Оглавление

Сейсмостойкое строительство

Определение сейсмостойкой инженерии
- Сейсмостойкая инженерия проектирует и анализирует конструкции для устойчивости к землетрясениям.
- Цель – сделать сооружения более устойчивыми к землетрясениям, не делая их чрезмерно прочными или дорогими.
Основные задачи сейсмостойкого строительства
- Предвидеть последствия сильных землетрясений.
- Проектировать, возводить и обслуживать сооружения, соответствующие строительным нормам.
Сейсмическая нагрузка и характеристики
- Сейсмическая нагрузка воздействует на сооружение через грунт, соседние сооружения или гравитационные волны.
- Сейсмические характеристики определяют способность сооружения выполнять свои функции при землетрясении.
Оценка сейсмических характеристик
- Экспериментальная оценка проводится на вибростендах.
- Аналитическая оценка использует методы структурного анализа и численное интегрирование.
Исследования в области сейсмостойкого строительства
- Исследования включают полевые и аналитические эксперименты.
- Национальный научный фонд поддерживает исследования и образование в области сейсмостойкого строительства.
- Научно-исследовательский институт сейсмостойкой инженерии распространяет информацию.
Крупнейшие компании и исследовательские программы
- NSF поддерживает фонд Джорджа Э. Браун-младший.
- Программа NSF по снижению рисков и проектированию конструкций (HMSE) поддерживает исследования в области новых технологий и безопасности.
- Программа NEES способствует снижению потерь от землетрясений и цунами.
Сеть NEES
- Включает 14 лабораторий совместного использования
- Поддерживает геотехнические исследования, испытания на вибростолах, структурные испытания, эксперименты с волнами цунами и полевые исследования
- Участвуют университеты из разных стран
Киберинфраструктура NEES
- Подключена через Internet2
- Предоставляет интерактивные инструменты моделирования, центральное хранилище данных, анимированные презентации и другие ресурсы
- Позволяет безопасно хранить, систематизировать и обмениваться данными
- Обеспечивает удаленное наблюдение за экспериментами и сотрудничество с коллегами
Моделирование землетрясений
- Включает статические и динамические подходы
- Динамические эксперименты могут быть физическими или виртуальными
- Моделирование землетрясения воссоздает локальные эффекты сильного сотрясения земли
Моделирование структуры
- Основано на концепции структурного подобия
- Включает геометрическое, кинематическое и динамическое сходство
- Кинематическое сходство требует одинаковых траекторий и скоростей движущихся частиц
Контроль сейсмических колебаний
- Включает пассивные, активные и гибридные устройства
- Пассивные устройства не имеют обратной связи, активные интегрированы с оборудованием для обработки данных
- Гибридные устройства сочетают функции активных и пассивных систем
Современные технологии контроля сейсмических колебаний
- Стены из сухого камня в Перу
- Настраиваемые демпферы массы, такие как маятник на крыше небоскреба “Тайбэй 101”
- Гистерезисные демпферы, включая вязкостные, фрикционные, металлические податливые и вязкоупругие амортизаторы
- Поперечные маятниковые амортизаторы и базовая изоляция
Изоляция основания
- Изоляция основания предотвращает преобразование кинетической энергии землетрясения в упругую энергию здания.
- Технологии изоляции позволяют конструкции передвигаться независимо от земли.
Свинцовый резиновый подшипник
- Изобретен Биллом Робинсоном.
- Мощный демпфирующий механизм повышает сейсмические характеристики здания.
- Используется в зданиях и мостах в Новой Зеландии и других странах.
Амортизатор пружинного основания с демпфером
- Концептуально похож на свинцовый резиновый подшипник.
- Используется для защиты зданий от землетрясений.
Простой роликовый подшипник
- Металлическая несущая опора для защиты от боковых воздействий землетрясений.
- Используется в Токио, Япония.
Подшипник маятникового механизма трения
- Основан на шарнирном фрикционном ползуне, сферической вогнутой поверхности скольжения и закрытом цилиндре.
- Используется для сейсмоизоляции небоскребов и зданий с мягким грунтом.
Сейсмическое проектирование
- Основано на утвержденных инженерных процедурах и критериях.
- Включает сейсмические данные, характеристики, силы и процедуры анализа.
- Требования зависят от типа сооружения и местоположения.
Требования к сейсмическому проектированию
- Включают стабилизацию грунта и учет разжижения почвы.
- Ядерные установки требуют более строгих критериев.
Режимы сбоя
- Отсутствие арматуры и некачественный раствор могут привести к повреждению каменной кладки.
- Разделение между каркасом и стенами угрожает вертикальной опоре кровли.
- Разжижение почвы может привести к неравномерным осадкам и наклону сооружений.
- Оползень и камнепад могут вызвать серьезные разрушения.
- Удары о соседние здания требуют точной оценки боковых смещений.
Причины разрушения зданий при землетрясениях
- Недостаточные сквозные соединения в композитных стенах
- Плохая детализация армирования
- Сейсмически слабый мягкий этаж
- Длинные консоли с большой нагрузкой
- Эффект соскальзывания фундамента
Примеры разрушений
- Землетрясение в Уиттиер-Нэрроуз: разрушение многоквартирного дома Garvey West
- Землетрясение в Нортридже: разрушение железобетонной колонны
- Землетрясение в Лома-Приета: разрушение виадука Cypress viaduct
- Землетрясение в Сычуане: разрушение здания Банка развития сельского хозяйства Китая
Сейсмостойкое строительство
- Сейсмическое проектирование и строительство
- Важность контроля качества и использования правильных материалов
- Дестабилизирующее воздействие землетрясения
Глинобитные конструкции
- Уязвимость глинобитных зданий при землетрясениях
- Способы сейсмического усиления
Сооружения из известняка и песчаника
- Долговечность известняка и песчаника
- Современные технологии для сейсмического переоснащения
Деревянные каркасные конструкции
- История и преимущества деревянного каркаса
- Специальные требования к системам, устойчивым к сейсмическим нагрузкам
Легкие каркасные конструкции
- Повышенная сейсмостойкость благодаря жестким стенам и диафрагмам
Усиленные каменные конструкции
- Армированная каменная кладка
- Эффективность вертикального и горизонтального армирования
Железобетонные конструкции
- Железобетон и предварительно напряженный бетон
- Эластичные соединения для предотвращения обрушения
Предварительно напряженные конструкции
- Предварительное напряжение для улучшения эксплуатационных характеристик
- Основные виды предварительного напряжения
Стальные конструкции
- Сейсмостойкость стальных конструкций, но возможны поломки
Проблемы сейсмостойкости стальных каркасных зданий
- Сварные стальные каркасные здания оказались хрупкими и повреждены во время землетрясения в Нортридже в 1994 году.
- Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) инициировало разработку методов ремонта и новых подходов к проектированию.
Сейсмическое проектирование стальных конструкций
- Важно оценить способность конструкции развивать и поддерживать несущую способность в неупругом диапазоне.
- Мерой этой способности является пластичность материала, элемента конструкции или всей конструкции.
Стандарт AISC 358
- Американский институт стального строительства представил Стандарт AISC 358 для соединений стальных рам.
- Положения требуют использования соединений, указанных в AISC 358 или прошедших предварительные циклические испытания.
Прогнозирование потерь от землетрясений
- Оценка ущерба от землетрясения определяется как коэффициент ущерба (DR).
- Вероятный максимальный ущерб (PML) используется для оценки ущерба, но не имеет точного определения.
- В 1999 году издан стандарт ASTM E2026 для стандартизации оценки сейсмических потерь.
Оценка сейсмического риска
- Процесс оценки рисков включает определение вероятности подвижек грунта и уязвимости здания.
- Результаты определяются в процентах от восстановительной стоимости здания.
Дополнительные ресурсы
- Архитектурный портал
- Анкерная пластина
- Научно-исследовательский институт сейсмотехники
- Сейсмостойкие конструкции
- Управление в чрезвычайных ситуациях
- Фасад
- Геотехническое проектирование
- Международный институт сейсмостойкой инженерии и сейсмологии
- Список международных коэффициентов ускорения землетрясений
- Национальный исследовательский центр по сейсмостойкой инженерии
- Вероятностная оценка риска
- Шкалы сейсмической интенсивности
- Шкалы сейсмических магнитуд
- Сейсмическая реакция свалки
- Сейсмическая модернизация
- Реакция сейсмического объекта
- Взаимодействие со структурой почвы
- Спектральное ускорение
- Рекомендации
- Внешние ссылки

Сейсмостойкая инженерия

Сейсмостойкое строительство

Определение сейсмостойкой инженерии

Основные задачи сейсмостойкого строительства

Сейсмическая нагрузка и характеристики

Оценка сейсмических характеристик

Исследования в области сейсмостойкого строительства

Крупнейшие компании и исследовательские программы

Сеть NEES

Киберинфраструктура NEES

Моделирование землетрясений

Моделирование структуры

Контроль сейсмических колебаний

Современные технологии контроля сейсмических колебаний

Изоляция основания

Свинцовый резиновый подшипник

Амортизатор пружинного основания с демпфером

Простой роликовый подшипник

Подшипник маятникового механизма трения

Сейсмическое проектирование

Требования к сейсмическому проектированию

Режимы сбоя

Причины разрушения зданий при землетрясениях

Примеры разрушений

Сейсмостойкое строительство

Глинобитные конструкции

Сооружения из известняка и песчаника

Деревянные каркасные конструкции

Легкие каркасные конструкции

Усиленные каменные конструкции

Железобетонные конструкции

Предварительно напряженные конструкции

Стальные конструкции

Проблемы сейсмостойкости стальных каркасных зданий

Сейсмическое проектирование стальных конструкций

Стандарт AISC 358

Прогнозирование потерь от землетрясений

Оценка сейсмического риска

Дополнительные ресурсы

Полный текст статьи:

Сейсмостойкая инженерия

Похожие статьи:

Оставьте комментарий Отменить ответ