 Здания, которые качаются во время землетрясения будут выдерживать сейсмические толчки лучше структурных конструкций, обычно используемых в уязвимых зонах Калифорнии и в других местах, по словам исследователей Университета Кейс Вестерн Резерв. Эти здания также будет более легко и дешево отремонтировать.
Исследователи разработали компьютерную модель, которая сравнивает то, что называется «качающиеся стальные каркасы» с действующими стандартами землетрясения, используемых в странах со зданиями низкой и средней высоты.
В настоящее время инженеры разрабатывают малоэтажные конструкций для землетрясения, которое имеет 10-процентный шанс, в их 50-летней жизни. Они осознают, что будут повреждения, но не крушение или потеря жизни. Но что, если речь идет о событии, которое имеет 50-процентный шанс? Новая конструкция должна сделать здание удобным и пригодным к последующему ремонту.
Моделирование исследователей предполагает оптимальные размеры для двух ключевых компонентов качающихся стальных каркасов: вязкие демпфирующие устройства, подобные амортизаторами и устройствам с текучестью металла, которые можно было сравнить с электрическими предохранителями, потому что они ограничивают количество силы, передаваемой остальной части структуры.
Но, в отличие от предохранителей, предотвращающих электрическую перегрузку, сталь устройствах с текучестью металла простирается назад и вперед во время землетрясения, рассеивая сейсмическую энергию, которая в противном случае была бы применена к основой структуре здания.
Здания, как правило, построены, чтобы противостоять вертикальным нагрузкам тяжести и весу, но землетрясения создать горизонтальные или боковые нагрузки.
Текущие проекты землетрясения полагаются на деформацию здания и повреждения для поглощения нагрузки и предотвращения краха во время землетрясений. Нагрузки будут растягиваться и деформироваться или прижимать места опор балок и колонн. Качающийся каркас обеспечит лучшую альтернативу.
Чтобы заставить трехэтажное здание качаться, колонные каркаса привязываются не к фундаменту, а к амортизаторам и устройствам с текучестью металла. Когда возникают сейсмические толчки, здание будет качаться по мере того, как каркас будет подниматься от фундамента и наклоняться. Устройства растягиваются и сжимаются, рассеивая сейсмическую энергию.
Восстанавливающая сила, обеспечиваемая собственным весом здания и натяжением нитей, позволяет структуре вернуться к исходному положению после ослабления землетрясения.
Чтобы понять, что происходит внутри здания, исследователи смоделировали и измерили движение, передаваемое от земли до этажей здания, в том числе деформации и ускорения, которые повреждают трубы систем кондиционирования воздуха и отопления, перегородки и сантехнику.
Эта информация была добавлена к требованиям защиты каркаса здания, чтобы рассчитать оптимальный размер амортизаторов и местам их соединений в фундаменте и раме. Цель проекта заключается в содействии развитию стандартов проектирования для инженеров, строящих здания в сейсмоопасных зонах.
|
