Polad konstruksiyalar, elastiklikləri, möhkəmliyi və seysmik enerjini sönürmə qabiliyyətləri sayəsində yüksək seysmik zonalarda geniş tanınır. Yeraltı təkanlarının yaratdığı qüvvələrin tikililərə və infrastrukturuna katastrofik ziyan vurduğu seysmik baxımdan təhlükəli bölgələrdə polad konstruksiyaların layihələndirilməsi təhlükəsizliyə, davamlılığa və yeraltı təkanlardan sonra funksionallığa üstünlük verilməsini tələb edir. Bu məqalə yüksək seysmik zonalarda polad konstruksiyaların əsas layihə prinsiplərini, müasir seysmik normativlərin tələblərini və seysmik performansı artırmaq üçün innovativ texnikaları nəzərdən keçirir.
Deformasiya qabiliyyəti (plastiklik) polad konstruksiyaların seysmik dizaynının əsasını təşkil edir. Deformasiya qabiliyyəti materialın və ya konstruksiyanın əhəmiyyətli dərəcədə möhkəmliyini itirmədən plastik (daimi) deformasiyaya uğrama qabiliyyətini bildirir. Zəlzələ zamanı deformativ konstruksiya idarə olunan elastik olmayan deformasiya vasitəsilə seysmik enerjini udur və sərf edərək britt kəsilmə riskini azaldır. Polad təbiətcə deformativdir, yüksək akma-sıxılma möhkəmlik nisbətinə və əla uzanma xüsusiyyətlərinə malikdir ki, bu da onu seysmik tətbiqlər üçün ideal edir. Deformasiya qabiliyyətini maksimum dərəcədə artırmaq üçün polad konstruksiyalarda yüklərin bir komponentin çıxması halında yenidən paylanmasına imkan verən ehtiyat yük yolları nəzərdə tutulur. Məsələn, momenti müqavimət göstərən çərçivələr (MRF-lər) tez-tez seysmik dizaynda istifadə olunur, çünki bu çərçivələr konsolların və dayəqların əyilmə deformasiyası vasitəsilə yan yüklərə müqavimət göstərir və birləşmələr öz üzvlərindən əvvəl plastik deformasiyaya uğrayacaq şəkildə hazırlanır.
Enerjinin səpilməsi, elmi dizaynında başqa bir vacib prinsipdir. Elmi dalğalanma zamanı torpaq hərəkətindən yaranan seysmik enerji yaranır və qurğunun artıq zədələnməsini qarşısını almaq üçün bu enerjini səpməlidir. Polad konstruksiyalar polad elementlərin və birləşmələrin verilməsi, boltlu birləşmələrdə sürtünmə və enerji səpdirici cihazların (EDD) istifadəsi daxil olmaqla müxtəlif mexanizmlərlə seysmik enerjini səpir. Söndürücülər kimi enerji səpdirici cihazlar, əsas struktur elementlərinə ötürülən təsirləri azaltmaq üçün seysmik enerjini udmaq üçün qurğuya daxil edilir. Polad konstruksiyalarda istifadə olunan EDD-lərin nümunələrinə vizkoz söndürücülər, sürtünmə söndürücüləri və burkulmadan qorunmuş dirəklər (BRB) daxildir. Burkulmadan qorunmuş dirəklər xüsusi ilə effektivdir, çünki onlar eninə sərtlik və enerji səpilməsini təmin edir və gərginlikdə və sıxışdırmada burkulmadan verilən bir nüvəyə malikdir.
Yan yüklərin müqaviməti, zəlzələnin üfüqi (yan) qüvvələr yaratdığı və strukturun hərəkət etməsinə və devrilməsinə səbəb ola biləcəyi yüksək seysmik zonalar üçün polad konstruksiyalarda vacibdir. Polad konstruksiyanın yan yükü müqavimət sistemi bu cür qüvvələrə müqavimət göstərmək və struktur bütövlüyünü saxlamaq üçün layihələndirilməlidir. Polad konstruksiyalar üçün tipik yan yük müqavimət sistemlərinə momentdən müqavimət verən çərçivələr, bağlamalı çərçivələr və kəsmə divarlar daxildir. Momentdən müqavimət verən çərçivələr yan yüklərə müqavimət göstərmək üçün kirişlərin və kolonların əyilmə möhkəmliyinə və onların birləşmələrinin bərkliyinə söykənir. Bağlamalı çərçivələr diaqonal bağlamalardan istifadə edərək yan qüvvələri fundamentə ötürür, burada bağlamlar gərginlik və ya sıxılma elementi kimi işləyir. Tez-tez polad lövhələrdən və ya kompozit materiallardan hazırlanan kəsmə divarlar yüksək yan sərtlik və möhkəmlik təmin edir və bununla da yüksək seysmik zonalar üçün uzununa tikililər üçün uyğun olur.
ABŞ-da Beynəlxalq Tikinti Quralları (IBC), Avropada Evrokod 8 və Yaponiya Tikinti Quralları kimi müasir seysmik qaydalar, yüksək seysmik zonalarda metall konstruksiyaların layihələndirilməsi üçün ətraflı tələblər irəli sürür. Bu qaydalar binaları istifadə kateqoriyalarına və sahənin seysmik təhlükəsinə əsasən təsnif edir və plastiklik, möhkəmlik və enerji sönümə üçün minimum layihə meyarlarını müəyyən edir. Məsələn, IBC yüksək seysmik zonalarda olan metall konstruksiyaların iki səviyyəli seysmik yükləmə üçün layihələndirilməsini tələb edir: Layihə Əsaslı Zəlzələ (DBE) və Nəzərə Alınan Maksimum Zəlzələ (MCE). Konstruksiya DBE şəraitində elastik qalmalı və MCE şəraitində isə plastik deformasiya vasitəsilə enerjini sönürməlidir və bununla belə dağılmamalıdır. Seysmik qaydalar həmçinin gözlənilən seysmik qüvvələrə dözə bilməsini təmin etmək üçün konstruksiyanın dinamik cavabının ətraflı təhlilini, o cümlədən modal analiz və cavab spektri analizini tələb edir.
Polad konstruksiyaların seysmik performansını artırmaq üçün kəsilməz inkişaf edən innovativ dizayn üsulları hazırlanır. Bu üsullardan biri də poladın plastikliyini betonun sərtliyi ilə birləşdirən hazır beton və polad kompozit konstruksiyalardan istifadə etməkdir. Məsələn, kompozit mərtəbələr polad panelləri və beton üst örtükdən ibarətdir ki, bu da yan tərəfə doğru sərtliyi artırır və zəlzələ zamanı mərtəbələrin vibrasiyasını azaldır. Başqa bir innovasiya isə zəlzələdən sonra konstruksiyanı ilk mövqeyinə qaytaran gərginləşdirilmiş birləşmələrdən istifadə edən özünü mərkəzləşdirən polad çərçivələrin hazırlanmasıdır və qalıq deformasiyanı minimuma endirir. Özünü mərkəzləşdirən çərçivələr seysmik enerjini udan cihazları ehtiva edir, gərginləşdirilmiş kablolar isə bərpaya kömək edir. Bu texnologiya yalnız seysmik performansı yox, həm də zəlzələdən sonrakı tamir xərclərini və dayanma müddətini azaldır.
Yüksək seysmik zonlarda olan metall konstruksiyaların tədqiqat halları bu layihələndirmə prinsiplərinin səmərəliliyini göstərir. Dünyada ən hündür asılan yaylı radio veriliş qüllələrindən biri olan Tokio Skaytrinin Japonyanın yüksək seysmik regionunda yerləşir. Qüllənin dəmir konstruksiyası momenti müqavimətli çərçivələrin və bağlamalı çərçivələrin birləşməsindən istifadə edir və layihəyə enerjini sönürən cihazlar daxil edilib. 2011-ci il Tohoku zəlzələsi zamanı Tokio Skaytrinin minimal ziyan dəymişdir ki, bu da onun üstün seysmik performansını nümayiş etdirir. Digər nümunə San-Fransiskodakı Salesforce Tower-dir ki, o, burkulmadan qorunan bağlamalı dəmir moment müqavimətli çərçivədən istifadə edərək zəlzələyə müqavimətli olaraq layihələndirilib. Qüllənin innovativ layihəsi seysmik hadisələr zamanı rəqs etməni azaltmaq və istifadəçilərin rahatlığını artırmaq üçün nizamlanmış kütləvi demperdən ibarətdir.
Polad konstruksiyaların seysmik performansını təmin etmək üçün keyfiyyətə nəzarət və tikinti metodları da vacibdir. Polad elementlərin istehsalı ciddi keyfiyyət standartlarına uyğun olmalıdır və qaynaqlar tələb olunan möhkəmlik və dartılma möhkəmliyini təmin etmək üçün zərərsiz testlə yoxlanılmalıdır. Sahədə montaj, yüklərin düzgün ötürülməsini təmin etmək üçün birləşdirmələrin göstərilən moment dəyərinə çatdırılacağı şəkildə ixtisaslaşmış işçilər tərəfindən həyata keçirilməlidir. Bundan əlavə, qurğunun oturacağı seysmik yüklərə müqavimət göstərmək üçün layihələndirilməli və polad kolonların oturacağa kifayət qədər ankerlənməsi ilə qaldırılma və sürüşmənin qarşısı alınmalıdır.
Nəticə olaraq, güclü zəlzələ bölgələrində metallik konstruksiyaların layihələndirilməsi, plastiklik, enerji sönümü, yan yüklərə müqavimət və zəlzələyə davamlılıq normalarına uyğunluğun birləşdirildiyi kompleks yanaşma tələb edir. Metalların daxili xüsusiyyətlərindən istifadə edərək və inkişaf etmiş layihələndirmə metodlarını tətbiq edərək mühəndislər təhlükəsiz, elastik və yerin silkələnməsi zamanı meydana gələn təsirlərə dözümlü olan binalar yarada bilərlər. Zəlzələ təhlükələri dünya miqyasında mövcud qalaraq seysmik layihələndirmə sahəsində aparılan tədqiqatlar və inkişaf metallik konstruksiyaların səmərəliliyini daha da artıracaq və zəlzələyə həssas bölgələrdə yaşayan icmaların təhlükəsizliyini təmin edəcək.
EN
