Башкы биналар сейсмикалык зоналарда кандай иштейт?

Сейсмикалык төзүмдүүлүктүн негизи катарындагы пластичност

Баштапкы пластичност — бул темир-бетондун сейсмикалык күчтөргө каршы негизги коргосу. Катуу материалдардан айырмаланып, конструкциялык темир маңызды пластик деформацияга учурап, сынбай, башкаруулуу жоголтуу аркылуу күчтүү сейсмикалык энергияны жутуп, чачыратат. Бул сынып калбай, башкаруулуу ийлип калуу мүмкүнчүлүгү раманы жер титирөөнүн кыймылы менен бирге ийлөтүп, кулкуу коркунучун катаң төмөндөтөт. Темир-бетондун конструкиясы боюнча колдонмо китепте белгиленип, пластик темир рамалар эквиваленттүү катуу бетон системаларына караганда энергияны дээрлик 50% га көп жутуп алышы айтылат. Темирдин жогорку прочность-салмаа катышы менен бирге, инерциялык күчтөр төмөндөтүлөт — жеңил конструкциялар сейсмикалык талаптарды аз гана тартат. Пластичност жана аз салмаа бирге иштеп, зыяндын жергилечилиги жана алмаштырууга мүмкүнчүлүк бар аймактарга чектелген, ошондой эле катаң титирөөдө да жашоо коопсуздугун сактаган төзүмдүү системаны түзөт.

Темир рамалардын башкаруулуу жоголтуу жана туташтыруу гистерезиси аркылуу энергияны чачыратуу принципи

Челик каркастар сейсмиялык энергияны колонна-балка бириктирүүлөрүндөгү максаттуу, контролдолгон пластиктешүү аркылуу чачыратат. Имарат талаңдаганда, бул бириктирүүлөр циклдүү айланууларга учурайт, алардын пластиктешүү диапазонуна кирет жана стабилдуу гистерезис ылдамдыгы аркылуу кинетикалык энергияны жылуулукка айландырат — ошол менен коркунучтуу энергиянын жыйналышын болтурбайт. Пластиктешүү стратегиялык түрдө ийлөөчү фьюз элементтерине — мисалы, кичирейтилген балка бөлүктөрүнө же учтарында пластиналык бириктирүүлөргө — чектелет, ал эми колонналар жана балкалар эластик калат. Пост-тартылган балка-колонна бириктирүүлөрү сыяктуу илгерилеген деталдар имараттын талаңдан кийин өзүн-өзү ортого кайтаруу мүмкүнчүлүгүн камсыз кылып, натыйжаны тагы да жакшыртат. Челик конструциялар боюнча колдонмо китепте айтылгандай, бул өзүн-өзү ортого кайтаруу мүмкүнчүлүгү конвенционалдуу докундурма бириктирүүлөргө салыштырғанда зилзиладан кийинки ремонттун баасын жакында 70% га азайтат. Натыйжада имарат не гана талаңдан кийин сакталат, бирок минималдуу калдык чыгыш менен баштапкы ордуна жакын кайтат — функцияларын сактап, узак мөөнөттүү калыбына келтирүүнүн чыгымдарын азайтат.

Моменттук каршылык көрсөтүүчү рамалар менен чыбыктуу рамалар: Иштөөнүн компромисстери

Темир биналарда жанынан таасир этүүчү күчтөрдү каршылык көрсөтүүчү система сейсмикалык иштөөгө негизги таасир этет. Моменттук каршылык көрсөтүүчү рамалар жанынан таасир этүүчү күчтөрдү каршылык көрсөтүү үчүн согулган күчтү жана катуу бириктириштерди колдонот — бул жогорку пластиктүүлүк жана ачык этаждык пландарды камсыз кылат. Чыбыктуу рамалар трюсс-сыймақтуу система түзүү үчүн диагоналдуу элементтерди колдонот, бул жогорку эластик катуулукту жана күчтү камсыз кылат, бирок ичинде иштөөгө көп учурда чектөөлөрдү тудурат. Алардын салыштырмалуу өзгөчөлүктөрү төмөндө жыйынтыкаланган:

Системаны тандоо землеттүрүүнүн коркунуч деңгээлине, имараттын бийиктигине жана иштөө максаттарына байланыштуу. Жогорку землеттүрүүнүн аймагында моменттук каркастар менен колонналуу каркастарды бириктирүүчү экилик система жогорку пластичносту жана эффективдүү чыбыктоо контролун пайдаланууга мүмкүндүк берет.

Чатырдан негизге чейин үзгүлтүз жана тең салмактуу жүктөрдүн өтүшүн камсыз кылуу

Сейсмикалык коопсуздук үчүн ачык, үзгүлтсүз жүктөмдүн тармагы негизги шарт—инерциялык күчтөрдү чатырдан жана этаждардан негизге үзгүлтсүз өткөрүү. Үзгүлттөр—мисалы, вертикалдык оффсеттер, карама-каршы катуулуктун өзгөрүштөрү же зайлар байланыштар—көпчүлүк учурда ирээстен чыккан бузулуштарга алып келет. Темир-бетондун имараттарында бул тармак чатырдын диафрагмасын, этаждын плита-сын, коллекторлорду, бокс-жагынан каршы турган элементтерди жана негиздин анкердөөсүн камтыйт. Бардык компоненттер күчтөрдү тең салмахта өткөрүү үчүн өлчөмдөлүп жана байланыштырылышы керек, борбордун айлануусунун теңсиздигин болтурбоо үчүн. Мисалы, коллекторлор жана тартылуучу струттар бокс-жагынан каршы турган негизги системага бокс-жагынан килген күчтөрдү жыйнап, берип турганда төөрүмдүү болушу керек, ал эми вертикалдык элементтер этаждан этажга туура келүү керек, антпейде плита-сынан тышкары турган тургундукту болтурбоо үчүн. ASCE 7 стандарты бардык жүктөмдүн тармагын—байланыштардын проекттөөсүн да камтыйп—текшерүүнү мүнөздөйт, антпейде жалгыз компонент бүтүн системанын иштешин аныктасын. Диафрагма-коллектор жана коллектор-рама байланыштарына айрыкча көңүл бургуу керек: алардын бузулушу бокс-жагынан каршы турган элементтерди коргоого тиешелүү массадан ажыратып койот.

Темир конструкциялар үчүн критикалык жер титирөөлүү деталдар жана кодго ылайыктуулук

Жер титирөөлүү дизайндын жогорку категорияларында темир биналар ASCE 7 жана AISC 341 стандарттарынын катуу пластиктүү деталдаштыруу талаптарына ылайык болушу керек. Бул стандарттар моменттук каркастар жана чыбыктуу каркастардагы башкалар менен колонналар үчүн компакттык сечилүү чектерин талап кылат — бул жергиликтүү чөгүштүүнүн алдын алуу үчүн пластиктил шарнирлердин пайда болушун камсыз кылат. Кошулуштар алдын ала кыймылдатылган жана адатта циклдүү жүктөмдүн кайталануусун чыдай турган, алдын ала кысылган жогорку күчтүү болтторду колдонгон сыртка чыкпаган болттун кошулуштарын колдонот. Мүмкүнчүлүктүн дизайн принциптери кошулуштарга байланышкан элементтерден жогорку күчтүүлүк өндүрүүнү талап кылат — бул элементтердин ийлөөсүнөн мурун катастрофалык түрдөгү кошулуштун бузулушунун алдын алат. Арнайы текшерүүлөр фабрикация жана орнотуу сапатын текшерет, анда талаада иштегендер инженердик проекттин максатына туура келет. Бул талаптардын жалпысы энергияны надёждуу чачыратууну камсыз кылат жана ири жер титирөөлөрдө катастрофалык бузулуштууну алдын алат.

Чындыкта жер титирөөлүү иштешүү жана инженердик учурлардын изилдөөлөрү

Taipei 101 binin integrallashtырылган болот системаларынын жер титиртүүгө каршы чыдамдуулугун кандай ишке ашырбаганын мисалы. Анын эки жактуу бокс-күчтүү туташтыруу системасы он алты болот менен толтурулган куб таянычтардан турган борбордук ядро менен сырткы ири көпүрөлүү рамадан турат — булардын баарысы жогорку сапаттагы конструкциялык болоттон жасалган. 6,4 магнитудалуу Хуалиэн жер титиртүүсүнөн кийин бинанын 728 тонналык түзөтүлгөн масса дампери — жогорку этаждардын ортосунда асатылган болот маятник — бокс-күчтүү кыймылды компенсациялоо үчүн айланып, чоку талаңдатууну 40% га чейин азайткан. Башкы маанидеги конструкциялык компоненттердин баарысы өзүнүн эластик диапазонунда калган, бул пластик болот раманын жана кошумча дампингдин тиимдүүлүгүн көрсөткөн.

Ошентип эле, Мексика шаарындагы Торре Майор башкаруу жумушунда болоттун созулгучтугунун алдыңкы изоляциялык технологиялар менен синергиясын көрсөтөт. Анын 57 катарлуу болот каркасы 96 суюк вязкостук демпферлерден жана эластомердик изоляторлордон турган үч катарлуу негиз изоляция системасында турат — бул структураны жер титирөөнүн аракетинен ажыратуу үчүн долбоорлонгон. Пуэбла землеттресинин магнитудасы 7,1 болгондо, изоляторлор 18 дюймга чейин жылгызат жана кирген сейсмикалык энергиянын бааланган 98%ин жутат. Окуядан кийинки текшерүү болот каркаста эч кандай структуралык зыяндын болгонун, ошондой эле илгерилөөнүн коддук чектерден аз экенин тастыктаган — бул болоттун табигый созулгучтугун жетилген изоляция менен бириктирүүнүн иштешүүсүнүн натыйжасында конвенционалдуу түз негиздеги долбоорлорго караганда көпкө чейин жогору деңгээлдеги иштешүүсүн көрсөтөт.