Сейсмопояс между этажами: Как делать армопояс между этажами. Вариант с односторонним доборным блоком. Под какие виды междуэтажных перекрытий нужен армопояс

Армопояс и как его правильно сделать

Tweet

Армопояс для дома, как стальной обруч для деревянной бочки – уберите его и конструкция развалится. Данный принцип отлично объясняет необходимость проведения процедуры усиления стен. В этой статье мы поясним, почему армопояса является важным элементом любого прочного дома, а также расскажем о его устройстве, разновидностях и особенностях.

Армопояс – это лента, состоящая из монолитного железобетона. Его укладка осуществляется в несколько рядов на различных уровнях строения. Заливка армопояса проводится под фундамент, мауэрлат и плиты перекрытия. Данное усиление выполняется для достижения следующих целей:

• Повышение жесткости здания.
• Защита стен и фундамента от трещин, которые появляются вследствие пучения грунта и его неравномерной усадки.
• • Не позволяет плитам перекрытия продавливать хрупкий пенобетон и газобетон.
• • Соединение стен и стропильной системы.

Уже довольно давно одним из самых подходящих материалов для повышения жесткости стен является железобетон.

Сфера применения армопояса

1. Стены

Не во всех случаях укрепление стен является обязательным мероприятием. Сэкономить деньги на устройстве армопояса можно в следующих случаях:

• Возведения здания осуществляется на прочном грунте (скальный, крупнообломочный, крупнозернистый песок с малым насыщением водой).
• Для возведения стен используется кирпич.
• Постройка имеет не более одного этажа, а в качестве перекрытия вместо железобетонных панелей используются деревянные балки.

Если на участке стройки залегают слабые грунты, то устройство армопояса является обязательным. Также необходимость в нем появляется в том случае, если постройка стен осуществляется с помощью ячеистых блоков или керамзитбетона. Перечисленные материалы являются весьма хрупкими и не способны выдержать точечные нагрузки от плит перекрытия, установленных между этажами, и подвижек грунта.

Армированный пояс не нужен для арболитовых блоков (марка прочности В2,5 и выше, толщина стен 300 мм и выше).

2. Мауэрлат

Мауэрлат представляет собой деревянную балку, воспринимающую нагрузку от стропил. Она не в состоянии продавить пеноблок, поэтому многим может показаться, что в этом случае устройство армопояса может не выполняться. Однако данная необходимость зависит от используемого для возведения дома материала. Отсутствие укрепления для мауэрлата оправдано в случае со стенами из кирпича. Они отлично удерживают анкера, которые используются для закрепления мауэрлата.

Возведение стен из легких блоков подразумевает обязательную заливку. Надежность фиксации анкеров в керамзитных блоков, пено и газобетоне не слишком высока. При сильном ветре мауэрлат может оторваться вместе с крышей.

3. Фундамент

Здесь ситуация с укреплением аналогичная. Если фундамент строится из блоков ФСБ, то армопояс нужен. При этом он должен присутствовать сразу на двух уровнях здания: на подошве и верхнем срезе фундамента. Такой подход позволяет не допустить разрушения конструкции вследствие смещения грунта.

Основания ленточного типа из бутобетона также нуждаются в армированном поясе, как минимум на уровне подошвы. Бутобетон является довольно экономичным материалом, однако его использование на подвижных грунтах может привести к возникновению проблем, которые устраняются устройством армопояса. Монолитная лента не требует такого усиления, так как в качестве ее основы выступает металлический каркас.

Необходимость в подобной конструкции отпадает и в случае со сплошной фундаментной плитой, заливаемой для зданий, возводимых на слабых почвах.

Виды многоэтажных перекрытий, требующие заливку армопояса

Армирование является обязательным, если панели опираются на пенобетон, газобетон или керамзитбетонные блоки. Заливку армопояса под железобетонное перекрытие монолитного типа можно не проводить, так как в данном случае нагрузка, воспринимаемая стенами, распределяется равномерно, а сама конструкция получается единой.

Также усиление не делается под перекрытие из древесины, опирающееся на блоки небольшой массы. Заливки опорных площадок будет достаточно, чтобы предотвратить продавливание блоков. Для этих целей используется бетон.

Некоторые могут с нами не согласиться, указав на случаи, при которых осуществляется заливка армопояса под деревянное перекрытие. Однако делается это не с целью исключения продавливания деревянными балками кладки, а для увеличения жесткости постройки.

Устройство армопояса

Процедура заливки армированного пояса идентична монолитному фундаменту и включает в себя 3 операции:

• Подготовка арматурного каркаса.
• Монтаж опалубки.
• Наполнение бетоном.

Некоторые нюансы могут возникать в силу особенностей зоны расположения конструкции.

1. Под фундамент.

Ширина армопояса первого уровня должна быть как минимум на 30 см больше аналогичного параметра опорной части ленты. Такой подход позволяет значительно снизить нагрузку от постройки на грунт.

Армопояс 1 уровня устраивается под каждую стену. Изготовление каркаса осуществляется методом вязки арматурных хомутов. Использование сварки актуально при выполнении предварительного скрепления основной арматуры для создания общей пространственной конструкции.

Заливка бетона должна проводиться в один прием. В противном случае появляется вероятность образования стыков, которые негативно сказывается на прочности. Основная арматура должна иметь диаметр 15-20 мм, поперечные хомуты – 8-10 мм, а расстояние между ними – максимум 200 мм.

2. Армированный пояс 2 уровня под фундамент.

Данную конструкцию можно расценивать, как продолжение фуедамента. Армирование проводится с помощью 4 стержней, диаметр каждого из которых составляет 15-18 мм. Для их скрепления используются хомуты диаметром 7-8 мм.

Установка опалубки под армопояс не вызывает проблем в случае использования бутобетона для создания основного фундамента. В ней оставляется свободное место (25-30 см), которое используется для монтажа арматурного каркаса. При этом необходимо учесть защитный слой бетона, величина которого составляет порядка 3-4 см.

При использовании блоков ФБС ситуация несколько усложняется, так как опалубка не устанавливается. В данном случае в качестве распорок используются деревянные бруски. Они играют роль подпорок для опалубочных щитов. На них нужно набить обрезки досок, выступающие за опалубку на 25-30 см. делается это с целью недопущения смещения конструкции вправо/влево. Опалубочные щиты соединяются брусками-поперечинами.

Для упрощения системы крепления могут применяться резьбовые шпильки. Их установка в щиты опалубки выполняется попарно с соблюдением расстояния между ними 50-60 см. Шпильки затягиваются балками. В результате получается довольно прочная конструкция, которая походит для последующей заливки бетона. При этом мы не используем поперечины и подпорки.

Подобную систему можно использовать для опалубки, в которой нуждается армопояс под плиты перекрытия.

3. Армопояс под плиты перекрытия.

Оптимальной считается ширина, равная ширине стены. Добиться этого можно при облицовке фасада плитным утеплителем. В случае проведения декорирования с помощью лишь штукатурного раствора ширина армопояса должна быть уменьшена на несколько сантиметров (4-5). В противном случае не останется места под минеральную вату или пенопласт, что может привести к образованию в зоне укладки армопояса мостика холода внушительных размеров.

Для газобетонного армопояса будет актуальным и другое решение. Два тонких блока монтируются по краям кладки. Между ними укладывается стальной каркас с последующей заливкой бетона. Получившиеся блоки утепляют пояс и выполняют функции опалубки.

Если толщина газобетонной стены превышает 40 мм, то используются перегородочные блоки толщина которых составляет 10 мм. При меньшей толщине в кладочном блоке создается полость для пояса жесткости или покупается уже готовый U-образный газобетонный блок.

4. Армопояс под мауэрлат.

От прочих армопоясов данный тип отличается наличием анкерных шпилек, которые используются для фиксации бруса к стене. В этом случае снижается вероятность сдвига или отрыва под воздействием ветра.

Габариты каркаса должны позволять оставлять 3-4 см защитного слоя бетона между внешней поверхностью пояса и металлом.

Как утеплить армопояс снаружи построенного дома и строящегося

Армирующий пояс существенно повышает сопротивление стен блочного дома нагрузкам извне и изнутри. Он объединяет стеновые элементы в единый конструкционный комплекс и служит ребром жесткости.

Армопояс нуждается в утеплении: зимой через него происходит попадание холодного воздуха внутрь здания, а температурные скачки могут стать причиной разрушения стены.

Утепление всегда проводится снаружи, а не изнутри. Если оно не было произведено в ходе строительства дома, его необходимо выполнить, когда дом уже построен и завершены отделочные работы.

Содержание

1. Армопояс с перемычками
2. Армопояс равен стене по ширине
3. Утепление при наличии зазора

Армопояс с перемычками

Если разница между шириной пояса и стены достаточна, утеплитель вместе с последующей облицовкой будет вровень со стеновой обшивкой.

Проведение утеплительных работ нужно делать теплоизолирующим материалом толщиной, подходящей для установки его в промежуток между армопоясом и линией стены.

Специалисты советуют экструдированный пенополистирол, поскольку тонкие листы обычного пенопласта очень ломкие.

Если расстояние достаточно по ширине, лучше использовать 80-миллиметровый пенополистирол. Чтобы пояс не выступал за плоскость, учитывайте ширину обшивки:

• Облицовочного клинкера;
• Сайдинга;
• Керамики или камня;
• Штукатурного слоя.

Использование минеральной ваты как утеплителя требует вентиляционного зазора меж теплоизолятором и внешней обшивкой, поскольку она впитывает влагу.

Армопояс равен стене по ширине

При выборе способа утепления учитывают, есть ли зазор между обшивкой и армопоясом.

Дополнительное утепление устанавливается по периметру фасада на высоту армопояса. Здание в два этажа нуждается в выполнении двух утепляющих поясов, если один находится между этажами, а второй сделан под мауэрлат.

Утеплительная часть армопояса равна его высоте с прибавлением с каждой стороны 150 мм. Теплоизолятор устанавливается с запасом по 15 см от верхней и нижней линий армопояса.

Утепление внешних стен дома из блоков проводится следующим образом:

• До закрепления пенополистирола стены требуется очистить от пыли и выступающего кладочного раствора. Обеспыливание выполняют щеткой, тщательно очищая всю плоскость стены.
• Проверить ровность стен, поскольку перепады больше 10 мм могут стать причиной поломки утепляющего материала. Обнаруженные неровности надо убрать.
• Загрунтовать обрабатываемую поверхность. Нанесение грунтовочного состава лучше проводить кистью, чтобы убрать остатки пыли.
• По периметру каждого окна нужно приклеить армирующую сетку. Предварительно рулон материала надо нарезать на полоски шириной примерно 400 мм. Сетку устанавливают так, чтобы приблизительно 100 мм располагались под плитой, а оставшаяся часть после монтажа утеплителя заворачивалась и наклеивалась на пенополистирол. Сетка соединяется с основным армирующим покрытием после наклеивания утеплителя.
• Наклеить утеплитель на строительную клеевую мастику, а после подсыхания, закрепить его дюбелями-зонтиками с большой шляпкой.

Чтобы утепление прослужило дольше, понадобится в верхней части пояса установить отлив с капельником, сделанный из металла с оцинковкой и покрытием из полиэстера. Он располагается с уклоном от стены. Этот элемент нужен для отвода осадков от армопояса.

Внешнее утепление можно выполнить с помощью напыляемого пенополиуретана. Но это довольно дорогой материал, требующий специального аппарата-напылителя, и высокотоксичный. Самостоятельные работы не рекомендованы – придется нанимать профессионала.

Утепление при наличии зазора

Для проведения запенивания понадобится сделать отверстия с расстоянием не больше 250–300 мм сквозь обшивку по линии армопояса. Заливка пены выполняется в каждое второе отверстие.

Подобный метод позволяет сделать качественное утепление армопояса и уменьшит расход материала.

Обязательно используйте профессиональную пену – утепляющий слой продержится несколько лет, не будет осыпаться.

Посмотрите видео:

При правильно выполненном утеплении, зимой армирующий пояс не будет пропускать холодный воздух и здание простоит долго.

Повышенные этажи для критических объектов и сейсмической зоны

• Дом
• org/ListItem»> News
• Повышенные этажи для критических объектов и сейсмической зоны

2021/7/20 19:43:36

Критические объекты, такие как центр данных, центр данных, центр данных, центр данных, центр данных. , требуется современное решение для управления операциями для повышения эффективности, особенно когда оно строится в сейсмоопасной зоне (пострадавшей от сильного землетрясения). Таким образом, в этой области требуется фальшпол с особыми требованиями к сейсмостойкости.

В этом блоге будет представлено подробное введение в концепцию — «фальшпол с сейсмостойкой конструкцией» и принципы сейсмостойкого проектирования, включая стратегии проектирования сейсмостойкого фальшпола для обеспечения безопасных условий труда.

Принцип успешного сейсмостойкого проектирования Фальшпол тройной

• Во-первых, в проекте будут предусмотрены потенциальные воздействия сейсмических сил и основные уязвимые зоны.

• Во-вторых, определение требований, основанных на характеристиках, которые могут включать дополнительные требования к несущей конструкции и безопасности.

• Третье – минимизация сложности конструкции, т. е. конструкция фальшпола с учетом сейсмостойкости.

Сейсмостойкий дизайн Фальшпол является приоритетом номер один для бизнеса и предпринимателей США, поскольку почти половина штатов и территорий в США подвержены риску сейсмической опасности. Сейсмостойкое проектирование — это проектирование, основанное на характеристиках, которое сводит к минимуму структурные неровности в планировке пола и делает пол очень устойчивым к большим деформациям и повреждениям.

В конструкции фальшпола во всем мире широко используются стальные рамы для сопротивления конструкционным системам. Их значительно выбирают за их прочность и простоту конструкции.

Они обычно проектируются и устанавливаются на основе норм сейсмостойкости, сводя к минимуму общую стоимость здания и помогая улучшить стандарты проектирования. Разработчики HUIYA даже предложили различные методики, доказавшие свою эффективность. Более того, наш практический подход позволил нам повысить вычислительную эффективность и свести к минимуму трудности инженеров.

Результат поразителен, поскольку фальшпол с сейсмостойкой конструкцией демонстрирует значительное улучшение характеристик (уменьшение хрупкости и повышение прочности) по сравнению со зданиями традиционной конструкции.

Улучшение конструкции фальшпола для зданий SMRF

Установка фальшпола для критически важных объектов становится более важной, чем раньше, по нескольким причинам. Выбор и установка фальшпола в телекоммуникационных помещениях, ИТ-пространстве и колл-центре во многом помогает сохранить устойчивость бизнеса после разрушительного землетрясения. Вот почему дизайнеры и инженеры HUIYA помогают проектировать более совершенные фальшполы для зданий SMRF.

Планирование делает его надежным и является наиболее важным этапом установки фальшпола в сейсмической среде.

• 1. Боковой упор фальшпола. Боковые ограничители предотвращают удары оборудования друг о друга или о стены. В большинстве случаев диагональная распорка крепится к стрингеру болтами и обычно подходит для условий высокой и умеренной сейсмической активности.

• 2. Удерживающее оборудование на фальшполе. В этом стандарте конструкции трос распорки фальшпола крепится к несущему полу и предотвращает опрокидывание тяжелого оборудования.

• 3. Проект модернизации. Для критически важных объектов иногда модернизация системы фальшпола или поддержки оборудования становится обязательной для предотвращения ущерба от землетрясения. Практический способ – укрепить пол, на котором будет установлено или закреплено оборудование.

Фальшпол очень необходим почти для всех типов офисов и чрезвычайно полезен для поддержки электронного оборудования. После установки фальшпол может легко обеспечить маршрут к ОВиК, механическим, силовым, сигнальным кабелям и инфраструктуре охлаждения. Тем не менее, нужно быть внимательным при проектировании фальшполов в сейсмических районах.

Ключевые коэффициенты, которые следует рассмотреть,:

• Боковые нагрузки, налагаемые на землетрясения

• Выбор структурных звуковых пьедестов

• с использованием стрижников с механическими соединениями

  9005

• с использованием стрижников с механическими соединениями

  9005
• .

  Дополнительная опора для тяжелого оборудования

Тяжелое оборудование не проблема. Это планирование, которое имеет значение. В HUIYA мы следим за тем, чтобы система фальшпола соответствовала всем протоколам безопасности. У нас самый большой выбор систем фальшпола –

• Бренд, пользующийся высоким доверием во всем мире. Многолетний опыт и знания в области промышленности обеспечивают идеальное напольное покрытие и позволяют новым компаниям добиваться успеха.

• Обученный и квалифицированный персонал. В нашей компании работают специалисты по фальшполам, прошедшие тщательное обучение и понимающие мнение потребителей. Они могут порекомендовать наилучший выбор пола, исходя из ваших потребностей, бизнес-видения и бюджета.

• Полностью индивидуальный подход – HUIYA не верит в универсальное решение, подходящее для всех. Наш подход полностью индивидуальный (т. е. сделанный исключительно для клиентов на основе их требований). Для полного спокойствия мы предлагаем полноценные профессиональные услуги по установке.

• Конструкция ISO – HUIYA строго соответствует стандартам ISO. Это позволяет нам сделать систему фальшпола более эффективной, принимая во внимание согласованные на международном уровне технические требования к конструкции и производству.

Ищете 100% удовлетворенный результат? Независимо от того, насколько большим или маленьким может быть ваш проект, мы стремимся найти лучшее решение для фальшпола для вашего проекта и в рамках вашего бюджета. Просто свяжитесь с нашими профессионалами, а мы позаботимся обо всем остальном!

Пред. Назад Список продуктов Далее

Принципы сейсмического проектирования | WBDG

от Gabor Lorant, FAIA
Lorant Group, Inc. / Gabor Lorant Architects, Inc.

Введение

На этой странице

• Введение
• Описание
• Заявка
• Соответствующие нормы и стандарты
• Дополнительные ресурсы

На этой странице ресурсов представлено введение в концепции и принципы сейсмического проектирования, включая стратегии проектирования сейсмостойких зданий для обеспечения здоровья, безопасности и защищенности людей, находящихся в здании, и имущества.

Сущность успешного проектирования сейсмостойкости состоит из трех частей. Во-первых, группа проектировщиков должна применять подход к проектированию с учетом многих опасностей, учитывающий потенциальное воздействие сейсмических сил, а также все основные опасности, которым подвержен район. Во-вторых, должны быть установлены требования к эксплуатационным характеристикам, которые могут превышать минимальные требования безопасности жизнедеятельности действующих норм сейсмостойкости, чтобы надлежащим образом реагировать на угрозы и риски, связанные со стихийными бедствиями для миссии здания и его обитателей. В-третьих, что так же важно, как и другие, поскольку сейсмические силы динамичны, и каждое здание реагирует в соответствии со своей собственной сложностью конструкции, очень важно, чтобы команда проектировщиков работала совместно и имела общее понимание терминов и методов, используемых в процессе проектирования сейсмостойкости. .

Кроме того, как правило, здания, предназначенные для защиты от землетрясений, должны также противостоять взрывной волне (терроризму) или ветру, получая меньший ущерб. Например, если бы федеральное здание в Оклахоме было спроектировано в соответствии со стандартами сейсмостойкости, ущерб, причиненный взрывом, был бы намного меньше (см. отчет MAT FEMA 277). Для получения дополнительной информации см. раздел WBDG «Проектирование зданий с учетом угроз взрывоопасности» в разделе «Сейсмическая и противовзрывная защита».

Описание

Около половины штатов и территорий США — более 109миллионов человек и 4,3 миллиона предприятий — и большинство других густонаселенных регионов земли подвержены риску сейсмической опасности. Только в США средняя прямая стоимость ущерба от землетрясения оценивается в 1 миллиард долларов в год, а косвенные потери бизнеса оцениваются в более чем 2 миллиарда долларов в год.

Сейсмичность Соединенных Штатов

A. Происхождение и оценка землетрясений

Тектоника плит, причина землетрясений

Землетрясения — это сотрясения, качания или внезапные толчки земной поверхности. В основном земная кора состоит из серии «плит», плавающих в недрах, постоянно движущихся (со скоростью от 2 до 130 миллиметров в год), расширяющихся от центра, опускающихся по краям и регенерирующих. Трение, вызванное столкновением, растяжением или погружением плит (одна плита скользит под другую), создает напряжения, которые при снятии вызывают землетрясение, распространяющееся через земную кору в виде сложного волнового движения, вызывая разрушение грунта (в форме поверхностных разломов). [раскол в земле], оползни, разжижение или оседание) или цунами. Это, в свою очередь, может привести к чему угодно: от незначительного ущерба до полного разрушения застроенной среды вблизи места, где произошло землетрясение.

Обрушение грунта-оползень — Аляска, 1964 г.

Повреждение от разжижения — Ниигата, Япония 1964

Отель «Саада» (до) — Агадир, Марокко, 1960 г. Измерение сейсмических сил

Чтобы охарактеризовать или измерить воздействие землетрясения на грунт (так называемое движение грунта), обычно используются следующие определения:

• «с в 980 см/сек² или 1,00 г.
  • Например,
    • 0,001 г или 1 см/с ² воспринимается людьми
    • 0,02 г или 20 см/с ² заставляет людей терять равновесие
    • 0,50 г очень высок, но здания могут выдержать его, если продолжительность короткая и если масса и конфигурация обеспечивают достаточное демпфирование
• Скорость (или скорость) — это скорость изменения положения, измеряемая в сантиметрах в секунду.
• Перемещение — это расстояние от точки покоя, измеренное в сантиметрах.
• Продолжительность — продолжительность циклов ударов.
• Магнитуда — это «размер» землетрясения, измеряемый по шкале Рихтера, которая колеблется от 1 до 10. Шкала Рихтера основана на максимальной амплитуде определенных сейсмических волн, и сейсмологи считают, что каждая единица шкалы Рихтера представляет собой увеличение энергии в 31 раз. Шкала величины момента — это новая мера, которая становится все более часто используемой.

Если уровень ускорения сочетается с длительностью, определяется мощность разрушения. Обычно, чем больше продолжительность, тем меньшее ускорение может выдержать здание. Здание может выдерживать очень высокое ускорение в течение очень короткого промежутка времени пропорционально мерам демпфирования, заложенным в конструкции.

Интенсивность – это величина ущерба, причиняемого землетрясением локально, который можно охарактеризовать 12-й степенью Модифицированная шкала Меркалли (MM), где каждый уровень обозначает определенное количество разрушений, коррелирующих с ускорением земли. Ущерб от землетрясения будет варьироваться в зависимости от расстояния от очага (или эпицентра), местных почвенных условий и типа конструкции.

B. Влияние землетрясений на здания

Сейсмическая терминология (Определения терминов, используемых на этой странице ресурсов, см. в Глоссарии сейсмической терминологии  )

Вышеупомянутые сейсмические показатели используются для расчета сил, воздействующих на землетрясения здания. Сотрясение земли (толкание вперед и назад, в стороны, вверх и вниз) создает внутренние силы внутри зданий, называемые 9.0191 Инерционная сила (F _{Инерционная} ), которая, в свою очередь, наносит наибольший сейсмический ущерб.

F _{Инерционный} = Масса (M) X Ускорение (A).

Чем больше масса (вес здания), тем больше создаваемые внутренние силы инерции. Легкая конструкция с меньшей массой обычно является преимуществом при проектировании сейсмостойких конструкций. Большая масса создает большие боковые силы, тем самым увеличивая вероятность смещения колонны, отклонения от отвеса и/или коробления под действием вертикальной нагрузки (эффект P-дельта).

Землетрясения генерируют волны, которые могут быть медленными и длинными или короткими и внезапными. Длина полного цикла в секундах равна Периоду волны и является обратной Частоте . Все объекты, включая здания, имеют естественный или фундаментальный период , при котором они вибрируют при сотрясении. Естественный период является основным фактором, учитываемым при проектировании сейсмостойкости, хотя другие аспекты конструкции здания также могут в меньшей степени способствовать мерам по смягчению последствий. Если период ударной волны и естественный период здания совпадают, то здание будет «резонировать» и его вибрация увеличится или «усиливается» в несколько раз.

Высота является основным фактором, определяющим фундаментальный период — каждый объект имеет свой собственный фундаментальный период, в течение которого он будет вибрировать. Период пропорционален высоте здания.

Почва также имеет период, варьирующийся от 0,4 до 1,5 с, очень мягкий грунт — 2,0 с. Мягкие грунты, как правило, имеют тенденцию усиливать тряску в 2–6 раз по сравнению с каменными породами. Кроме того, период грунта, совпадающий с естественным периодом строительства здания, может значительно увеличить ускорение здания и, следовательно, является проектным соображением.

Высокие здания подвергаются нескольким модам вибрации, но для сейсмических целей (за исключением очень высоких зданий) основной период или первая мода обычно являются наиболее важными.

Расчетные факторы сейсмостойкости

Следующие факторы влияют и зависят от конструкции здания. Важно, чтобы проектная группа понимала эти факторы и предусмотрительно учитывала их на этапе проектирования.

Торсион : Объекты и здания имеют центр масс, точку, с помощью которой объект (здание) может быть уравновешен без вращения. Если масса распределена равномерно, то геометрический центр пола и центр масс могут совпадать. Неравномерное распределение массы будет располагать центр масс за пределами геометрического центра, вызывая «кручение», создающее концентрации напряжений. Определенная величина кручения неизбежна в любой конструкции здания. Однако симметричное расположение масс приведет к сбалансированной жесткости в любом направлении и удержит кручение в управляемом диапазоне.

Демпфирование : Здания в целом являются плохими резонаторами для динамического удара и рассеивания вибрации путем ее поглощения. Демпфирование – это скорость, с которой поглощаются собственные вибрации.

Пластичность : Пластичность — это характеристика материала (например, стали) изгибаться, изгибаться или двигаться, но разрушается только после того, как произошла значительная деформация. Непластичные материалы (такие как плохо армированный бетон) внезапно разрушаются из-за крошения. Хорошая пластичность может быть достигнута с помощью тщательно детализированных соединений.

Прочность и жесткость : Прочность – это свойство материала сопротивляться и выдерживать приложенные силы в безопасных пределах. Жесткость материала — это степень сопротивления прогибу или сносу (дрейф — это горизонтальное относительное смещение от этажа к этажу).

Конфигурация здания : Этот термин определяет размер и форму здания, а также структурные и неструктурные элементы. Конфигурация здания определяет способ распределения сейсмических сил внутри конструкции, их относительную величину и проблемы проектирования.

• Стандартная конфигурация Здания имеют стены жесткости, устойчивые к моменту рамы или рамы с раскосами и обычно имеют:
  • Низкое соотношение высоты к основанию
  • Одинаковая высота пола
  • Симметричные планы
  • Равномерные сечения и фасады
  • Максимальное сопротивление скручиванию
  • Короткие пролеты и резервирование
  • Пути прямой нагрузки
• Нестандартная конфигурация Здания отличаются от определения «Обычной» и имеют проблемную концентрацию напряжений и кручение.

Посмотреть увеличенную иллюстрацию

Здания редко опрокидываются — они разваливаются или «блинятся»

Мягкий первый этаж представляет собой разрыв прочности и жесткости для боковой нагрузки на уровне земли.

Прерывистые стены сдвига не выстраиваются последовательно одна над другой, вызывая «мягкие» уровни.

Различия в Прочность по периметру и Жесткость , такие как открытая передняя часть на уровне земли, обычно вызывают эксцентриситет или кручение.

Входящие углы в формах H , L , T , U , + или [] создают концентрацию напряжения во входящем углу и кручении. Сейсмостойкие конструкции должны надлежащим образом отделять входящие углы или усиливать их.

Знание периода здания, кручения, демпфирования, пластичности, прочности, жесткости и конфигурации может помочь определить наиболее подходящие сейсмические расчетные устройства и стратегии смягчения воздействия.

C. Стратегии и устройства сейсмического проектирования

Диафрагмы : Полы и крыши могут использоваться в качестве жестких горизонтальных плоскостей или диафрагм для передачи боковых сил на вертикальные сопротивляющиеся элементы, такие как стены или рамы.

Стены сдвига : Стратегически расположенные усиленные стены являются стенами сдвига и способны передавать боковые силы от полов и крыш на фундамент.

Раскосные рамы : Вертикальные рамы, которые передают боковые нагрузки с полов и крыш на фундамент. Как и стены жесткости, несущие рамы рассчитаны на боковые нагрузки, но используются там, где стены жесткости нецелесообразны.

Моментостойкие рамы : Соединения колонн и балок в моментоустойчивых рамах рассчитаны как на сдвиг, так и на изгиб, тем самым устраняя пространственные ограничения сплошных сдвигоустойчивых стен или раскосных рам. Соединения колонн и балок тщательно спроектированы таким образом, чтобы они были жесткими, но при этом допускали некоторую деформацию для рассеяния энергии, используя преимущества пластичности стали (железобетон также может быть спроектирован как рама, устойчивая к моменту).

Концентрическая раскосная рама

Эксцентриковая раскосная рама, с соединительными балками

Энергорассеивающие устройства : Повышение сопротивляемости конструкции здания увеличит тряску, которая может повредить содержимое или функции здания. Энергорассеивающие устройства используются для минимизации тряски. Энергия будет рассеиваться, если пластичные материалы деформируются контролируемым образом. Примером может служить эксцентриковая растяжка, при которой контролируемая деформация элементов каркаса рассеивает энергию. Однако это не устранит и не уменьшит ущерб, наносимый содержимому здания. Более прямым решением является использование рассеивающих энергию устройств, которые функционируют как амортизаторы в движущемся автомобиле. Срок строительства удлинится, и здание «переживет» тряску в допустимых пределах.

Изоляция основания Подшипники используются для изменения передачи сил от земли к зданию.

Изоляция основания : Эта сейсмическая стратегия проектирования предусматривает отделение здания от фундамента и действует для поглощения ударов. По мере движения земли здание движется медленнее, потому что изоляторы рассеивают большую часть удара. Здание должно быть спроектировано так, чтобы действовать как единое целое или «жесткий ящик» соответствующей высоты (во избежание опрокидывания) и иметь гибкие инженерные соединения для обеспечения движения в его основании. Изоляцию основания проще всего включить в проект нового строительства. Существующие здания могут потребовать переделки, чтобы сделать их более жесткими, чтобы они могли перемещаться как единое целое с фундаментами, отделенными от надстройки для установки изоляторов основания. Необходимо предусмотреть дополнительное пространство («ров») для горизонтального смещения (все здание будет двигаться вперед и назад на целый фут или более). Модернизация изоляции основания является дорогостоящей операцией, которая чаще всего подходит для объектов с высокой стоимостью активов и может потребовать частичного или полного удаления людей, находящихся в здании, во время установки.

Пассивное рассеивание энергии включает в себя введение таких устройств, как демпферы, для рассеивания энергии землетрясения, вызывающего трение или деформацию.

Материалы, используемые для изготовления эластомерных изоляторов , представляют собой натуральный каучук, каучук с высоким демпфированием или другой эластомер в сочетании с металлическими деталями. Также используются фрикционные изоляторы , которые состоят в основном из металлических деталей.

Высокие здания нельзя изолировать от основания, иначе они перевернутся. Будучи очень гибкими по сравнению с малоэтажными зданиями, их горизонтальное смещение необходимо контролировать. Этого можно добиться с помощью Демпферы , которые поглощают большую часть энергии, делая смещение приемлемым. Модернизация существующих зданий часто проще с помощью демпферов, чем с помощью изоляторов фундамента, особенно если они применяются снаружи или не мешают обитателям.

Существует много типов демпферов, используемых для смягчения сейсмических воздействий, в том числе:

• Истерические демпферы используют деформацию металлических деталей
• Вязкоупругие демпферы растягивают эластомер в сочетании с металлическими деталями
• Фрикционные демпферы используют металлические или другие поверхности для трения
• Вязкостные демпферы сжимают жидкость в поршнеобразном устройстве
• В гибридных амортизаторах используется комбинация эластомерных и металлических или других деталей

D.

Контроль неструктурных повреждений

Все элементы, которые не являются частью конструктивной системы, считаются «ненесущими» и включают такие строительные элементы, как:

• Наружная облицовка и навесные стены
• Парапетные стены
• Навесы и шатры
• Дымоходы и трубы
• Перегородки, двери, окна
• Подвесные потолки
• Маршруты выезда и въезда
• Механическое, водопроводное, электрическое и коммуникационное оборудование
• Лифты
• Мебель и оборудование

Эти элементы должны быть закреплены распорками, чтобы предотвратить их повреждение или полное разрушение. Строительные машины и оборудование могут быть оснащены сейсмоизоляционными устройствами, которые представляют собой модифицированные версии стандартных виброизоляторов.

Потери, возникающие в результате неструктурных повреждений, могут быть кратными структурным потерям. Потери бизнеса и крах целых предприятий были очень высокими во время землетрясений в Лома-Приета, Нортридж и Кобе из-за как структурных, так и неструктурных сейсмических повреждений.

Применение

Принципы и стратегии сейсмостойкого проектирования и строительства применяются в виде систематического подхода, который обеспечивает надлежащее реагирование на конкретные условия посредством следующих основных этапов:

1. Анализ условий площадки

Местоположение и физические свойства площадки оказывают основное влияние на весь процесс проектирования. Следующие вопросы могут служить контрольным списком для определения целей проектирования сейсмостойкости.

1. Где находится ближайшая неисправность?
2. Присутствуют ли рыхлые природные или искусственные наполнители?
3. Существует ли вероятность оползня или разжижения на площадке или рядом с ней?
4. Имеются ли уязвимые транспортные, коммуникационные и инженерные коммуникации?
5. Есть ли на объекте какие-либо опасные материалы, которые необходимо защитить?
6. Есть ли вероятность удара соседними зданиями?
7. Есть ли риск потенциального наводнения в результате цунами, сейша или прорыва плотины?

Учитывайте критические угрозы сейсмичности или непрерывности бизнеса на прилегающих площадках или в других местах поблизости, которые могут сделать площадку проекта недоступной или привести к отключению инженерных коммуникаций, угрозе пожара или выбросу токсичных материалов на площадку. Проведите исследования недр, чтобы обнаружить рыхлые грунты или неконтролируемую засыпку, которые могут усилить движение грунта. Твердые плотные грунты остаются более устойчивыми, в то время как твердая плотная порода является наиболее предсказуемым и сейсмически безопасным строительным основанием.

2. Установление целей проектирования сейсмостойкости

Рекомендуется использовать подход, основанный на характеристиках, для определения целей проектирования сейсмостойкости. Это определяет уровень предсказуемости поведения здания, реагируя на максимальное рассматриваемое землетрясение. Оценка угроз/уязвимостей и анализ рисков могут использоваться для определения уровня производительности, необходимого для строительного проекта. Вот некоторые предлагаемые цели проектирования сейсмостойкости:

• Соответствовать местным строительным нормам и правилам, обеспечивающим «безопасность жизни», что означает, что здание может рухнуть в конечном итоге, но не во время землетрясения.
• Расчет на ремонтопригодные структурные повреждения, требуемую эвакуацию здания и допустимую потерю бизнеса в течение оговоренного количества дней.
• Расчет на ремонтируемые неструктурные повреждения, частичную или полную эвакуацию и допустимую потерю бизнеса в течение оговоренного количества дней из-за ремонта.
• Расчет на ремонтопригодные структурные повреждения, эвакуация не требуется и допустимая потеря бизнеса в течение оговоренного количества дней из-за ремонта.
• Отсутствие структурных повреждений, поддающиеся ремонту неструктурные повреждения, отсутствие эвакуации и допустимая потеря бизнеса в течение оговоренного количества дней из-за ремонта.
• Отсутствие структурных или неструктурных повреждений, а также отсутствие убытков в связи с ними (за исключением повреждения собственного оборудования арендаторов, такого как картотечные шкафы, книжные полки, мебель, офисное оборудование и т. д., если оно не закреплено должным образом).

Что касается магнитуды землетрясения, то она также может быть обозначена как «Низкая», «Умеренная» или «Сильная» в качестве еще одной матрицы оценки угрозы и установления соответствующих целевых показателей эффективности здания.

3. Выбор/проектирование подходящих структурных систем

Цели сейсмического проектирования могут сильно повлиять на выбор наиболее подходящей конструктивной системы и соответствующих строительных систем для проекта. Некоторые варианты конструкции и соответствующие сейсмические свойства:

• Деревянный или деревянный каркас (хорошее поглощение энергии, малый вес, соединения каркаса имеют решающее значение).
• Стены из армированной каменной кладки (хорошее поглощение энергии, если стены и полы хорошо интегрированы; соотношение перемычек и опор имеет решающее значение для предотвращения растрескивания)
• Стены из армированного бетона (хорошее поглощение энергии, если стены и перекрытия хорошо интегрированы; соотношение перемычек и опор имеет решающее значение для предотвращения растрескивания)
• Стальной каркас с кирпичными заполненными стенами (хорошее поглощение энергии, если размеры пролета небольшие и план здания однородный)
• Стальная рама с раскосами (важны многочисленные распорки, детализация и пропорции)
• Стальная рама, устойчивая к моменту (хорошее поглощение энергии, важны соединения)
• Стальная рама с эксцентричными связями (отличное поглощение энергии, критически важные соединения)
• Сборный железобетонный каркас (плохо работает без специальных энергопоглощающих соединений)

Структурная и архитектурная детализация и контроль качества строительства очень важны для обеспечения пластичности и естественного демпфирования, а также для того, чтобы повреждения были ограничены и допускали ремонт. Перспектива структурных и неструктурных повреждений вряд ли будет устранена без разумного использования рассеивающих энергию устройств. Стоимость добавления энергорассеивающих устройств находится в пределах 1-2% от общей стоимости конструкции. Это не так уж и много, особенно если учесть стоимость жизненного цикла здания. В течение 30–50-летнего жизненного цикла стоимость незначительна.

Соответствующие нормы и стандарты

Существует множество строительных норм и правил и государственных стандартов, касающихся проектирования и строительства с целью снижения сейсмической опасности. Как упоминалось ранее, требования строительных норм и правил в первую очередь носят предписывающий характер и определяют сейсмические зоны и минимальные коэффициенты безопасности, на которые следует «проектировать». Нормы, относящиеся к сейсмическим требованиям, могут быть местными, государственными или региональными строительными нормами или поправками и должны быть тщательно изучены профессиональным проектировщиком.

Многие правительственные учреждения на федеральном уровне имеют специалистов по сейсмическим стандартам, критериям и программам, которые участвуют в крупных строительных программах и могут дать дополнительные рекомендации по особым требованиям.

• Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA)
  Предоставляет ряд веб-сайтов «Сообщества по ликвидации последствий стихийных бедствий», организованных для решения различных проблем, в том числе сообщество по ликвидации последствий землетрясений с основными публикациями FEMA по сейсмической тематике.
• Совет по международным нормам (ICC)
  ICC была создана в 1994 году для разработки единого набора комплексных и согласованных национальных типовых строительных норм и правил. Учредителями ICC являются Building Officials and Code Administrators International, Inc. (BOCA), Международная конференция строительных чиновников (ICBO) и Southern Building Code Congress International, Inc. (SBCCI).
• Национальная программа уменьшения опасности землетрясений (NEHRP)
  Программа Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям в области землетрясений была учреждена в 1977 году в соответствии с Законом о снижении опасности землетрясений 1977 года, принятым в качестве публичного закона 101-614. Целью Национальной программы снижения опасности землетрясений (NEHRP) является снижение риска для жизни и имущества от будущих землетрясений. FEMA выступает в качестве ведущего агентства среди четырех основных федеральных партнеров NEHRP, отвечая за планирование и координацию Программы.
• Стандарты сейсмической безопасности для существующих зданий, находящихся в федеральной собственности и арендуемых — отчет Межведомственного комитета NIST по сейсмической безопасности в строительстве (ICSSC RP 6) (NISTIR 6762)

Дополнительные ресурсы

Определения терминов, используемых на этой странице ресурсов, см. в Глоссарии сейсмической терминологии  .

Организации

• Американский совет инженерных компаний
• Американское общество инженеров-строителей
• Совет по сейсмической безопасности зданий (NIBS) — Совет по сейсмической безопасности зданий (BSSC), созданный Национальным институтом строительных наук, разрабатывает и продвигает меры по снижению риска землетрясений в зданиях, нормативные положения для страны.

Веб-сайты

• Отдел смягчения последствий Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям (FEMA) — одной из особенностей сайта FEMA является библиотека карт, содержащая: картографические продукты ГИС и данные о последних стихийных бедствиях, а также стихийные бедствия текущего и предыдущего года и пользовательские опасности карты, которые можно создать, введя почтовый индекс и выбрав из множества типов опасностей, чтобы помочь определить риски бедствий в любом сообществе. Кроме того, Отдел технических услуг по картированию опасностей наводнений Управления по смягчению последствий поддерживает и обновляет карты Национальной программы страхования от наводнений.
• Информационная служба по смягчению последствий — Информационная служба служит для предоставления динамической библиотеки ресурсов, тем самым улучшая поиск и доступность литературы, связанной с смягчением последствий.
• Natural Hazards Center—The Natural Hazards Center, расположенный в Университете Колорадо, Боулдер, Колорадо, США, является национальным и международным информационным центром для информации о стихийных бедствиях и человеческом приспособлении к опасностям и стихийным бедствиям.