале от 1 до 4, из которых 1 является наивысшим значением риска.

В сейсмических зонах наибольшего риска (от 1 до 3) проектирование сейсмостойких зданий является обязательным.

Клееный брус (собранный с помощью швов и клея для создания соответствующей антисейсмической конструкции) — это материал, требуемый законодательством, который, кроме того, устанавливает минимальный и максимальный размер столбов (называемый техническими специалистами «гибкостью») от 15 до 50 см. Чтобы получить равное распределение нагрузок на опоры и балки, необходимо абсолютно точно оценить симметрию различных сред.

Не следует забывать еще об одном аспекте: здания должны проектироваться с максимальной этажностью в зависимости от сейсмической опасности данной территории. Например, для зоны 1 максимально допустимое количество этажей — 2.

Проверки при строительстве деревянных домов и по окончании работ должны проводиться как параллельно волокнам древесины, так и перпендикулярно самим волокнам.

 

Сейсмостойкие деревянные дома: специальный дизайн с системой pagano

Дерево — легкий, эластичный, гибкий материал.

Сейсмостойкость деревянных домов выше, чем у бетонных или стальных домов из-за массы.

Силы землетрясения, действующие на конструкцию деревянного дома, ниже, чем в традиционном строительстве.

Так как? По соотношению прочность / вес: в деревянном доме это соотношение очень высокое.

Дерево имеет удельный вес в 4 раза меньше, чем железобетон, и «другую» эластичность, что делает его более эффективным с точки зрения антисейсмической стойкости.

Жесткость бетона не может на 100% поглотить волнообразные и тряски землетрясения.

Повышенная безопасность деревянного дома зависит от двух основных факторов: легкости древесины и технологии строительства, в которой используются стальные соединения.

Требования, законодательство, антисейсмические правила для всех одинаковы (устойчивость к сейсмическим волнам, ограничение ущерба и т.д.) Однако из-за легкости древесины интенсивность воздействия сейсмической силы ниже, поэтому древесина облегчит дизайн дома.

 

Технология системы Pagano

Идеальная технология строительства, гарантирующая повышенную антисейсмическую безопасность, сочетает в себе наши панели со специальными механическими соединениями.

В технологии Pagano используются панели из массивной древесины в перекрестных слоях, склеенные клеем на основе полиуретана, нетоксичные, не содержащие формальдегид.

Исследования, проведенные CNR-IVALSA, показали, что эта система обеспечивает высокую стабильность, структурную и сейсмическую стойкость, а также высокую противопожарную защиту.

Панели Pagano обладают большой способностью поглощать и разряжать нагрузки, вызываемые сотрясениями и волнообразными ударами.

К технологии нашей системы можно добавить использование рассеивателей энергии, устройств, которые улавливают и концентрируют энергию землетрясения, преобразуя ее в тепло.

Это метод, который значительно снижает ущерб, предотвращая серьезные обрушения конструкций.

Как проектируются сейсмостойкие здания

На протяжении всей истории мы строили впечатляющие сооружения и города только для того, чтобы они могли столкнуться с силами природы. Землетрясения являются одной из самых разрушительных сил на Земле — сейсмические волны, распространяющиеся по земле, могут разрушать здания, уносить жизни и обходиться в огромные суммы денег в связи с утратой и ремонтом.

По данным Национального центра информации о землетрясениях, каждый год происходит в среднем 20 000 землетрясений, 16 из которых являются крупными стихийными бедствиями. 20 сентября 2017 года магнитуда 7,1 балла потрясла столицу Мексики и унесла жизни около 230 человек. Как и в случае с другими землетрясениями, ущерб был вызван не самим землетрясением, а обрушением зданий с людьми внутри, что делает обязательным наличие сейсмостойких зданий.

За последние несколько десятилетий инженеры представили новые конструкции и строительные материалы, чтобы лучше оборудовать здания, чтобы противостоять землетрясениям. Читайте дальше, чтобы узнать, как сегодня проектируются сейсмостойкие здания.

Влияние землетрясений на здания

Прежде чем мы рассмотрим особенности, важно понять, как землетрясения влияют на искусственные сооружения. Когда происходит землетрясение, оно посылает ударные волны по земле с короткими быстрыми интервалами во всех различных направлениях. В то время как здания, как правило, приспособлены для того, чтобы выдерживать вертикальные силы от собственного веса и гравитации, они не могут выдерживать боковые силы, создаваемые землетрясениями.

Эта горизонтальная нагрузка вызывает вибрацию стен, перекрытий, колонн, балок и соединителей, которые удерживают их вместе.Разница в движении между нижней и верхней частью зданий создает экстремальное напряжение, вызывая разрыв несущей рамы и разрушение всей конструкции.

Как сделать здание сейсмостойким

Чтобы спроектировать сейсмостойкое здание, инженерам необходимо укрепить конструкцию и противодействовать силам землетрясения. Поскольку землетрясения высвобождают энергию, которая давит на здание в одном направлении, стратегия состоит в том, чтобы здание толкало в противоположном направлении.Вот некоторые из методов, используемых для защиты зданий от землетрясений.

1. Создание гибкого основания

Один из способов противостоять наземным силам — «поднять» фундамент здания над землей. Базовая изоляция включает в себя строительство здания поверх гибких прокладок из стали, резины и свинца. Когда основание перемещается во время землетрясения, изоляторы вибрируют, а сама конструкция остается устойчивой. Это эффективно помогает поглощать сейсмические волны и препятствовать их прохождению через здание.

2. Противодействующие силы с демпфированием

Возможно, вы знаете, что в автомобилях есть амортизаторы. Однако вы можете не знать, что инженеры также используют их для строительства сейсмостойких зданий. Подобно тому, как они используются в автомобилях, амортизаторы уменьшают величину ударных волн и помогают зданиям замедляться. Это достигается двумя способами: устройствами контроля вибрации и маятниковыми гасителями.

Устройства контроля вибрации

Первый метод предполагает размещение демпферов на каждом уровне здания между колонной и балкой.Каждый демпфер состоит из поршневых головок внутри цилиндра, заполненного силиконовым маслом. Когда происходит землетрясение, здание передает энергию вибрации поршням, давит на масло. Энергия превращается в тепло, рассеивая силу вибраций.

Сила маятника

Другим методом демпфирования является сила маятника, используемая в основном в небоскребах. Инженеры подвешивают большой шар на стальных тросах с системой гидравлики на вершине здания.Когда здание начинает раскачиваться, шар действует как маятник и движется в противоположном направлении, чтобы стабилизировать направление. Как и демпфирование, эти функции настроены так, чтобы соответствовать и противодействовать частоте здания в случае землетрясения.

3. Защита зданий от вибраций

Вместо того, чтобы просто противодействовать силам, исследователи экспериментируют с тем, как здания могут полностью отклонять и перенаправлять энергию землетрясений. Эта инновация, получившая название «плащ-невидимка от сейсмических воздействий», включает в себя создание плаща из 100 концентрических пластиковых и бетонных колец и закапывание его на глубину не менее трех футов под фундамент здания.

Когда сейсмические волны входят в кольца, они вынуждены двигаться к внешним кольцам для более легкого перемещения. В результате они по существу отводятся от здания и рассеиваются в плитах в земле.

4. Усиление конструкции здания

Чтобы выдержать обрушение, здания должны перераспределять силы, которые проходят через них во время сейсмического события. Стены сдвига, поперечные связи, диафрагмы и стойкие к моменту рамы занимают центральное место в армировании здания.

Стены жесткости — полезная строительная технология, которая помогает передавать силы землетрясения. Сделанные из панелей, эти стены помогают зданию сохранять свою форму во время движения. Стены сдвига часто поддерживаются диагональными поперечными связями. Эти стальные балки способны выдерживать сжатие и растяжение, что помогает противодействовать давлению и отталкивать силы обратно к фундаменту.

Диафрагмы являются центральной частью конструкции здания. Состоящие из перекрытий здания, крыши и расположенных над ними настилов диафрагмы помогают снять напряжение с пола и передать силу вертикальным конструкциям здания.

Моментостойкие рамы обеспечивают большую гибкость при проектировании здания. Эта конструкция размещается среди стыков здания и позволяет колоннам и балкам изгибаться, в то время как стыки остаются жесткими. Таким образом, здание способно противостоять более сильным силам землетрясения, предоставляя проектировщикам больше свободы в размещении элементов здания.

Сейсмостойкие материалы

В то время как амортизаторы, маятники и «плащи-невидимки» могут помочь рассеять энергию до определенной степени, материалы, используемые в здании, в равной степени ответственны за его устойчивость.

Сталь и дерево

Чтобы строительный материал сопротивлялся нагрузкам и вибрации, он должен обладать высокой пластичностью — способностью подвергаться большим деформациям и растяжениям. Современные здания часто строятся из конструкционной стали — стального компонента, имеющего различные формы, которые позволяют зданиям изгибаться, не ломаясь. Древесина также является удивительно пластичным материалом из-за ее высокой прочности по сравнению с ее легкой структурой.

Инновационные материалы

Ученые и инженеры разрабатывают новые строительные материалы, способные еще лучше сохранять форму.Инновации, такие как сплавы с памятью формы, способны выдерживать большие нагрузки и возвращаться к своей первоначальной форме, в то время как армированная волокном пластиковая пленка, изготовленная из различных полимеров, может быть обернута вокруг колонн и обеспечивает повышение прочности и пластичности на 38 %.

Инженеры также обращаются к природным элементам. Липкие, но жесткие волокна мидий и соотношение прочности и размера шелка паука имеют многообещающие возможности для создания структур. Бамбук и 3D-печатные материалы также могут функционировать как легкие взаимосвязанные конструкции с безграничными формами, которые потенциально могут обеспечить еще большую устойчивость зданий.

За многие годы инженеры и ученые разработали методы создания эффективных сейсмостойких зданий. Несмотря на современные технологии и материалы, здание пока не может полностью выдержать сильное землетрясение невредимым. Тем не менее, если здание может позволить своим обитателям сбежать, не рухнув, и спасает жизни и сообщества, мы можем считать это большим успехом.



Источники:
Как это работает 1, 2 | REIDсталь | Ришаб Инжиниринг | Искатель | Футуризм | ВИАТехник | Интересная техника | Архитайзер | ккФЭД | Национальный географический рейтинг

Похожие сообщения











Как работают сейсмоустойчивые здания | HowStuffWorks

Взгляните на недавнюю сейсмическую активность, и у вас может сложиться впечатление, что Земля, возможно, слишком перенасыщенная кофеином, плохо сотрясается.Землетрясения сотрясали Чили в течение 2010–2011 годов, начиная с землетрясения магнитудой 8,8, которое произошло недалеко от побережья недалеко от Консепсьона в феврале 2010 года. цунами, в результате которого погибло около 29 000 человек и были повреждены ядерные реакторы [источник: Amazing Planet]. И, наконец, в августе 2011 года землетрясение силой 5,8 балла, произошедшее недалеко от города Минерал, штат Вирджиния, напугало жителей по всему атлантическому побережью и повредило монумент Вашингтона.

Хотя эти события, кажется, предполагают зловещее будущее с трясущейся, дрожащей корой, землетрясения всегда были обычным явлением, как и человеческая решимость пережить их. На протяжении столетий инженеры все больше убеждались в одном: землетрясения не убивают людей; здания делают. Конечно, это грубое упрощение, потому что цунами тоже уносят много жизней, но не все землетрясения порождают цунами. Однако они вызывают внезапные боковые ускорения зданий, мостов и других сооружений.Все это приводит к логичному вопросу: возможно ли сохранить здания в вертикальном и неповрежденном состоянии во время катастрофических землетрясений, подобных тем, которые потрясли Чили в феврале 2010 года и Японию в марте 2011 года?

Многие инженеры и архитекторы теперь верят, что можно построить сейсмостойкое здание — такое, которое будет кататься на волнах самого страшного землетрясения и останется как новое, как только сотрясение прекратится. Однако стоимость такого здания будет ошеломляющей. Вместо этого специалисты по строительству стремятся к чему-то чуть менее амбициозному — сейсмостойких зданий , которые предназначены для предотвращения полного обрушения и сохранения жизни, а также строительных бюджетов.

За последние годы наука о строительстве сейсмостойких конструкций значительно продвинулась вперед, но это не совсем новая тема. Фактически, несколько древних зданий все еще стоят сегодня, несмотря на их расположение в активных сейсмических зонах. Одной из самых примечательных является Собор Святой Софии, купольная церковь (ныне музей), построенная в Стамбуле, Турция, в 537 году нашей эры. Примерно через 20 лет после ее завершения массивный купол рухнул после землетрясения, потрясшего этот район. Инженеры оценили ситуацию и решили перестроить купол, но в меньших масштабах.Они также укрепили всю церковь снаружи [источник: PBS].

Сегодня методы немного другие, но основные принципы те же. Прежде чем мы углубимся в основы строительства сейсмостойких конструкций, давайте рассмотрим некоторые основы, а именно, какие силы возникают во время землетрясения и как они влияют на искусственные конструкции.

5 Элементы сейсмостойких зданий — оптимальная сейсмостойкость

Хотя инженерные стандарты и их связь с сейсмической активностью вызывают озабоченность уже более века, в последние десятилетия были достигнуты значительные успехи в понимании воздействия землетрясений на здания.Эти расширенные знания позволили нам не только проектировать конструкции, более устойчивые к землетрясениям, но и реконструировать старые существующие здания, чтобы обеспечить их повышенную устойчивость в случае сейсмических движений.

Чтобы противостоять ударам землетрясения, здание должно быть в состоянии перераспределять силы, которые проходят через конструкции. Есть несколько важных конструктивных особенностей, обеспечивающих эту стабильность:

Мембраны

Диафрагма представляет собой конструктивный элемент, обычно горизонтальный, который передает боковые нагрузки на вертикальные сопротивляющиеся элементы конструкции.Примерами диафрагм являются полы и крыши. В сейсмостойких зданиях эти элементы размещаются на собственном перекрытии и укрепляются по горизонтали, что позволяет им распределять силовые нагрузки с вертикальными элементами конструкции.

Стены сдвига

Эти вертикальные элементы конструкции используются для сопротивления боковым силам в плоскости. Эти стены помогают противостоять раскачивающим силам землетрясений, укрепляя каркас здания.

Крестовина

Система поперечных связей имеет пересекающиеся диагональные опоры.Это может быть достигнуто с помощью различных колонн, раскосов и балок, которые предназначены для передачи сейсмических нагрузок обратно на землю.

Фермы

Фермы используются для увеличения прочности там, где диафрагмы самые слабые. Обычно это диагональные конструкции, которые вписываются в прямоугольные углы рамы.

Моментостойкие рамы

Сборка балок и колонн, в которой эти балки являются гибкими, но жестко соединены с колоннами. Полученная рама обеспечивает устойчивость к боковым силам за счет гибкого движения колонн и балок, в то время как соединения и соединители остаются жесткими.

Многие старые здания в Калифорнии были построены без каких-либо или всех этих сейсмостойких конструктивных элементов. Эти здания могут обрести сейсмостойкость за счет реконструкции, независимо от того, вызвана ли она нормативными мерами или желанием повысить структурную безопасность.

Тип реконструкции и масштабы процесса будут зависеть от самой конструкции — например, будет ли это здание из мягкого этажа или из бетона.Процесс, вероятно, будет включать в себя установку стальной рамы для предотвращения чрезмерного раскачивания, которое может привести к обрушению. Эти каркасы устанавливаются не для несущей опоры, а для стабилизации здания во время землетрясения.

Важно, чтобы сами рамы были в некоторой степени гибкими, а стратегическое расположение рам может повысить их способность поглощать часть ударов землетрясения, чтобы свести к минимуму ущерб. Важно отметить, что стальные рамы должны быть закреплены фундаментом, что означает, что они должны быть прочно соединены и укоренены в земле под конструкцией.

Модернизация сейсмостойкости приводит ваше здание в соответствие с последними нормами правоприменения. Что еще более важно, ремонт снижает риск разрушения, травм или смерти в вашем здании и вокруг него, когда произойдет следующее землетрясение.

Топ-5 сейсмостойких конструкций в мире

Землетрясения являются одной из самых разрушительных сил природы. Строения могут серьезно пострадать при землетрясении. Поэтому при проектировании сооружений, особенно небоскребов, необходимо учитывать сейсмические нагрузки.

Давайте вместе совершим путешествие по миру, откроем для себя 5 лучших сейсмостойких конструкций и узнаем, как можно спроектировать здания, чтобы противостоять экстремальным сейсмическим нагрузкам.

СВЯЗАННЫЕ: УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА МОГУТ СПАСАТЬ ЗДАНИЯ ОТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Как происходят землетрясения?

Как инженер, чтобы упростить решение проблемы, важно понимать, что это такое. Итак, что же такое землетрясения и как они происходят?

Все знают о существовании тектонических плит и о том, как они влияют на движение земной коры.Землетрясения происходят, когда эти тектонические плиты движутся или сталкиваются друг с другом и выделяют большое количество энергии. Это измеряется с помощью шкалы Рихтера.

Движение этих тектонических плит обычно можно объяснить мантийной конвекцией, явлением, когда теплые мантийные течения несут плиты литосферы, как конвейерная лента. Это также может быть вызвано подъемом мантии на срединно-океанических хребтах. В этом случае гравитация заставляет более высокую плиту на хребте отталкивать литосферу, лежащую дальше от хребта.Другой причиной может быть натяжение плиты; это явление, когда более старые и более холодные плиты тонут в зонах субдукции. Впоследствии более холодная тонущая пластина тянет за собой остальную часть более теплой пластины.

Основные мировые тектонические плиты. Источник: Blatant World/Flickr

Профессор Иэн Стюарт, геолог из Плимутского университета, объясняет в этом коротком ролике, как происходят землетрясения и как они влияют на сооружения. Знание того, что волны исходят от основания конструкции по всему ее телу, необходимо при проектировании сейсмостойких зданий.

Одним из основных элементов любого сейсмостойкого здания является изоляция фундамента . Давайте кратко рассмотрим, что это такое.

Что такое базовая изоляция?

Так называемая изоляция фундамента — это метод, разработанный инженерами для предотвращения или, по крайней мере, сведения к минимуму повреждения зданий при землетрясении. Такие системы используются во всем мире и наиболее распространены в Новой Зеландии, Индии, Японии, Италии и США.

Более традиционные конструкции, такие как здания с фиксированным основанием, как правило, строятся прямо на земле. Хотя это разумная практика для мест, где не происходят частые землетрясения, в противном случае настоятельно не рекомендуется.

Когда происходит землетрясение, земля (и примыкающее к ней здание) движется вместе с землетрясением, нанося огромный ущерб зданию. Чтобы противодействовать этому, большинство сейсмостойких зданий каким-либо образом изолированы от земли.

Источник: Marshelec/Wikimedia Commons

Обычно это связано с использованием гибких подшипников или прокладок, известных как изоляторы основания.Такие системы перемещаются во время землетрясения, но они перемещаются, чтобы противодействовать силам, создаваемым движением здания.

Базовые изоляторы работают аналогично системам автомобильной подвески, которые позволяют транспортному средству двигаться по неровной поверхности, изолируя внутреннюю часть и поглощая удары неровной поверхности, не раскидывая пассажиров внутри.

По данным Science Learning Hub, «во время землетрясения здание может сместиться на 11 дюймов (300 мм) или более относительно земли.Таким образом, использование изоляции основания также означает, что должен быть способ компенсировать движение во время землетрясения. Обычно это означает, что вокруг здания необходимо соорудить «площадку для погремушек» или «ров», чтобы здание не врезалось во что-то поблизости. Строительные коммуникации, такие как водоснабжение, канализация и электроснабжение, должны быть спроектированы так, чтобы приспособиться к этому движению без повреждений». он подходит не для всех типов конструкций.Базовые изоляторы, как правило, имеют ограниченную способность справляться с напряжением.

Элементы сейсмического демпфирования (базовые изоляторы) под зданием Капитолия штата Юта. Источник: Mike Renlund/Wikimedia Commons

Это означает, что более высокие здания имеют вполне реальный риск опрокидывания или падения во время землетрясений, если в них установлены изоляторы основания. Для таких зданий требуются другие меры.

Фундаментные изоляторы также не подходят для некоторых площадок по другим геотехническим и географическим причинам.Например, может не хватить места для их установки.

Им также требуется твердая, а не мягкая почва, чтобы работать с максимальной эффективностью.

Какие бывают типы землетрясений?

Случайный факт о землетрясениях: знаете ли вы, что каждый год происходит около миллионов  землетрясений? Но не волнуйтесь, большинство из них очень маленькие и практически незаметны.

Некоторые из них, однако, могут быть невероятно разрушительными, разрушая здания и лишая людей жизни и средств к существованию.

Землетрясения обычно подпадают под одну из нескольких отдельных категорий. Это:

  • Тектонические землетрясения.
  • Вулканические землетрясения.
  • Обрушение землетрясений.
  • Взрывные землетрясения.

Тектонические землетрясения происходят на границах тектонических плит. Иногда трение между тектоническими плитами приводит к тому, что они сцепляются друг с другом и не могут двигаться. Однако остальная часть пластины продолжает двигаться, что приводит к повышенному давлению на заблокированный участок.В конце концов, запертая секция поддается давлению и разрушается, плиты быстро движутся, высвобождая энергию и вызывая землетрясение.

Вулканические землетрясения — это землетрясения, возникающие всякий раз, когда тектоническая активность также вызывает вулканическую активность.

Землетрясения обрушения — это слабые землетрясения, которые происходят всякий раз, когда обрушивается что-то вроде шахты или подземной пещеры.

Взрывные землетрясения — это любая форма землетрясения, вызванная мощным взрывом, например взрывом ядерного оружия.Как и обрушительные землетрясения, они, как правило, очень незначительны.

Землетрясения также иногда вызываются деятельностью человека, такой как закачка жидкостей в глубокие колодцы, разработка шахт и заполнение больших резервуаров.

Относительная сила всех землетрясений измеряется по шкале Рихтера. По данным Michigan Tech , типичные диапазоны для различных величин землетрясений включают в себя: —

Эффекты землетрясения Расчетное число
каждый год
2. 5 или меньше Обычно не ощущается, но может быть зафиксировано сейсмографом. 900 000
от 2,5 до 5,4 Часто ощущается, но вызывает незначительные повреждения. 30 000
от 5,5 до 6,0 Легкое повреждение зданий и других сооружений. 500
от 6,1 до 6,9 Может нанести большой ущерб в густонаселенных районах. 100
от 7,0 до 7,9 Сильное землетрясение.Серьезный ущерб. 20
8,0 или выше Сильное землетрясение. Может полностью уничтожить поселения вблизи эпицентра. Одно каждые 5-10 лет

Если вы хотите узнать больше о том, что такое землетрясения, статья в Encyclopedia Britannica на эту тему достаточно обширна.

Какие здания лучше всего защищены от землетрясений в мире?

Итак, без лишних слов, вот некоторые из лучших сейсмостойких зданий со всего мира. Этот список далеко не исчерпывающий и не имеет определенного порядка.

1. Международный аэропорт имени Сабихи Гекчен является одним из самых сейсмостойких зданий в мире. доказательство зданий. Названный Сабиха Гекчен, это один из двух международных аэропортов в Стамбуле, Турция, который расположен недалеко от разлома Северной Анатолии.

Он был разработан инженерной фирмой Ove Arup, чтобы иметь 300 базовых изоляционных систем , которые могут выдержать землетрясение силой до 8 баллов.0 Mw (моментная величина). Базовые изоляторы могут снизить боковые сейсмические нагрузки на 80% , что делает его одним из крупнейших сейсмически изолированных сооружений в мире.

Одной из главных особенностей аэропорта, которая делает его таким сейсмостойким, является так называемое «маятниковое устройство тройного трения».

Architects Journal   объясняет, что «все здание аэровокзала расположено на платформе, которая в значительной степени изолирована от земли внизу. Это позволило команде спроектировать терминал почти так, как если бы он был расположен в несейсмическом месте, и включить в него такие элементы, как [конструкции с] большими пролетами, поскольку платформа и маятниковые устройства означают, что резкие боковые движения грунта практически не повлияют на него. »

Маятниковый подшипник с тройным трением для аэропорта был изготовлен компанией Системы защиты от землетрясений (EPS). Они используют принцип базового маятника для продления изоляции конструкции во время серьезных землетрясений.

Когда землетрясение поражает структуру, сейсмостойкие конструкции аэропорта двигаются небольшими маятниковыми движениями. Смещения, вызванные землетрясением, происходят в первую очередь в опорах, поэтому боковые нагрузки и перемещения, передаваемые на конструкцию, значительно снижаются.

2. Пирамида Трансамерика действительно может выдержать удары и устоять

Источник: Дэниел Швен через Викисклад

Пирамида Трансамерика — культовое сооружение 1970-х годов, расположенное в калифорнийском городе Сан-Франциско, который находится недалеко от Сан-Андреас. и разломы Хейворда.В 1989 году в этом районе произошло землетрясение магнитудой 6,9 МВт , в результате чего верхний этаж здания раскачивался почти на один фут (30 см) из стороны в сторону в течение более минуты, но здание устояло. высокий и неповрежденный.

Этот подвиг сейсмостойкости можно отнести к стальному и бетонному фундаменту глубиной 52 фута, который предназначен для перемещения при сейсмических нагрузках. Вертикальные и горизонтальные нагрузки поддерживаются уникальной системой ферм над первым уровнем, с внутренними каркасами, простирающимися до 45-го уровня.Сложная комбинация этих конструктивных систем делает здание устойчивым к скручивающим движениям и позволяет поглощать большие горизонтальные усилия сдвига основания.

3. Бурдж-Халифа также специально разработана для защиты от землетрясений

Источник: Бурдж-Халифа

Этот небоскреб не нуждается в представлении. Бурдж-Халифа — просто одно из самых знаковых сверхвысоких сооружений в мире. А еще это сейсмостойкое здание!

Конструкция состоит из механических перекрытий, в которых опорные стены соединяют колонны по периметру с внутренними стенами.Благодаря этому колонны по периметру могут поддерживать боковое сопротивление конструкции. Вертикальность колонн также помогает выдерживать гравитационные нагрузки.

В результате Бурдж-Халифа обладает исключительной жесткостью как в боковом направлении, так и в направлении кручения. Сложная система конструкции основания и фундамента была получена путем проведения обширных сейсмических и геотехнических исследований.

4. Taipei 101 — еще одно из лучших в мире сейсмостойких зданий

Источник: C.Y. Lee

Тайбэй 101, пожалуй, один из самых завораживающих сверхвысоких небоскребов в мире. Внешний дизайн (автор CY Lee) был вдохновлен фразой «Мы поднимаемся, чтобы видеть дальше».

Не говоря уже об архитектуре, сногсшибательный факт о Тайбэе 101 заключается в том, что в нем находится самый большой в мире демпфер с регулируемой массой (TMD)! По сути, это гигантский металлический шар, который противодействует большим кратковременным нагрузкам, таким как ветер и землетрясения, чтобы уменьшить раскачивание сверхвысокой башни.

TMD поддерживается гидравлическими амортизаторами и системами бамперов, которые функционируют так же, как автомобильные амортизаторы.Когда на башню воздействуют большие силы, TMD качается в противоположном направлении, приводя все здание в равновесие, амортизируя переходные силы с помощью массы шара. Насколько это удивительно?

Настроенный массовый демпфер Taipei 101. Источник: Тайбэй 101

Эта система защиты от землетрясений расположена между 87-м и 92-м этажами.

5. Филиппинская арена также является сейсмостойким зданием.Он принадлежит христианской группе Iglesia Ni Cristo (INC), которая три года назад, 27 июля 2014 года, ввела в эксплуатацию эту

 55 000  мест арену к своему 100-летнему юбилею. Виктория в Булакане, Филиппины. Арена была спроектирована австралийской архитектурной фирмой Populous и элитной инженерной фирмой Buro Happold.

Филиппинская плита расположена вдоль так называемого Тихоокеанского огненного кольца, где находится самая печально известная и активная в мире цепь сейсмических разломов. Предыдущие землетрясения в стране достигали мощности 8,2 МВт и унесли тысячи жизней. Сейсмическая активность также была причиной извержений вулканов и цунами в регионе.

Огромная крыша стадиона Philippine Arena протяженностью 170 м спроектирована таким образом, чтобы выдерживать серьезные переходные нагрузки, такие как землетрясения, ветры и тайфуны. Во время землетрясения боковые нагрузки, возникающие во всей конструкции, могут достигать 40% ее массы.

Buro Happold ловко отреагировала на это независимой базовой конструкцией всей конструкции, что означает, что основной структурный корпус арены изолирован от ее основания и фундамента. Зазор между основной конструкцией и базовой системой фундамента состоит из свинцово-резиновых подшипников (LRB), которые представляют собой гибкую компоновку материалов с высокими свойствами рассеивания энергии.

Это позволяет системе основания и фундамента свободно перемещаться при землетрясении, в то время как верхняя конструкция остается неподвижной. Это поистине удивительный инженерный подвиг землетрясений!

Вот и все, народ.

Итак, в следующий раз, когда вы посетите одно из этих сооружений, найдите минутку, чтобы оценить не только архитектурную эстетику, но и великолепные инженерные подвиги, которые они могут предложить.

Несмотря на то, что невозможно победить ужасающую силу природы, наши инженеры могут повозиться с подручными средствами, чтобы хотя бы попытаться приручить ее. Эти и другие сейсмостойкие здания по всему миру являются свидетельством изобретательности человека и мастерства инженеров, стоящих за их строительством.

Строительство сейсмостойких зданий – Официальный отдел новостей POSCO

По мнению ученых, в 2018 году землетрясений может быть больше, чем обычно. с магнитудой более 7 с 1900 по 2017 год. Они обнаружили отчетливые и повторяющиеся интервалы, в которых среднее количество землетрясений в год было намного выше, чем в другие годы. Эти интервалы совпадают с регулярными, повторяющимися периодами более медленного вращения Земли, когда закон инерции заставляет расплавленное ядро ​​земли просачиваться к поверхности. Через некоторое время накопленное давление прорывается на поверхность Земли, нарушая конструктивную целостность домов, зданий и сооружений.

Ученые предсказывают, что 2018 год может быть неспокойным с точки зрения землетрясений. (Источник: Take Two)

Поскольку структурные повреждения являются основной причиной травм и смертей во время землетрясения, архитекторы, инженеры и строители должны убедиться, что здания построены с использованием правильных материалов и дизайна.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Что нужно для строительства дома, защищенного от стихийных бедствий

Материалы

Самый опасный тип землетрясений — это те, которые вызывают горизонтальные движения, потому что высокие здания лучше противостоят вертикальным нагрузкам, чем горизонтальные.Эти движения грунта могут повредить фундамент здания за считанные минуты, что приведет к серьезным травмам и смерти. Строительство конструкции, способной противостоять сейсмическим волнам, начинается с выбора правильных материалов с нужными свойствами, и сталь на сегодняшний день является наиболее широко используемым материалом для строительства сейсмостойких зданий.

По данным Всемирной ассоциации производителей стали, здания из пластичных материалов более безопасны, поскольку они рассеивают энергию сейсмических волн. Здание обычно имеет пластичные детали, которые могут подвергаться пластическим деформациям без полного разрушения конструкции во время землетрясения.Сталь является наиболее распространенным типом материала для таких деталей.

Более того, по закону инерции, чем легче здание, тем меньшую силу сейсмические волны будут воздействовать на здание. Вот почему важно, особенно для высоких зданий, делать их из легких и гибких материалов, таких как сталь, которая может «гнуться» при землетрясении. В среднем многоэтажные стальные здания на 60-70% легче и в 10 раз прочнее, чем бетонные здания того же размера.

Дизайн

С помощью стали строители могут добавлять жизненно важные элементы конструкции и усиливать конструкцию, чтобы устоять при землетрясении.Вот некоторые из наиболее широко используемых мер.

Крестовины передают силу землетрясения на землю. (Источник: Землетрясения в Индии)

Конструктивная целостность зданий может быть усилена стальными поперечными раскосами, которые обрамляют здание снаружи в форме х. В конечном счете, поперечные распорки могут передавать силу сейсмических волн обратно на землю, вместо того, чтобы позволить зданию принять на себя удар. Строители также могут усиливать стены зданий дополнительными вертикальными стенами или стенами сдвига, которые повышают жесткость каркаса здания, позволяя ему противостоять раскачиванию или горизонтальным движениям.

Базовые изоляторы поглощают большую часть ударов сейсмических волн. (Источник: Эмбелтон)

Изоляция фундамента предполагает отделение здания от фундамента таким образом, чтобы изоляторы поглощали удары от землетрясения. Изоляторы позволяют зданию двигаться медленнее, потому что они рассеивают большую часть удара. Моментостойкие рамы также эффективно рассеивают энергию от полов и крыш к фундаменту здания, а жесткие, но гибкие рамы могут менять форму во время землетрясения. Несмотря на более высокую стоимость, устойчивые к моменту каркасы позволяют зданиям выдерживать землетрясения с чрезмерным горизонтальным движением.

Применение на практике с Steel House от POSCO

В сентябре 2017 года дом Ён Пэ Ким в провинции Кёнджу, Корея, пострадал от землетрясения магнитудой 5,8, всего в 8,9 км от места начала землетрясения. Удивительно, но дом Ким остался невредим. «Я чувствовал, как трясется земля, но дом был полностью под контролем». – высказался Ким.

Ким живет в одном из стальных домов, построенных сотрудниками POSCO, которые добровольно строят дома и мосты для нуждающихся сообществ. Каждый стальной дом изготовлен из легкой конструкционной стали POSCO, известной своей долговечностью, огнестойкостью и виброустойчивостью. В домах также используется PosMAC, специальная оцинкованная сталь, которая в 5–10 раз более устойчива к коррозии, чем стандартная сталь, а также более долговечна и доступна по цене.

Сотрудники POSCO добровольно занимаются строительством стальных домов в сельской местности.

Поскольку все стальные дома пережили землетрясение в Кёнджу, в то время как другие дома были повреждены, все больше и больше людей в Корее предпочитают сталь для своих домов традиционным строительным материалам, таким как дерево и бетон. Та же тенденция наблюдается и в Японии, где землетрясения происходят гораздо чаще. Для строительства более сейсмостойких зданий сталь по-прежнему остается лучшим доступным решением.

Фото на обложке предоставлено CNN.

Наука о сейсмостойких зданиях

Чикаго, Иллинойс. С тех пор, как люди начали строить здания, Земля сносила их.Перед началом любого крупного строительного проекта инженеры должны оценить сейсмическую активность строительной площадки и предложить соответствующий проект. Хотя плохо построенные конструкции иногда могут противостоять вертикальным нагрузкам, горизонтальные нагрузки наносят наибольший ущерб, часто разрушая здания при первом сотрясении.

Защита зданий от землетрясений должна начинаться на ранней стадии проектирования. От общих контуров земляных работ до мелких деталей, таких как строительная парковка, полезно использовать 3D-модели, чтобы лучше понять замысел проектировщика.Используя новейший пакет AutoCAD, VIATechnik преобразует 2D-планы в яркие, насыщенные и точные 3D-визуализации. Начните с ознакомления с нашим сервисом AutoCAD Civil 3D и нашим сервисом BIM.

 

 

 

 

Для обеспечения сейсмостойкости зданий инженеры должны обеспечить устойчивость конструкций и их фундаментов к потенциальным горизонтальным нагрузкам, используя ряд ключевых конструктивных особенностей:

Мембраны

Диафрагмы являются основным компонентом горизонтальной конструкции здания, включая полы и крышу.Для обеспечения сейсмостойкости здания диафрагмы должны быть размещены на отдельном перекрытии и укреплены по горизонтали, чтобы распределить силы с вертикальными конструкциями.

Фермы

Фермы усиливают диафрагму в самых слабых местах настила. Проще говоря, это диагональные конструкции, которые вставляются в прямоугольные участки рамы.

Крестовина

Инженеры используют различные колонны, распорки и балки для передачи сейсмических сил обратно на землю. Поперечные раскосы состоят из двух диагональных секций Х-образной формы для построения стеновых ферм.

Стены сдвига

Чтобы помочь противостоять раскачивающим силам, инженеры используют вертикальные стены, известные как стены сдвига, для придания жесткости структурному каркасу здания. Их можно использовать вместо раскосных рам или в дополнение к ним.

Моментостойкие рамы

Поскольку стены, работающие на сдвиг, ограничивают гибкость здания, некоторые проектировщики выбирают рамы, устойчивые к моменту, чтобы обеспечить положительное движение. Хотя колонны и балки могут изгибаться, соединения и соединители остаются жесткими.Эти функции также дают проектировщикам зданий больше гибкости при создании наружных стен, потолков и компоновке содержимого здания.

Легкая крыша

Как правило, крыши сейсмостойких конструкций должны быть максимально легкими. Многие строители предпочитают обшивку из профилированной стали на прогонах Zed из тонкой стали или двойную обшивку с изоляцией и распорками.

Самые большие в мире сейсмостойкие здания

  • Башня банка США в Лос-Анджелесе. Это здание высотой 1018 футов было спроектировано так, чтобы выдерживать 8 баллов.Землетрясение силой 3 балла
  • Бурдж-Халифа в Дубае. Это здание высотой 2717 футов способно выдержать землетрясения от 5,5 до 7 баллов по шкале Рихтера
  • .
  • Башня Yokohama Landmark Tower в Японии. Это 972-футовое здание стоит на роликах, имеет активную систему демпфирования массы и сделано из гибких материалов
  • Тайбэй 101 на Тайване. В этом здании высотой 1671 фут находится 730-тонный стальной шар, противодействующий колебаниям от сейсмических толчков
  • Transamerica Pyramid в Сан-Франциско. Это здание высотой 853 фута стоит на 52-футовом фундаменте из стали и бетона, что помогло ему пережить 7 лет. Землетрясение магнитудой 1 в 1989 г.

Инженеры по всему миру продолжают тестировать новые теории проектирования, чтобы создавать здания, способные противостоять самым страшным стихийным бедствиям. Исследователи из Стэнфордского и Северо-восточного университетов недавно протестировали новую систему на высоте 26 футов с помощью крупнейшего в мире симулятора землетрясения в Японии. Вместо конструктивных элементов стальные предохранители поглотили удар землетрясения силой 7 баллов, а тросы вернули здание на место, когда сотрясение прекратилось.Это типы зданий, которые закрепят следующий шаг в экологически безопасном строительстве. Как сказал один из инженеров из Сан-Франциско, Джим Малли, «наш устойчивый дизайн — это способность не сносить здания после землетрясений, а использовать их в течение сотен лет».

* Фото предоставлено Шустовым, Брэдом Уилкинсом через WikiMedia Commons

.

Свяжитесь с нами

Мы хотели бы узнать больше о ваших потребностях и узнать, как наша фирма может работать с вами. Вы можете связаться с нами через форму ниже, написать нам по адресу [email protected] или позвонить нам в наши различные офисы.

Как повысить сейсмостойкость вашего дома

Ниже приводится отрывок из книги Мэтью Штейна «Когда технологии терпят неудачу: руководство по самостоятельности, устойчивому развитию и выживанию в длительной чрезвычайной ситуации ». Он был адаптирован для Интернета.


Спросите любого, кто пережил сильное землетрясение, такое как Лома-Приета или Нортридж, и он скажет вам, что серьезное землетрясение может быть ужасным событием.Часто основные различия между строениями, которые сохранились в относительно хорошем состоянии, и строениями, подвергшимися «бульдозерной реконструкции» (выкопать яму с помощью бульдозера, втолкнуть в нее дом, начать заново), заключались в том, было ли здание более старой постройки, а подрядчик был небрежным при забивании гвоздями наружного фанерного сайдинга здания или недостаточное использование «ураганных зажимов» и «крепких стяжек Симпсона» для надлежащего закрепления каркаса.

Шелли и Фил Роджерс находились в своем доме в горах Санта-Крус в Калифорнии, когда произошло землетрясение в Лома-Приета.Эпицентр находился примерно в 7 милях от их дома. Дом сильно затрясся, и все их шкафы открылись, и все тарелки, банки, банки, книжные шкафы, телевизоры и приборы упали на пол. Фил сказал, что полы дома извивались, как змея, и, казалось, меняли высоту более чем на фут в разных частях дома, когда землетрясение сотрясало их. Они не могли покинуть дом, пока земля не перестала двигаться. Поскольку их ключи от машины и обувь все еще были внутри, Филу пришлось выдержать толчки и пробраться через битое стекло, чтобы достать ключи и обувь, чтобы они могли попытаться доехать до города, чтобы забрать своих детей.Он привез с собой бензопилу, которая нужна была для того, чтобы срезать большие ветки, упавшие поперек дороги.

По пути в город они прошли место, где должен был быть дом соседа. Он был построен на высоких пилонах, возвышающихся над склоном холма. Когда произошло землетрясение, он соскользнул с пирсов в каньон. Двум обитателям первого этажа удалось выползти из двери за несколько мгновений до того, как она взлетела, но их сын, который спал на втором этаже, отправился в самую безумную поездку в своей жизни.Он чудом проехал через него невредимым, так как первый этаж разрушился, а крыша откололась в сторону и в сторону.

Дом Шелли и Фила был построен из балок и массивных бревен. Их подрядчик уделил пристальное внимание всем внешним гвоздям из фанеры и стальным каркасным стяжкам. Примечательно, что ни одно окно не было разбито, а дом не пострадал от структурных повреждений, хотя многие из их личных вещей были уничтожены (они чистили лопатой свою посуду и глиняную посуду).

Когда происходит землетрясение, наиболее разрушительным движением обычно является не вертикальная, а горизонтальная составляющая движения земли. Масса здания имеет тенденцию оставаться на одном месте, пока земля перемещается из стороны в сторону. Возникающие в результате боковые силы, воздействующие на стены, которые стремятся придать стенам форму ромба, а не прямоугольника, называются «сдвигающими силами». По мере увеличения массы и высоты здания стены будут подвергаться большим сдвиговым усилиям при землетрясении.

Повышение устойчивости к землетрясениям

В последнее время благодаря использованию современных аналитических инструментов и изучению того, что срабатывало, а что не срабатывало при реальных землетрясениях, сейсмическое проектирование добилось большого прогресса. Несмотря на то, что нет способа сделать конструкцию «сейсмостойкой», существует множество способов повысить ее сейсмостойкость.

При определенном уровне сейсмической опасности все конструкции рухнут. Однако хороший сейсмостойкий проект может значительно повысить сейсмостойкость конструкции.Несколько факторов, влияющих на сейсмостойкость здания, описаны ниже.

  • Масса и высота. Чем тяжелее и массивнее стены и потолки, а также чем выше конструкция, тем выше будут сдвигающие нагрузки при землетрясении. Палаткообразные сооружения, такие как юрты и типи, почти не имеют массы. Обычно они выдерживают сильные землетрясения без разрушения, но если они рухнут, они настолько легкие, что, вероятно, не причинят большого ущерба.
  • Гибкость. Если конструкция может изгибаться и «поддаваться» без разрушения, она может поглощать сейсмическую энергию и выдерживать землетрясения, которые могут повредить или разрушить другие конструкции. Композиты из стекловолокна обладают высоким отношением прочности к весу и исключительной гибкостью, что делает их главными кандидатами на создание сейсмостойких конструкций, отличающихся легкостью, прочностью и гибкостью.
  • Кирпичная кладка, земля и бетон. Эти материалы довольно прочны на сжатие, но очень слабы на растяжение. Правильно спроектированное использование арматурной стали, соединительных балок и конструкционных кровельных диафрагм может значительно улучшить сейсмостойкость этих типов конструкций.Большая часть напряжения в стенах — это сжатие вниз от веса здания. При землетрясении поперечные нагрузки приводят к сильному напряжению участков стен, а каменная кладка и земля плохо справляются с такими нагрузками. Следовательно, старые каменные и земляные постройки часто разрушаются при умеренно сильных землетрясениях.
  • Низкотехнологичное армирование. Одним из низкотехнологичных способов повышения сейсмостойкости традиционных земляных конструкций является включение в стены несущих стоечно-балочных арматур и протягивание прочного каната через центры стен, чтобы удерживать их вместе (вместо обрушения) при разрушении. землетрясение трескает земляные стены.Еще один нетехнологичный армирующий материал – бамбук. Некоторые разновидности бамбука чрезвычайно прочны и эластичны.
  • Отношение длины к ширине. Тонкие каменные или земляные стены склонны к разрушению. Массивные, толстые стены обычно лучше переносят землетрясение. Иногда к углам здания добавляют внешние контрфорсы, чтобы обеспечить дополнительную поддержку.
  • Конструкция изоляции. В кино вы наверняка видели, как кто-то пытается вытащить скатерть из-под стола с посудой.Если все идет хорошо, посуда остается на месте, а скатерть выскальзывает из-под нее. Однако если тряпка не скользит плавно под посуду, она вся опрокидывается. В некоторых современных небоскребах под фундаментом используются огромные подшипники, которые позволяют им оставаться несколько неподвижными, пока земля движется под ними, как в трюке со скатертью. Массивные резиновые блоки или вогнутые несущие опоры возвращают здание в соответствие с землей после окончания землетрясения. Эти конструктивные особенности называются «изоляторами», потому что они пытаются изолировать движения земли от здания.
  • Китайская низкотехнологичная сейсмоизоляция. Поскольку так много зданий в Китае построены из земли с небольшим структурным усилением или вообще без него, а большая часть Китая не имеет доступа к высокотехнологичным строительным материалам, были разработаны низкотехнологичные решения для сейсмоизоляции для зон активных землетрясений. Китайский инженер Ли Ли отметил, что трещины в эродированном основании утрамбованных земляных стен старого фермерского дома позволили этому конкретному фермерскому дому скользнуть по земляному фундаменту и пережить землетрясение 1960 года, разрушившее все другие здания в деревне Туцяо в провинции Цзилинь.На основании рекомендаций Ли Ли в различных местах были возведены многочисленные здания, искусственно имитирующие конструкцию «треснувшей стены». Плиты терраццо укладываются гладкой стороной вверх на подготовленную траншею для фундамента. На пластины насыпают тонкий слой песка, затем поверх песка кладут еще один слой плит терраццо гладкой стороной вниз. Поверх
    второго слоя плит терраццо заливается бетонный фундамент, а затем здание строится как обычно. Слой песка действует как сейсмоизоляционная опора «бедняка».Инженерные испытания на вибростенде больших моделей и взрывы земли рядом с испытательными зданиями дали отличные результаты, но настоящее испытание произойдет, когда в Китае произойдет следующее сильное землетрясение.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.