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