Газар хөдөлгөөн их бүсэд гүрвэл зүүх бүтцүүдийн сейсмик ажиллагааны шинжилгээ

Газар хөдөлгөөний дизайн зарчим ба гүрвэл зэс бүтэцтүүдийн хувьд дүрэмд нийцүүлэх асуудал

Орчин үеийн газар хөдөлгөөний дүрэмд суурилдаг чадварын дизайн зарчим ба үр дүнд суурилдаг зорилго

Өнөөгийн цахилгаан байгууламжийн барилга байгууламжийн дүрэм нь хүчин чадалтай дизайны философийг дагаж мөрдөгдөж байна. Үндсэндээ бид барилгуудыг хүмүүсийн амь насыг хамгаалахын тулд алга болхыг хүсдэг гэсэн үг. Энэ нь барилгын маш чухал ачааг тээвэрлэх хэсгээс хохирол учруулах зорилготой юм. Эдгээр код нь тодорхой гүйцэтгэлийн зорилтуудын хүрээнд ажилладаг. Байгууллагууд нь газар хөдлөлтийн янз бүрийн нөхцөлд ажиллах хэрэгтэй. Жижигхэн газар хөдлөлтийн дараа үйл ажиллагаагаа үргэлжлүүлэн явуулах, жижигхэн газар хөдлөлтийн үед бүрэн унахгүй байхыг хангах зэрэг. Инженерүүд хүч чадал нь тодорхой тогтолцоотой байдаг. Багац, хатууны төгсгөл зэрэг зүйл, хатууны хоорондын талбай нь гол бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох суудалд нь эвдэхээс өмнө эрчим хүчийг нурааж, шингээхэд зориулагдсан. SAC II үе шатны судалгаагаар дугуйны суурь холболт дээр сонирхолтой зүйл илэрсэн. Зөв баригдсан бол 0.04 радиан эргэлт хийх боломжтой. Газар хөдлөлтийн дараа хийсэн туршилт ч үүнийг баталсан бөгөөд эдгээр дүрмийг дагаж буй барилга байгууламж нь холбогдлын цэгт 40 хувиар бага асуудалтай болсон байна. Мөнгөнөөс харахад эдгээр зарчмаар баригдсан барилга байгууламжийг хуучин аргаар харьцуулахад цаг хугацааны явцад засварлах нь гуравны нэгээр бага зардалтай болдог. Энэ нь зүгээр л инженерийн нэг жижиг зүйл мэт санагдаж болох ч зөв уян хатан байдал нь хүмүүсийг аюулгүй байлгах, мөн урт хугацаанд мөнгө хэмнэхэд чухал ач холбогдолтой.

Дукутил сталь бүтэц системүүдийн хувьд AISC 341, Eurocode 8 ба GB 50011 стандартуудаас тавигдах гол шаардламууд

Дэлхийн сейсмик барилгын дүрэмжүүд нь газар хөдөлгөөний үед гуурсан бүтэц хугаралгүй нүүрхийнхүүдийн хөдөлгөөнийг хангах үүднээс хатуу, гэтэл өөр өөр шаардлагууд тавьдаг. Америкийн гуурсан бүтцийн институтын AISC 341 дүрэмжүүд нь тусгай моментын хүрдүүдийн хувьд тодорхой шаардлагууд тавьдаг: давхаргуудын хоорондын харьцангуй шилжилт нь ойролцоогоор 2,5% хүртэл хязгаарлагдмуйн тулд. Мөн тодорхой холболтууд нь дахин дахин урд-ард чиглэлд ачаалалд үлдэх туршилтуудыг үлдэх ёстой гэж заадаг. Европын хувьд Эврокод 8 нь материалын хүчтнүүдийн дээр төвлөрдөг: CVN туршилтуудын тусламжтайгаар минус 20 градус Цельсийн температурт гуурсан зүйлсийн энергийн шингээлт нь дор хаяж 27 жоуль байх ёстой. Харин Хятадын GB 50011 дүрэмжүүд нь бүтцийн балкасны бүрхүүлийн хугаралыг хянах замаар өөр нандин арга хэрэглэдэг: балкасны өргөн ба зүүднүүдийн харьцаа нь квадрат язгуур ба хүчтнүүдийн хоорондын томъёоноос гарган олдмуйн хувьд хамгийн их хязгаар тавьдаг. Гэтэл бүх төрлийн дүрэмжүүд нь зарим үндсэн санаа-үзэлд нийлдэг:

• Холболтын хумсгүйд урьдчилан хүчинтэй мөчдийн холболтууд нь 0.04 рад бургууны чадварыг (GB 50011) харуулж, AISC 341 болон Eurocode 8 стандартууд нь харгалзан 0.03 рад болон 0.025 рад-ыг тогтоож бүхлэд хамрах шаардлагатай
• Хүчний иерархи багана-балкарын номиналь хүчний харьцаа 1.2-с их байх ёстой, үүнээр балкаруудад урьдчилан пластик шарнирууд үүсгэхийг хангаж бүхлэд хамрах шаардлагатай
• Чанарын баталгаажуулалт критик бүсүүдэд бүхлэд хамрах гүн зүүдлүүр холболтууд нь заавал ультратуунар шинжилгээг шаардаж бүхлэд хамрах шаардлагатай

Энэ нийлүүлэлт нь төвөгтэй олж авсан хичээлүүдийг отражает—тухайлбал, 1994 онд Нортриджийн газар хөдөлгөөн, түүнд холбогдож бүх талд трещинууд үүсжээ, үүнээс дуктильностьын дүрэмзүйн дутагдалд хүрсэн үр дүнг илтгэн показвает. Хамтран тохируулж авсан зааврууд нь олон улсын төслүүд дээр нэгтгэн аюулгүй бүрхүүлийн стандартуудыг хангаж, мөн бүснүүдийн газар хөдөлгөөний аюул зэргийн түвшинд тохируулах боломжийг олгож буй.

Стальными бүтээцүүдийн дөрвөлжин сейсмик шинжилгээний үндэснүүр арга

Хариу-спектр шинжилгээ: Хэрэглэх боломж, хязгаарлалт, тайлбар — ердийн ба үл ердийн сталь хүрээдүүдийн хувьд

RSA нь төмөрлөгийн барилга газар хөдлөлтийн үед ямар хүчтэй хүчтэй тулгарч болох талаар инженерүүд ашигладаг нэг арга хэвээр байна. Ялангуяа жин, нягт байдал бүтэц даяар тэгш хуваагддаг шулуун цогцолбор байгууламжийн загваруудад. Энэ арга нь маш сайн ажилладаг нь модалын суперпозици гэж нэрлэгддэг бөгөөд энэ нь хөдөлгөөний хэв маягтын 90 орчим хувийг 3-5 янзын сүрдэл хэлбэрээр хамардаг. Гэхдээ энд нэг асуудал яригдах ёстой. Бүтээн байгуулалт төвөгтэй болж байхад гэнэтийн хэлбэрээр буурч, давхаргын хооронд өндөр нь гэнэтийн буурч, эсвэл бусад нь илүү зөөлөн хэсэгтэй барилга байгууламж гэж бодъё RSA нь багасдаг. Эдгээр хэцүү нөхцөлд барилгын янз бүрийн хэсгүүд хоорондын төвөгтэй харилцан үйлчлэл байдаг бөгөөд RSA нь үүнийг зөв тайлбарлаж чадахгүй. Тийм ч учраас туршлагатай бүтцийн шинжээчид эдгээр асуудалтай загваруудад ажиллахдаа SRSS эсвэл CQC зэрэг чиглэлийн хослолын техникүүдийг үргэлж ашигладаг. Тэд үүнд нүцгэн итгэхээс илүү сайн мэддэг. Учир нь заримдаа RSA нь гол буудлуудад хэр их стресс үүсдэг талаарх чухал мэдээллийг мартахгүй. Сүүлийн үеийн зарим туршилтаар бодит туршилтаас гарсан бодит хэмжилтэд харьцуулахад 25%-ээс дээш алдаа гарсан байна (Constructional Steel Research Journal, 2022). Тиймээс зураг төсөл нь тодорхой зөрчилтэй үедээ ихэнх мэргэжилтнүүд аюулгүй байдлыг хангахын тулд шугамын бус шинжилгээний хэрэгслийг ашигладаг.

Цаг хугацааны түүхийн шинжилгээний баталгаажуулалт: Крайстчэрчийн 12 давхарт, цаг хугацааг тэсвэртэй цахилгаан зэсийн барилгаас сурсан сургамж

Тэмп-Хисторийн үл шугамын дүн шинжилгээ буюу THA гэдэг нь 2011 оны том газар хөдлөлтийн үед Крайстчерчийн 12 давхарт цамхаг барилгын үйл ажиллагааг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Инженерууд газрын хөдөлгөөний бодит мэдээллийг загваруудад нь оруулж, газар дээр бодит үйл явдлыг сайн бүтээсэн. Тэд бүтэц сулраад байсан давхаргын хооронд 10%-ийн эргэлтийг ажиглаж, зарим гүүр, суудалд хэсэгчлэн буурч эхэлсэн бөгөөд суудалд суудаг суурь тавилга нь дарамтын дор хэрхэн хэлбэлзэж байгааг ажигласан. Компьютерийн загваруудыг бодит ертөнцөд болсон үйл явдлуудтай харьцуулахад, газар хөдлөлтийн үед бүтцийн зан үйлийн талаарх ойлголтыг өөрчилсөн сонирхолтой зүйлс илэрсэн.

• Хөлжилтийн хагалгалын загваруудыг бага дугаар давтамжийн ядаргааны доройтолыг илрүүлэхэд боловсронгуй болгох шаардлагатай
• Газрын бүтцийн харилцан үйлчлэл дотоод хүчний эргэлтийг ихээхэн өөрчилсөн
• P-delta нөлөө нь үлдэгдлийн хөдөлгөөнийг урьдчилан таамаглахад чухал байсан бөгөөд тэдгээрийн 40% -иар доош үнэлэгдсэн хөдөлгөөнийг орхисон.

Эдгээр судалгаа нь THA-ийн гүйцэтгэлд суурилсан дизайны хувьд, ялангуяа нарийн төвөгтэй, өндөр үр дагаврын бүтэцэд үл үл тохирсон ач холбогдлыг баталж байна. Баушингерийн нөлөө, изотроп/кинематик хатуурал, даралтын мэдрэмж зэрэг бодисын материалын нарийвчилсан загварчлалын хамт ТХА нь бодит газар хөдлөлтийн тэсвэртэй байдлыг тооцход код-захиргааны шалгалтаас илүү юм.

Ашигт малтмалын бүтэц дэх уян хатан байдал, эрчим хүчний урсалт, материалын зан үйл

Хистерийн эрчим хүчний шингээлт: W хэлбэрийн тугалга-төмөр холболттой холбоотой SAC II үе шатны ойлголт

SAC-ийн II шатын төсөл нь газар хөдөлгөөний үед гуурсан бүтээдмийн хүчний хүрээс (steel moment frames) яаж энергийг шингээх тухайд биднийг бодит дүнгүүд өгч дайралд. Туршилтүүд нь W хэлбэрт балка-багана холболтууд нь давтамжит ачаалалд үлдмүүд үүрд 740 киложоуль энергийг шингээж чадахыг харуулж дайралд. Балкны хавтгайнууд ч их хэмжээний нугаламж үүрд, 0,06 радианыг давж эргүүлж дайралд, гэтэд хүчний анхны утгын 80% хүртэл хадгалж дайралд. Сонирхолтой нь панелийн бүснүүд нь бүтээдмийн нийт диссипацийн (энергийн хаялтын) 35–40 хувийг бүрдүүлж дайралд. Бүтэц дутагдал биш, харин төлөвлөгдсөн дүрс өөрчлөлтийн зүйлс бүтэцд орж дайралд. Энэ ойлголт нь холболтуудын хүлээж авах ёстой эргүүлэлтийн хэмжээ болон панелийн бүснүүдэд ямар төрлийн хүчирхүүлэлт тавих ёстой тухайд барилгын дүрэмд үндэсэн өөрчлөлт оруулж дайралд. Дүгнэлт? Гуурсан барилгыг газар хөдөлгөөнд төвөгтүй бүтэц хийхдээ бүх зүйлсийг үүрд хатуу хадгалах нь чухал биш. Харин тодорхой хэсгүүдийн таамагласан дүрс өөрчлөлт үүрд үүрд хүчирхүүлэлт үүрд сейсмик аюулгүй бүтэцд үндэсэн хүчин зүйлс бүтэцд орж дайралд.

Харилцан холбооны сундрал–хүчний тааруул: Хэт төсөвлөсөн холболт систем түвшний газар хөдөлгөөний төшөөн чадварыг хэрхэн бүүрдүүлдүг

Харилцааг хэтэрхий хүчтэй болгох нь хүчин чадалны төлөвлөлтийн тулгуур болсон хүчний тэнцвэрийг эвдэрдэг. Газар хөдлөлтийн үед холболт уян хатан хэвээр байвал, эдгээр пластик шилжилт нь таамаггүй газар, жишээ нь багана, давхарга, бүр суурь дээр үүсдэг. Эдгээр нь ихэвчлэн ийм дарамтыг даван туулахын тулд баригдаагүй байдаг. Энэ төрлийн буруу байрлалд орсон хүч нь гэнэт аюултай алдааны эрсдлийг нэмэгдүүлснээр асуудлыг улам хүнд болгодог. Судалгаанаас харахад, холбооны хүч чадлын хэмжээ шаардлагатай хэмжээний 1.5 дахин давхардвал суурьны гэмтэл 40 хувь өснө. Тогцолтын бүтэц нь үндсэн бүтцийн хэсгүүдээс өмнө холбогдлуудыг эхлээд сулруулах явдал юм. Энэ нь эрчим хүчийг нэг газар төвлөрүүлэхээс илүү байшингаар хяналттайгаар тархсан боломжийг олгодог. Сайн дэлгэрэнгүй мэдээлэл нь аюулгүй байдлыг хөнгөлөх тухай огтхон ч биш. Харин ч энэ нь амьд систем шиг үйл ажиллагаа явуулдаг бүтцийг бий болгож, гол түлхэлийг нь хадгалж, гол ачааг тээвэрлэх чадвар нь хэвээр байх үедээ их хэмжээний цохилтыг өөртөө шингээж чаддаг.

Агаарын бүтэцэд зориулсан өндөр хүчин чадалтай хатуу холболт тогтолцоо

Орчин үеийн газар хөдлөлтийн эсрэг бат бөх барилга байгууламжийн хувьд инженерүүд төмөр барилгад гэнэт бүтэлгүйтэх үед эрчим хүчийг зохицуулах, гэнэтийн бүтэлгүйтлийг зогсоох тусгай туталгаанд ихээхэн найдвартай байдаг. Бид RBS холболт гэх мэт зүйлсийг ярьж байна. Энэ нь тухайн үедээ багасдаг. БРБ систем нь дарамтад орсон ч гэсэн буцахгүй. Мөн энэ чухал буталсан холболт нь эвдэхээс өмнө хөдөлгөөнд хүргэдэг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсэг нь дарамтад өртөж, урьдчилан таамаглах боломжтой хэлбэрээр бүдэж, бүтэн бүтэн эвдэрэхгүйгээр дахин дахин том хэлбэржилтийг даван туулахад зориулагдсан. Үйл ажиллагааны үндсэн инженерчлэлийн гол зорилго нь эдгээр холбох цэгүүд нь олон удаагийн газар хөдлөлтийн үеэр хүч, нягт байдлыг хадгалах явдал юм. Энэ нь барилга бүрэн сүйрэх магадлалыг багасгаж, дэлхийн өнцөг булан бүрт болсон томоохон газар хөдлөлтийн дараа дахин дахин тохиол SAC II үе шатны судалгаагаар илт харахад, энэ сайжруулсан хатуу холболттой момент фреймүүд нь хуучин загварын хатуу буудлуудаас илүү хүч чадлыг 15%-иар илүү ихээр татдаг. Барилгын дүрэмд одоо эдгээр холбогдлуудыг бүтэлгүйтэхээс өмнө хэр их эргэлт хийх боломжтой болохыг хатуу шалгах шаардлагатай бөгөөд ихэвчлэн хөдөлгөөний хүчин чадал нь дор хаяж 0.03 радиан байх ёстой. Зөв хийвэл эдгээр холболт нь жирийн зэс байгууламжийг илүү ухаалаг болгодог. Тэд газар хөдлөлтийн цохилтыг угааж, тодорхой хэсгүүдийн зориулалтаар хэлбэр нь өөрчлөгдөж, үндсэн бүтцийн системийг аюулгүй байдлыг хангахын тулд бүрэн хэвээр үлдээдэг.

Түгээмэл асуулт

Сейсмик дүрэмд багтаамжийн загварчлалын философи гэж юу вэ?

Багтаамжийн загварчлалын философи нь аюулгүй бүтэн байдалд хамгийн их анхаарал тавьж, шүүрхүүн ачаалал төвлөрүүлж буй хэсгүүд рүү гэмтэл хүртүлж үлдэхийн оронд, барилгын гэмтэл үүсэх замыг удирдмуйн хүртүлж үлдэхийг хангамуйн.

AISC 341, Eurocode 8 ба GB 50011 стандартууд сталь барилгын шаардлагуудыг яаж нэгдүүлж буй вэ?

Эдгээр дүрэмд сүүдлүүр чанар, хүчний иерархи ба чанарын хангамуйн тодорхой шаардлагууд тогтоосон бөгөөд, сталь барилгын газар хөдөлгөөнд төвөгтүй бүтэн байдалд хүртүлж үлдэхийг, дэлхийн масштабт ижил аюулгүй бүтэн байдалд хүртүлж үлдэхийг хангамуйн.

Инженерүүд RSA-аас (хариу үйлдлийн спектр анализ)-аас илүү нешийд анализ ашиглах үед?

Инженерүүд RSA нь нарийн бүтцүүдтэй ажиллах үед нарийн харилцан үйлдлүүд ба хүчдүүрүүдийн тархалтыг тооцож үлдэхийн оронд, нешийд анализ ашиглах ёстой.

Газар хөдөлгөөнд сталь барилгын сүүдлүүр чанар ямар үүрэг гүйцэтгэмүйн?

Сүүдлүүр чанар нь сталь барилгын тодорхой хэсгүүдийн хүчдүүрүүд под тааруулж уялдуулж, энергийг сарниулж, сейсмик аюулгүй бүтэн байдалд хүртүлж үлдэхийг хангамуйн.

Орчин үеийн сталь барилгын онцгой сүүдлүүр холболтууд яагаад чухал вэ?

Эдгээр холболтүүд сейсмик энергийг шингэдэг, гэтэл гэнэтнүүдийн үүсэл, аюулхай барилгын бүтцүүдийн хадгалалтыг зөвхөн газар хөдөлгөөний үед хангаж үлдээдэг.