EN
Неге темир-бетон конструкциялар сейсмикалык таасирге каршы төзүмдүү?
Жогорку күчтүүлүк-салмагынын катышы жана пластичност: Темир-бетон конструкциялардын негизги материалдык артыкчылыктары
Болттуу темир бетон же кирпич системаларына караганда чыдамдуулугу боюнча салмактык катышында анчалык жакшы, жакынкы изилдөөлөрдө анын салмагы 30% га жеңил деп белгиленип койгон. Улуттук Жер титирөө Курчутуу Программасы (NEHRP) бул тезиске 2023-жылдагы докладында колдоо берген. Темир ошончалык жеңил жана чыдамдуу болгондуктан, анын менен түзүлгөн имараттар оор жүктөрдү туруктуу кармап турганы менен ийлөөгө мүмкүнчүлүк берет. Бирок темирди чындыгында айырмалаган негизги фактор — анын күч таасири астында кандай иштешүүсү. Тунук материалдардын түзөнөт түрүндө сынып кетишине караганда, темир сынбай чейин көп ийлип жана созулуп калат. Бул жер титирөө учурунда темир рамалардын титирөөгө ылдам ылдам туташып, трещиналарга бөлүнбөй калышын билдирет. Бул 2019-жылы Риджкрестте болгон жер титирөөлөрдөн кийин бааланган: АКШ Геологиялык Изилдөөлөр Институтунун (USGS) докладында белгиленип койгондой, темир рамалары менен түзүлгөн имараттар бетондун менен түзүлгөн аналогиялык имараттарга караганда 40% га аз кулап калган.
Циклдүү жүктөмдүн иштешүүсү: Темир конструкциялардагы деформациялык катуулануу жана туруктуу гистерезис иштешүүсү
Болот чыдамдуулугу жер титиртүү күчтөрүнүн кайталануусунда таң калдырарлык даражада туруктуу болот, бул афтершоктордо жана узакка созулган титиртүүлөрдө чыныгы мааниге ээ. Болоттун өзгөчөлүгү — ал бүгүлө баштаганда жана созулганда күчөтүп кетет. Ал биринчи белгилери пайда болгондон кийин, андан ары деформацияланганда материал чыныгы мааниде тагы да көбүрөөк зыянга каршы турат. Жер титиртүүлөрдө имараттар оңго-солго сылбырланганда, болот надёждуу энергияны чачыратуу шаблондорун түзөт, алар гистерезис циклдери деп аталат жана кыймылдын көп циклдары боюнча иштейт. Жер титиртүү инженердик экспертизасынан келген изилдөөлөрдүн натыйжасында, болот каркастарды туура курулса, алар өзүнүн баштапкы чыдамдуулугунун 5%тан аз гана жоготуп, 50ден ашык күчтүү титиртүү циклдарын чыдай алат. Бул надёждуулуктун себеби болоттун бирдей ички структурасында жатат. Түрлүү компоненттерден же бирдей эмес касиеттерге ээ материалдардан айырмаланып, болоттун күчтүү таасир тийгизгенде түзүлүп, күтүлбөгөн кулкуга алып келген талаалары жок.
Жер титиртүүгө каршы болоттун негизги конструкциялык системалары
Моменттук каршылык көрсөтүүчү рамалар (MRFs): Башкаруу логикасы жана болочоктун чыгышында болгон сталь конструкцияларга адаптация
Моменттук каршылык көрсөтүүчү каркастар, же кыскача айтканда МКК, таасир этүүчү жанынан келген зилзала күчтөрүнө алардын өзгөчө балка-колонна бириктирүүлөрү аркылуу каршылык көрсөтүп иштейт. Бул бириктирүүлөр титрөөлөр учурунда белгилүү бир тартиптээ бүгүлүп, деформацияланууга ыңгайлаштырылган, бул бүтүндөй имараттын толугу менен чачырап кетпөсүн камсыз кылат жана бул жагынан курчаган бардык энергияны жутуп алат. Бул ишке болот өтө жакшы ыңгайлаштырылган, анткени ал сынып калбай, коопсуздук менен созулуп, ийлип калат. Калифорния сыяктуу зилзалдар көп болгон жерлерде инженерлер бул каркастарга кандайдыр бир өзгөртүүлөр киргизишет. Алар түйүндөрдүн деталдарына кошумча көңүл бурат, структуранын бардык жерине кошумча резервдик колдоо орнотот жана ар кандай бөлүктөрдүн катуулугун так баланста сактоого аракет кылат. Натыйжада? Туура жасалган болот МКК менен жабдылган имараттар жер титрөөнүн 0,4g чейинки үдөтүш деңгээлинде жумуштап калат. Изилдөөлөрдүн натыйжасында бул структуралар зилзал учурунда башка бетондун имараттарына караганда башка жарымдан ашык аз зыян көрөт. Бул болот МКК-нын жөн гана коопсуздугун камсыз кылбай, активдүү жер титрөөлөрү жыш болгон жерлерде орто жана бийик имараттарды түзүү үчүн узак мөөнөттө тажрыйбалуу жана арзан чечим экендигин көрсөтөт.
Бурулууга каршы тоскоолдогон көпүрөлөр (BRB) жана Эксцентрик тоскоолдогон кадрлар (EBF): энергияны чачыратуучу болот конструкциялык чечимдер
Жер титиртүүнүн энергиясын минималдуу зыян көрсөтүүчү жерлерде жыйнап чыгарууга арналган башкаруу менен тосулган таянычтар (BRB) жана эксцентрик таянычтуу каркастар (EBF) иштелип чыккан. BRB-лардын иштешүү принциби — экинчи тургузулган бетондун же катуу болгон болоттун курчоосунда болоттун негизин камтып, анын бүгүлүшүн токтотуу. Бул жагдай болоттун бүгүлүшүн токтотуп, созулганда да, басылганда да тең салмактуу энергияны жутууга мүмкүндүк берет. EBF учун, инженерлер таянычтардын бириктирүүлөрүн максаттуу түрдө ортодон четтетип, энергияны кичинекей бөлүктөр — кесилүү шилтемелерине жеткирет. Бул шилтемелер зарыл болгондо туруктуу деформацияга учурап, энергияны жутуп, негизги конструкциялык каркасты сактап калат. Бул системаларды колдонгон болоттун биналары жер титиртүү убагында чыгып кеткен титиртүүнүн энергиясынын 70%тан ашыгын кабыл ала алат, бул этаждардын бир-бирине каршы көп кыймылдаганын алдын алат жана жер титиртүү өткөндөн кийинки калдык орун алмашууну азайтат. Бул чечимдердин айырмачылыгы — аларды түзөтүү жана алмаштыруу өтө жөнөкөй. Ошондуктан көптөгөн маанилүү биналар — ооруканалар жана мектептер бул системаларды тандаат, анткени жер титиртүүдөн кийин тез арада ишке кирүү өтө маанилүү.
Баштапкы идеялар: Темир-бетон конструкциялардагы зыянды азайтуу жана калыбына келтирүүнү тездетүү
Сыртка чыгышын төмөнөтүштүрүүчү темир-бетон конструкциялык системалар: Сыртка чыгышын төмөнөтүштүрүүчү куралдар жана форманы эс тутатуучу кушулмалар колдонулган
Өзүн-өзү ортого тартуучу системалар жер титирөөдөн кийинки узак мөөнөттүү чыгышты (резидуалдык дрифт) чечүү үчүн трениелык салындыларды жана биз SMA деп аталган эс алуучу металл иштетилерди бириктиришет. Бул кичинекей трениелык куралдар белгиленип коюлган чекке жеткенде, энергияны контролдолгон ыкмада чачыратып, жакшы иштейт. Бул имараттын негизги конструкциялык бөлүктөрүнүн жүктөмүн азайтат. Андан соң SMAлар көбүнчө структуралардын ар кандай бөлүктөрүн бириктирүүчү тендондордо же байланыштарда кездешет. Алардын айырмаланган өзгөчөлүгү — алардын күчтүү деформациядан кийин (созулган же бүгүлгөн учурда) толугу менен калыбына келүүгө мүмкүндүк берген суперэластиктик касиети. Бул технологиялык чечимдердин бириктирилиши, 2023-жылы Жер титирөө инженериясы институтунун изилдөөсүнө ылайык, узак мөөнөттүү чыгышты жакшылап 80 пайызга, ремонтка кеткен чыгымдарды болсо 40 пайызга азайтат. Ооруканалар жана авариялык борборлор сыяктуу жер титирөөдөн кийинки убакытта ар бир минута маанилүү болгон жерлерде бул — бардыгын кайрадан тескелеп же толугу менен кайра куруу үчүн көп акча чыгырбай, кыска убакытта ишке кирүүнү билдирет. Талап кылынган кызматтар токтоп калбай, иштеп турат.
Практикадан сабактар: Крайстчерч, 2011 — Башка көрсөтүлгөн темир-бетондун чыдамдуулугунун чындыкта текшерилүүсү
2011-жылы Крайстчерч шаарында жер титирөө болгондо, бул инженерлердин сейсмикалык окуялар учурунда болоттун күчү жөнүндө бардык убакытта айтып келгендерин негиздеп чыгарган. Айрыкча, болоттун жаңы энергияны жутуучу системалар менен бириктирилиши маанилүү болгон. Бул атайын ичке баштапкы чыбырлары бар болоттун каркасынан турган биналарга окшош бетондун каркасынан турган биналарга караганда чамасы менен 30 процентке аз зыян келген. Бирок эң көрүнүп турган нерсе – зыяндын көпчүлүгүнүн түзөтүлүшү мүмкүн экендиги болгон. МРФ же БРБ системалары бар болоттун биналарынын бири да кулап калган эмес, ал эми алардын үчтөн эки бөлүгү жарым жыл ичинде иштеп кеткен, көпчүлүгү андан да тезирээк. Жер титирөөнүн кийинки окуяларын изилдегенде, эксперттер биналардын жакшы төзүмдүүлүгүнүн негизги себеби катары болоттун эластичдүүлүгүн көрсөткөн, ал эми бетон – жакшы долбоорлонбосо, күч таасири астында тез гана трещиналарга учурайт. Крайстчерчтагы тажрыйба Новозеландиядагы жер титирөөгө каршы биналардын кодексине ири өзгөртүүлөр киргизген жана бүткүл дүйнөдөгү өлкөлөрдүн сейсмикалык коопсуздукту камсыз кылуу ыкмаларына таасир этүүнү улантып келет. Негизинде, архитекторлор болоттун конструкцияларын толук түшүндүрүп, акылдуу иштешүү системалары менен бириктирсе, алардын түзөгөн биналары адамдардын өмүрүн коргойт жана табигый катастрофалардан кийин иштеп калат.
Көп берилүүчү суроолор
Жер титиртүүлөрдөн кийин болгондо чыдамдуулугун сактаганда болот конструкциялардын артыкчылыгы эмнеде? Болот конструкциялардын башка материалдарга караганда күч-салмаа катышы жогору жана пластичдүүлүгү бар, алар сейсмикалык окуялар учурунда кыймылдап жана энергияны жутуп, кулап калбай иштей алат.
Моментке каршы иштеген рамалар (MRFs) жер титиртүүгө каршы турууда кандай салым кошот? MRFs атайын даярдалган баш-колонна бириктирүүлөрүн колдонуп, күчтүү сейсмикалык энергияны бүгүлүп жана контролдуктун ичинде деформацияланып жутат, бул конструкциянын кулап калуусунун алдын алат.
Көтөрүлүштүн тосулушуна каршы таянычтар (BRBs) жана эксцентрик таянычтуу рамалар (EBFs) жер титиртүүгө каршы конструкциялоодо кандай роль ойнойт? BRBs жана EBFs сейсмикалык энергияны белгилүү нукталарда жутуп, зыянды минималдаштырып, конструкциялардын катастрофалык кулап калбай, күчтүү титиртүүгө чыдамдуулугун камсыз кылат.