Болаттың сынбауына қарамастан иілуі жер сілкінісі жиі болатын аймақтар үшін шынымен пайдалы. Сынғыш материалдар кернеу кезінде жарылып жатады, ал болат шынымен созылып, инженерлердің бақыланатын серпімділік деп атаған энергияны жұтады. Қазіргі заманғы ғимараттардың жобалары моментке төзімді рамалар мен орталықсыз бекіткіштер жүйесі сияқты құрылғыларды қолдана отырып, осы қасиеттен пайда көреді, бұл жер қозғалған кезде күштерді таратуға көмектеседі. Мысалы, ғимарат пен оның фундаментінің арасына орнатылатын табан изоляциялық жүйелерін алайық. Жапония мен Калифорнияның кейбір бөліктеріндегі жер сілкіністерге бейім аймақтарда осындай жаңашылдықтар арқасында ғимараттар үлкен дірілдерді басынан өткізді және жанама қозғалысты шамамен үштен бір бөлігіне дейін азайтатыны дәлелденді.
Пластичты болаттан жасалған рамалар жер сілкінісі кезінде нақты энергияны сіңіріп, таратуы мүмкін, бұл олардың бірден құлауын болдырмауға көмектеседі. Артықшылық ұғымы дегеніміз - бөлшектері сынған кезде де бүкіл құрылым тұрақты болып тұруы үшін қосымша тірек жолдарын құру. FEMA-ның P-750 құжатында жарияланған зерттеулерге сәйкес, иілгіш болат рамалардан жасалған ғимараттар қатты темірбетонмен салынған ғимараттарға қарағанда құлау ықтималдығы шамамен үштен бір бөлікке аз. Бұл түрдегі қауіпсіздік желісі Тынық мұхиттың От сақинасы маңында орналасқан жерлерде үлкен жер сілкіністерден кейін көп рет қайталанатын соңғы дүрсілулер кезінде ғимараттарға сынақ болатын жағдайларда ерекше маңызды болып табылады.
| Критерий | Болаттан жасалған құрылыстар | Темірбетон құрылымдар |
|---|---|---|
| Салмағы | 60% жеңілірек | Ауыр, сілкініс жүгін арттырады |
| Жөндеу мүмкіндігі | Жергілікті зақымдану; жөндеу оңай | Катастрофалық бұзылу жиі кездеседі |
| Энергияны шашырату | Жоғары (пластикалық деформация арқылы) | Төмен (қатты сынғыштық) |
Болаттың жеңілдігі сілкініс кезінде инерциялық күштерді азайтады, ал темірбетонның қаттылығы жиі қымбат, түзетуі мүмкін емес зақымдарға әкеледі. Түркияда (2023) жер сілкінісінен кейінгі бағалаулар болат каркасты ғимараттардың қалпына келтіру құны темірбетондық аналогтармен салыстырғанда 40% төмен болатын көрсетті.
Берілген FEMA P-750 нұсқаулықтары болаттың артықшылығын растайды және дұрыс орындалған пластикалық каркастардың ірі жер сілкіністері кезінде құлатылу ықтималдығын 50-ден 1-ге дейін 167-ге дейін азайтатынын көрсетеді. Бұл ASCE 7-22 сияқты глобалдық нормалармен сәйкес келеді, олар сейсмикалық белдеулердегі маңызды инфрақұрылым үшін болаттың гистерезистік сөндіру қабілетін басымдық ретінде қарастырады.
Қазіргі жер сілкінісіне төзімді болат ғимараттар көбінесе өнімділікке негізделген жобалауды немесе қысқаша PBD деп аталады. Бұл әдіс құрылыстардың діріл кезінде қажеттілік бойынша жұмыс істей алуына, қауіпсіздіктің белгілі бір стандарттарына сай болуына және жұмыс істеудің үздіксіз жүруіне кепілдік береді. Дәстүрлі құрылыс ережелері инженерлерге қадам-қадамды істеуді айтады, бірақ PBD басқа көзқараспен қарайды. Жер сілкінісі кезінде қаншалықты зақым келтірілгенін қарастырады, бірақ ғимараттың дұрыс жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Жер сілкінісінен кейін де емделуге мұқтаж адамдардың ауруханалары немесе кез келген жағдайда серверлерін желіде ұстауы керек дерекқорлар туралы ойланыңыз. Бірнеше инженерлік компаниялардың зерттеулері PBD-ді қолдану бұрынғы әдістерге қарағанда жөндеу шығындарын шамамен 40 пайызға қысқартатынын көрсетеді. Бұл үнемдеулер қауіпсіздікті құрбан етпейтін ақылды материалдарды таңдаудан келеді, бұл сейсмикалық оқиғалардың қаупіне байланысты әсерлі.
Ғимараттардың жер сілкінісі кезіндегі күштерге реакциясы шатырдан негізге дейінгі үздіксіз жүк траекторияларына тәуелді. Негізінен болаттан жасалған ғимараттар бұл талапты құрылымның маңызды нүктелерінде орналасқан және жанама тербелістерді бақылайтын моментке төзімді каркастар мен жаншылатын қабырғалар арқылы қамтамасыз етеді. Ерекше биік ғимараттар үшін дәстүрлі арматуралы каркастар болат пластиналы жаншылатын қабырғалармен бірге жұмыс істейтін гибридті тәсілдерге деген қызығушылық арта түсуде. Бұл комбинациялар құрылымдың қаттылығын 25%-дан 35%-ға дейін арттыруы мүмкін, бұл үлкен жер сілкінісі кезінде үлкен айырмашылық жасайды. Алайда, компоненттердің қосылуындағы кіші қателіктер де нақты сейсмикалық белсенділік кезінде олардың тиімділігін бұзуы мүмкін болғандықтан, дұрыс детальдау өте маңызды.
Тиімді сейсмикалық дизайн үш принципті тепе-теңдікте ұстайды:
Болаттың табиғи икемділігі байланыстарда бақыланатын пластикалық деформацияға жол береді, сонымен қатар сейсмикалық энергияны жұтады және кенеттен бұзылмайды. 2023 жылғы қайта жаңартылған құрылымдарды талдау нәтижесінде бүктелуден қорғайтын арматураларды енгізу дәстүрлі конструкциялармен салыстырғанда энергияны жұту қабілетін 50% арттыратыны анықталды.
Ауыстырылатын сақтандырғыш бөлшектері сияқты күрделі сипаттамалар құрылыстарды жер сілкінісіне қарсы нақты түрде берікдетеді, бірақ шамамен үштен екісі қосымша шығындар болып табылатындықтан қарсыласады. Алайда, ірі масштабты тұрғыдан қарағанда, болаттан жасалған ғимараттар үшін жер сілкінісіне төзімді элементтерге дұрыс инвестиция салу туралы өмірлік цикл шығындары зерттеулері қызықты нәтижелер көрсетеді. Сандар алғашқы кезеңде қосымша ақша жұмсау жер сілкінісінен кейін үлкен қайта құрудың қажеті болмаған кезде кейіннен төрт есе көп үнемдеуге мүмкіндік беретінін көрсетеді. Бұл инженерлер мен құрылыс жобаларында шынымен маңыздысы не екенін анықтау үшін бюджет шешімдерін қабылдаушылар арасында ортақ түсінік болуы үшін осы пайданы есептеудің стандартты әдістерін әзірлеу үшін ықтимал дәлел болып табылады.
Болат конструкциялардың жер сілкінісі кезінде тұтастығын сақтау үшін дәл есептелген бұйымдар мен қосылыстарға сүйенеді. Қатты жапсырмалы аралық-баған қосылыстары бар моментті шектеуші рамалар күштерді біркелкі таратады, ал қосылыс нүктелеріндегі күшейтілген детальдау жергілікті бұзылуларды болдырмақ үшін қажет. Дұрыс орындалған болат бұйымдар конвенционалды конструкциялармен салыстырғанда жер сілкінісінен кейінгі жөндеу шығындарын 40% дейін азайтады.
Қазіргі заманғы болтты қосылыстар енді сырғанауға сезімтал интерфейстер мен алдын ала кернеулі өте берік болттарды қамтиды, ол тұрақты деформациясыз бақыланатын қозғалысқа мүмкіндік береді. Гибридті пісірілген-болтты конфигурациялар жинаудың жылдамдығын сейсмикалық беріктікпен ұштастырып, ASCE 7-22 өнімділік талаптарын қанағаттандыра отырып, құрылыс уақытын 25% жылдамдатады.
2022 жылы Калифорнияның I-395 көпірін қайта дайындау барысында сынғыш түйіндік қосылыстар энергияны жұтатын пластикалық байланыстары бар болат қорапша тіреуіштермен ауыстырылды. 2023 жылы осы $85 млн бағасы бар жоба жедел жер сілкіністердің жеті рет (магнитудасы 4,0 және одан жоғары) әсерінен де құрылымдық зақым көрмей төтеп берді, бұл маңызды инфрақұрылымдарда алдыңғы қатарлы болат қайта жабдықтаудың шығын-пайда қатынасын көрсетеді.
Аралық қабырғалардағы сәулелік ілгекке орнатылған Pall үйкеліс демпферлері орташа биіктіктегі ғимараттарда сейсмикалық энергияның 35%-ын жұтады. Осы жүйелер зертханалық сынақ деректері бойынша, негізгі қабырғалардағы вязкоэластик демпферлермен бірге қолданылған кезде қабатаралық ауытқуды 50–70% азайтады.
Қысу кезінде әдеттегідей жарылып жарылмай, бүгілуге төзімді арқалықтар (BRBs) болат негіздерді толтырылған түтіктерге орналастырады. Бұл конструкция энергияны шашырату сыйымдылығын 300% арттырады және гистерезис циклдерін тұрақты ұстайды, бұл FEMA P-795 нұсқаулықтарымен расталған.
Токиодағы 55 қабатты Тораномон-Асабудай баспалдағы 1200 тонналық күйлендірілген массалы сөндіргіштерді тұтқыр қабырғалы сөндіргіштермен бірге пайдаланады. Бұл гибридтік тәсіл 2023 жылғы Нанмадол тайфуны кезінде жел мен жер сілкіністерінен туындайтын тербелістерді рекордтық 60% -ға дейін азайтты.
2020 жылдан бері сейсмикалық аймақтарда салынған болат каркасты мұнаралардың 78%-ден астамы қандай да бір сөндіру технологиясын қамтиды, ал 2010 жылы бұл көрсеткіш 42% құрады екен. Жер сілкінісі жиі болатын аймақтардағы қатаң салынатын нормаларға байланысты 2028 жылға дейін әлемдік сейсмикалық сөндіргіштер нарығы 4,2 млрд долларға жетеді.
NiTi SMA деп аталатын никель-титан құймалары деформацияланғаннан кейін бастапқы пішініне қайта оралу қабілетіне байланысты жер сілкінісіне төзімді болат құрылымдарды құруымыздың тәсілін өзгертуде. Ғимараттар жер сілкінген кезде дірілдегенде, бұл ерекше материалдар энергияның біразын өзіне сіңіреді де, бәрі біраз баяулағаннан кейін қайтадан өз орнына келеді, яғни жалпы алғанда тұрақты зақымданулар азаяды. Зерттеулер SMA технологиясын арқалық-бағана бұйымдарына енгізген кезде, осындай қосылыстар қарапайым болат бұйымдарға қарағанда шамамен 12 пайызға артық көлденең күшке төзімді болатынын көрсетеді. Бірақ оларды шынымен қызық ететін нәрсе — температура өзгерістеріне жауап беру қабілеті, бұл ғимараттың белгілі бөліктерінің шағын зақымданудан кейін әлдеқалай өздерін-өзі түзетуіне мүмкіндік береді. Бұл белсенді жарықшақ сызықтарының жанында орналасқан құрылымдардағы ең ірі әлсіз жерлердің бірін шешеді.
Өзін-өзі орталандыру үшін арналған болат рамалар, әдетте, жер сілкінісінен кейін ғимараттардың бастапқы позициясына қайтуына көмектесетін посткернеулі кабельдер немесе үйкелістік демпферлі арқалықтарды қамтиды. Бұл технология қалдық ауытқуды едәуір төмендетеді, кейбір жағдайларда шамамен 80% дейін, сондықтан ғимараттар көне құрылыс әдістерімен салынғандай еңгейіп қалмайды. Өткен жылы Токиода инженерлер соңғы уақытта 40 қабатты ғимаратқа осы тәсілді сынақтан өткізді. Жер сілкінісінен кейін құрылым мүлдем аз қозғалды және оқиғадан кейін оның алдындағы мүмкіндіктерінің шамамен 92% қолданылатын болды. Бұл түрдегі жұмыс істеу қабілеті құрылыс стандарттарына сәйкес келеді, яғни ғимараттардың тұрақты тұруын ғана емес, сондай-ақ апаттардан кейін адамдарды тезірек қайта орналастыруды, толық қираудан қашумен шектелмеуді мақсат етеді.
Жер сілкінісі кезінде энергияны жұтатын ауыстырмалы бөлшектерді, мысалы, ерекше иілуі шектеулі тіреулер немесе құрбандық нәсілдері бар арқалық ұштарын қолдану жер сілкінісінен кейін нақты аймақтарға жөндеу жұмыстарын бағыттауға мүмкіндік береді. Бұл үйіңіздегі сақтандырғыш қорапша сияқты осы бөлшектер зақымдың негізгі әсерін өзіне алады, сондықтан оларды дәстүрлі әдістермен апталар немесе тіпті айлар бойы күтудің орнына шамамен үш күн ішінде ауыстыруға болады. Қазіргі заманғы көпшілік ғимараттардың жанындағы тіреу жүйелерінің шамамен төрттен бірінен үштен біріне дейінгі бөлігі осындай ауыстырмалы компоненттерден тұрады және ғимараттың бүтіндігі сақталып отырады. Бұл тәсіл апат болған кезде уақыт пен ақша үнемдеуге мүмкіндік береді, себебі инженерлер зақымданған бөліктерді жөндеу үшін бүкіл бөлімдерді бұзуға мүлдем қажеті жоқ.
Өзін-өзі түзететін болат жүйелері бастапқы кезде дәстүрлі нұсқаларға қарағанда шамамен 18-22 пайызға қымбат болып келеді. Бірақ уақыт өте жұмсалатын шығындарды зерттегенде, елу жыл ішінде жөндеу шығындары шамамен 40 пайызға дейін төмендейді. Кейбір адамдар бұл қосымша бастапқы шығын кедей аймақтарда, мұнда бастапқы қаражат маңызды болғандықтан, жаңа технологиялардың таралуына кедергі болып тұр деп атап өтеді. Алайда, сақтандыру компаниялары осындай ақылды материалдармен жабдықталған ғимараттарға 15-20 пайыз жеңілдік беруді бастады, себебі олар тәуекелді нақты төмендетеді. Соңғы кездері жер сілкінісі жиі болатын аймақтарда бастапқы қосымша төлемдерге қарамастан мұндай технологияларды қолдануды ғимараттар кодексіне енгізу туралы кең талқылау жүріп жатыр. Осындай маңызды аймақтарда қауіпсіздік артықшылықтары қаржылық факторлардан асып түсе ме деген сұрақ қазір де ашық тұр.
Бүгінгі сейсмикалық қауіп-қатерді бағалау кезінде жер қозғалысы болжамдары мен өткен жер сілкіністерінің деректеріне сүйеніп аймақтар әртүрлі қауіп-қатер топтарына бөлінеді. Калифорнияның танымал Сан-Андреас сынығы немесе Индонезияның маңындағы «Оттық сақина» деп аталатын белсенді вулкандық аймақ секілді үлкен қауіп-қатер бар орындарды қарастырғанда, көбінесе инженерлер иілуі жақсы және соққыны тиімдірек жұтатын болғандықтан болатын конструкцияларды таңдайды. 2024 жылғы соңғы зерттеу қызықты нәтиже көрсетті — жер сілкінісі жиі болатын аймақтар деп аталатын 4-зонында орналасқан болаттан жасалған құрылыстар модельдендірілген 7 балдық жер сілкінісіне қарсы тексерілген кезде ұқсас бетон құрылыстармен салыстырғанда шамамен 40 пайызға аз зақымданған. Бұл табыстар құрылыс жобаларында қолданылатын материалдарды нақты анықтауға ықпал етуде. Онжылдықтың басынан бері Токио мен Лос-Анджелестекі ірі қалаларда болат қолданысы шамамен әр жылы 18 пайызға өсіп отыр.
2023 жылғы Түркия-Сирия жер сілкіністері (7,8 М) бетонға негізделген құрылыстағы маңызды кемшіліктерді ашты, құлаған ғимараттардың 92%-ы дуктильді емес бетон каркастарды пайдаланды. Алайда, 2011 жылғы Жапонияның Тохоку жер сілкінісі (9,1 М) Сендайдың көтеріңкі ғимараттарының тек 0,3%-ы ғана болат каркастың беріктігін көрсетті және жойылуы қажет болды. Негізгі сабақтар:
Дамушы экономикалар бюджеттің шектеулілігі мен сейсмикалық қауіпсіздік талаптарын теңестіру арқылы өзіндік ерекшеліктерге ие. Тиімді тәсіл мыналарды қамтиды:
2023 жылғы ақылды демпферлік жүйелерге шолу Чили мен Непал сияқты дамушы елдердің дәстүрлі жүйелерге қарағанда 60% арзан бағаға жеңілдетілген болаттан жасалған иілуін шектеуші тіреулерді енгізіп жатқанын көрсетеді. Бұл әдіс Катманду сияқты қалаларға жылына 150-ден астам маңызды ғимаратты қайта жабдықтауға және құрылыс бюджетінің 85%-ын сақтауға мүмкіндік береді.
Болат құрылымдар жер сілкінісі кезінде энергияны жұту және шашу қабілетіне ие болғандықтан, құлатуды болдырмау және зақымдануды минималдандыру үшін ұсынылады.
Болат құрылымдар темірбетонға қарағанда 60% жеңілірек, жөндеуге оңай және энергияны жақсы шашады, ал темірбетон жиі түзетуі мүмкін болмайтын зақым алады.
Бұрандалы және дәнекерленген интерфейстер сияқты жетілдірілген қосылыстар жер сілкінісі кезінде және одан кейін бүтіндікті сақтау арқылы беріктікті арттырады.
Пішінін есте сақтайтын қорытпалар сияқты ақылды материалдар ұзақ мерзімді жөндеуді азайтатын өзін-өзі жөндеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді және құрылымның бүтіндігін арттырады.
Бағдарлама © 2025 Bao-Wu(Tianjin) Import & Export Co.,Ltd. барлығында. - Құпиялық саясаты
EN
