EN
Kľúčové seizmicky odolné systémy v moderných stavbách zo oceľových konštrukcií
Oceľové závesné rámové konštrukcie: zábrany s obmedzením vybočenia oproti konvenčným zábranám
Oceľové budovy dnes stále častejšie využívajú zábrany s obmedzeným vzpínaním (BRB) ako lepšiu možnosť pri odolávaní zemetraseniam. Bežné zábranové systémy sa pri tlaku zvyčajne úplne zrútnu naraz, zatiaľ čo BRB fungujú inak. V oceľovej rúrke naplnenej betónom je umiestnený pružný oceľový prvok. Toto usporiadanie zabráni úplnému zrúteniu a umožňuje materiálu predvídateľne sa ohýbať počas zemetrasení. Testy ukázali, že tieto špeciálne zábrany absorbuje približne osemkrát viac energie zemetrasenia v porovnaní so štandardnými zábranami. Výsledkom je, že budovy zostávajú stáť aj po silných zemetraseniach a následne vyžadujú výrazne menej opráv. Niektoré odhady naznačujú, že pri správnej inštalácii BRB sa náklady na opravy znížia približne o 30 až 40 percent.
Rámové konštrukcie s excentrickými zábranami a skrutkové posúvacie spojky ako disipačné prvky
V excentricky zosilnených rámoch (EBF) inžinieri namontujú skrutkované posúvacie spojky pod uhlom medzi nosníkmi a stĺpmi. Tieto komponenty pôsobia ako obetné poistky, ktoré sa počas seizmických udalostí poškodzujú ako prvé. Keď sa vyskytne zemetrasenie, posúvacie spojky sa deformujú kontrolovaným spôsobom a absorbujú náraz tak, aby hlavný nosný rám zostal nepoškodený. Štúdie ukazujú, že budovy vybavené systémami EBF majú po otresoch približne o 60 % menej zvyšného pohybu v porovnaní s tradičnými momentovými rámami. To, čo robí tento systém obzvlášť cenným, je skutočnosť, že ak sa tieto posúvacie spojky poškodia, môžu byť jednoducho odskrutkované a rýchlo vymenené. Pre miesta, kde musia prevádzkové činnosti pokračovať aj po katastrofách – napríklad nemocnice alebo centrá pre núdzové zásahy – to znamená, že sa môžu opäť rýchlo zapojiť do prevádzky. Možnosť opraviť namiesto úplného prebudovania celých konštrukcií predstavuje významnú výhodu pri navrhovaní odolných oceľových budov s dlhodobým výkonom.
Overenie v reálnych podmienkach: Výkon budov zo oceľových konštrukcií pri veľkých zemetraseniach
zemetrasenie v Maule v roku 2010 (Chile): Nízka škoda v oceľových rámoch budov vyhovujúcich predpisom
Keď zasiahla Chile masívne zemetrasenie s magnitúdou 8,8 v oblasti Maule, budovy so oceľovým skeletom postavené podľa moderných seizmických noriem odolali prekvapivo dobre. Podľa hodnotenia FEMA po zemetrasení utrpeli väčšina oceľových konštrukcií, ktoré dodržiavali stavebné predpisy, v skutočnosti veľmi malé štrukturálne poškodenie. Poškodené boli najmä steny, stropy a iné časti, ktoré nie sú kritické pre udržanie budovy v stálej polohe. Oceľ má úžasnú vlastnosť, že sa dokáže ohnúť a skrútiť bez toho, aby sa úplne rozpadla. Preto mnohé z týchto budov zostali počas tak silného otresu stále vzpriamene a funkčné. Skutočnosť, že väčšina obyvateľov mohla hneď po ukončení otresov pokračovať v bežnom živote, ukazuje, akú účinnú ochranu ľudí a akú schopnosť zachovať normálny chod poskytujú správne oceľové stavebné postupy pri výskyte katastrofy.
zemetrasenie v Kumamote v roku 2016 (Japonsko): Rýchla oprava a vymeniteľnosť v praxi
Po veľkých zemetraseniach v Kumamote v roku 2016 (s magnitúdou 7 podľa japonskej stupnice) sa ukázalo, že oceľové budovy majú výborné vlastnosti, keď ide o rýchle obnovenie po katastrofe. Architektonický inštitút Japonska ich skutočne sledoval a zistil niečo zaujímavé: oceľové konštrukcie, ktoré používali skrutky namiesto zvárania, a tie, ktoré mali modulárne časti, napríklad vymeniteľné posúvacie spojky, sa opravili výrazne rýchlejšie ako susedné betónové budovy. Podľa niektorých správ boli obnovené približne za polovicu času. Najdôležitejšie je tu to, že oceľ umožňuje inžinierom presne určiť miesto poškodenia a vymeniť len konkrétne časti namiesto demolície celej stavby. To znamená kratšiu dobu výpadku pre podniky a komunity a dlhodobo nižšie náklady na obnovu.
Životný cyklus odolnosti: vyváženie počiatočných investícií a dlhodobých hodnôt pri budovách s oceľovou konštrukciou
Oceľové budovy ponúkajú skutočné úspory peňazí v dlhodobom horizonte, a to nielen preto, že sú bezpečnejšími konštrukciami. Áno, počiatočné náklady môžu byť vyššie ako u tradičných stavebných materiálov, no zamyslite sa nad tým v dlhodobom horizonte. Oceľ v podstate trvá navždy, pretože sa nehnije, nekoroduje ani ju nezjedia hmyzí škůdci. Väčšina oceľových konštrukcií môže vydržať polstoročie alebo aj dlhšie s minimálnou údržbou. Pri zemetraseniach sa oceľové budovy dokonca správajú lepšie. Ich konštrukcia umožňuje, aby sa počas zemetrasenia ohýbali bez toho, aby sa zlomili, čo znamená celkovo menšie poškodenie. To sa prejaví nižšími nákladmi na opravy po katastrofách a rýchlejším obnovení prevádzky. Štúdie zamerané na celkové náklady počas mnohých desaťročí opakovane zistili, že oceľové riešenia sú o približne 20 až 30 percent lacnejšie ako betónové alternatívy. Prečo? Je potrebných menej opráv, pri potrebe je jednoduchšie vykonať modernizácie, dĺžka užitočného života je dlhšia a navyše starú oceľ možno recyklovať namiesto toho, aby skončila na skládkach. Chytrí majitelia nehnuteľností to už vedia. Vidia v oceli nielen stavebný materiál, ale aj investíciu, ktorá premieňa ochranu pred zemetraseniami na skutočné úspory peňazí počas celého životného cyklu budovy.
Číslo FAQ
Čo sú to Buckling Restrained Braces (BRBs)?
BRB sú štrukturálne komponenty používané v oceľových budovách na odolanie proti zemetraseniam. Skladajú sa z flexibilného oceľového prvku umiestneného vo vnútri oceľovej rúrky vyplnenej betónom, čo zabraňuje zrúteniu a absorbuje seizmickú energiu.
Ako fungujú excentricky zosilnené rámové konštrukcie (EBF)?
EBF využívajú skrutkované posúvacie spojky medzi nosníkmi a stĺpmi, ktoré počas zemetrasení pôsobia ako obetavé prvky. Deformujú sa riadeným spôsobom, aby ochránili hlavný štrukturálny rám.
Prečo sú oceľové budovy odolnejšie voči zemetraseniam?
Oceľové budovy sú flexibilné, čo im umožňuje ohýbať sa bez zlomenia počas tremorov. To má za následok menšie štrukturálne poškodenie a kratšie doby obnovy.
Sú oceľové budovy dlhodobo drahšie?
Hoci počiatočné náklady môžu byť vyššie, oceľové budovy ponúkajú dlhodobé úspory vďaka nižšej údržbe, lepšej výkonnosti pri zemetraseniach a recyklovateľným materiálom.