Бетон құрылымды ғимараттар және олардың сейсмостойкылығы

Қазіргі заманғы балалық кезіндегі қорғаныс ғимараттарындағы негізгі сейсмологиялық тұрақтылық жүйелері

Балалық кезіндегі қорғаныс рамалары: иілуге қарсы шектеуі бар және дәстүрлі бекітпелер

Қазіргі кезде болат ғимараттары жер сілкінісіне қарсы тұру үшін бұрыштық иілуі шектелген арматуралық элементтерге немесе BRB-ге (бұрыштық иілуі шектелген арматуралық элементтерге) ауысуда. Кәдімгі арматуралық жүйелер сығылған кезде бірден барлығы бір уақытта құлап кетеді, ал BRB-лер басқаша жұмыс істейді. Олар бетонмен толтырылған болат құбырға иілуге қабілетті болат бөлікті орналастырады. Бұл құрылымның тұтастай құлауын болдырмауға және діріл кезінде материалдың болжанатын тәртіппен алға-артқа иілуіне мүмкіндік береді. Сынақтар нәтижесінде бұл арнайы арматуралық элементтер стандарттыларға қарағанда жер сілкінісінің энергиясын шамамен сегіз есе көп сіңіретіні анықталды. Нәтижесінде ғимараттар үлкен жер сілкіністерінен кейін де тұрақты түрде тұрады және одан кейін қажетті жөндеу жұмыстары әлдеқайда аз болады. Кейбір бағалауларға сәйкес, BRB-лер дұрыс орнатылған жағдайда жөндеу шығындары 30 пен 40 пайыз арасында төмендейді.

Эксцентрикалық арматуралық рамалар мен болтпен бекітілген кесілу буындары энергияны шашыратушы элементтер ретінде

Эксцентрикты бекітілген каркастарда (EBF) инженерлер аралықтар мен бағандар арасында бұрышпен орнатылған болтталған кесу байланыстарын орнатады. Бұл компоненттер сейсмикалық оқиғалар кезінде алдымен зақымданатын сияқты құрбан қосылыстар ретінде әрекет етеді. Жер сілкінісі болған кезде кесу байланыстары басқа құрылымдық элементтердің бүтіндігін сақтау үшін бақыланатын тәсілмен деформацияланады. Зерттеулер көрсеткендей, EBF жүйелері бар ғимараттардың тербелістен кейінгі қалдық қозғалысы дәстүрлі моменттік каркастарға қарағанда шамамен 60% аз болады. Бұл жүйенің ерекше құндылығы — кесу байланыстары зақымданған жағдайда оларды жылдам алып тастап, жаңасымен ауыстыруға болатынында. Апаттардан кейін қызметін жалғастыруы қажет орындар үшін, мысалы, ауруханалар немесе авариялық жауап беру орталықтары үшін бұл жағдай жұмысқа қайта шығуды әлдеқайда жылдамдатады. Тұтас құрылымдарды қайта салуға емес, оларды жөндеуге мүмкіндік беру — ұзақ мерзімді қолданысқа арналған төзімді болат ғимараттарды жобалаудағы негізгі артықшылық болып табылады.

Шынайы әлемдегі тексеру: Үлкен жер сілкіністері кезінде болат құрылымды ғимараттардың өнімділігі

2010 жылғы Мауле жер сілкінісі (Чили): Нормативті талаптарға сай болат рамалы ғимараттарда аз зиян

Ұлы 8,8 магнитудалы Мауле жер сілкінісі Чилиге соғысқан кезде заманауи сейсмикалық стандарттарға сай салынған болат каркасты ғимараттар таң қалдырарлықтай жақсы көтерді. Жер сілкінісінен кейін FEMA-ның бағалауына сүйенсек, ғимараттық нормаларға сай салынған болат құрылымдардың көпшілігі шынымен аз ғана конструкциялық зақымдануға ұшыраған. Ал зақымданған нәрселер — бұл ғимаратты тұрғызып тұратын негізгі функцияларын атқармайтын қабырғалар, төбелер және басқа элементтер болды. Болаттың таңғажайып қасиеті — ол толығымен ыдырамай, иілу мен бұралуға төзімді болуы. Сондықтан осындай қуатты жер сілкінісі кезінде көптеген ғимараттар тік қалыпта қалып, қызмет көрсетуге жарамды болды. Көптеген ғимараттардағы тұрғындар жер сілкінісі тоқтағаннан кейін дереу өз іс-әрекеттерін жалғастыра алғаны — адамдарды қорғау мен апат жағдайында қалыпты қызмет көрсетуді қамтамасыз ету үшін сапалы болат құрылыс әдістерінің қаншалықты тиімді екендігін көрсетеді.

2016 жылғы Кумамото жер сілкінісі (Жапония): Тәжірибеде жедел жөндеу мен ауыстырылғыштық

2016 жылы Кумамото аймағында болған күшті жер сілкіністерінен кейін (Жапонияның шкаласы бойынша 7 балл) болат ғимараттар тез қалпына келу қабілетін көрсетті. Жапонияның Әртістік институты осы құбылысты нақты бақылады және қызықты нәтиже алды. Дәлірек айтқанда, дәнекерлеу орнына болттармен қосылған болат құрылымдар мен ауыстырылатын кесу байланыстары сияқты модульді бөлшектері бар құрылымдар іргелес темірбетон ғимараттарға қарағанда едәуір тез жөнделді. Кейбір хабарламаларға сәйкес, олардың қалпына келуі шамамен екі есе тезірек болды. Мұнда маңыздысы — болат құрылымдары инженерлерге зақымданған жерді дәл анықтауға және барлық ғимаратты толығымен бұзып тастамай, тек белгілі бір бөлшектерді ауыстыруға мүмкіндік береді. Бұл бизнеске және қоғамға қызмет көрсетудің тоқтатылуын азайтады және уақыт өте келе қайта құрылыс шығындарын төмендетеді.

Өмірлік циклдің тұрақтылығы: болат құрылымды ғимараттарда бастапқы инвестиция мен ұзақ мерзімді құндылықты теңестіру

Бұрынғыдан гөрі қауіпсіз ғимараттар болуымен қатар, болат ғимараттар уақыт өте келе нағыз ақшалай үнем береді. Әрине, бастапқы шығындар дәстүрлі құрылыс материалдарына қарағанда жоғары болуы мүмкін, бірақ оны ұзақ мерзімді тұрғыдан қарастырыңыз. Болат негізінен мәңгілік болады, себебі ол шіріп кетпейді, коррозияға ұшырамайды немесе зиянды жәндіктер тарапынан жеп тасталмайды. Көптеген болат ғимараттар аз ғана қолданысқа алумен 50 жылдан аса қызмет ете алады. Жер сілкінісі кезінде болат ғимараттар да жақсы өтеді. Олардың құрылысы олардың тербеліс кезінде сынбай иілуіне мүмкіндік береді, сондықтан жалпы зақымдану азаяды. Бұл апаттардан кейін төленетін жөндеу шығындарының төмендеуі мен ғимараттың тезірек қайта іске қосылуын білдіреді. Бірнеше онжылдықтар бойынша жалпы шығындарды зерттеген зерттеулер қайталанып отырғанда, болат құрылыстардың темірбетонды опцияларға қарағанда шамамен 20–30 пайызға арзан болатынын көрсетеді. Неге? Себебі оларға жиі жөндеу қажет емес, қажет болған жағдайда модернизациялау оңай, пайдалы қызмет ету мерзімі ұзақ, сонымен қатар ескі болаттың полигонға түспей, қайта өңделуі мүмкін. Ақылды құрылыс иелері бұны қазірден біледі. Олар болатты тек құрылыс материалы ретінде ғана емес, сонымен қатар жер сілкінісінен қорғауды ғимараттың барлық қызмет ету мерзімі бойынша нағыз ақша үнеміне айналдыратын инвестиция ретінде қарайды.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Иілуін шектейтін арматуралар (BRBs) дегеніміз не?

BRB-лер — жер сілкінісіне қарсы тұратын болат ғимараттарда қолданылатын құрылымдық компоненттер. Олар жер сілкінісі кезінде құлауға жол бермейтін және сейсмикалық энергияны жұтатын бетонмен толтырылған болат түтік ішіндегі иілгіш болат бөліктен тұрады.

Эксцентрикалық көпіршіктерден тұратын каркастар (EBF) қалай жұмыс істейді?

EBF-тер арқылы балкалар мен бағандар арасында болат қосылыстар орнатылады, олар жер сілкінісі кезінде шартты түрде «құрбан етілетін» элементтер ретінде қызмет етеді. Олар негізгі құрылымдық каркасты қорғау үшін бақыланатын тәсілмен деформацияланады.

Неге болат ғимараттар жер сілкінісі кезінде тұрақтырақ?

Болат ғимараттар иілуге қабілетті, сондықтан олар діріл кезінде сынбайды. Бұл құрылымдық зақымдануға әкелмейді және қалпына келу уақытын қысқартады.

Болат ғимараттар ұзақ мерзімді тұрғыдан алғанда қымбатқа түседі ме?

Бастапқы шығындар жоғары болуы мүмкін, бірақ болат ғимараттар аз тұрақтылық қажеттілігі, жақсы жер сілкінісіне төзімділігі және қайта өңделетін материалдар арқылы ұзақ мерзімді үнемге әкеледі.