Magik-stroy.ru

Меджик Строй
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет устойчивости откосов сейсмическое

Задание сейсмики в SCAD

Часто при получении технического задания на проведение расчета фигурирует условие, согласно которому проектируемую конструкцию необходимо подобрать или проверить по прочности, деформативности и устойчивости с учетом сейсмического воздействия. В текущей постановке задачи, сделать это совсем несложно, например, используя в качестве расчетного программный комплекс SCAD. Ранее уже была представлена статья с аналогичной тематикой, но в рамках программного комплекса ЛИРА-САПР. О том, как осуществить задание сейсмики в SCAD, пойдет речь в текущей статье.

Особенности расчёта промышленных зданий на сейсмические воздействия

Теоретические основы

При сейсмических воздействиях происходят возмущения земной коры, что приводит к колебаниям основания, на котором возведено здание. Это, в свою очередь, вызывает инерционные силы в каркасе здании или сооружения, которые приводят к возникновению дополнительных внутренних усилий в конструкциях. В рамках данной статьи рассмотрена методика расчёта одноэтажного промышленного здания на сейсмические воздействия.

Динамическая схема рамы одноэтажного промышленного здания

Расчёт одноэтажного промышленного здания начинается как правило, с расчёта плоской рамы, состоящей из стоек (колонн) и ригелей (ферм). Направление сейсмического воздействия для каждой конструкции следует выбирать таким образом, чтобы, вызываемые этим воздействием внутренние усилия были бы максимальными.

Для определения самого невыгодного направления воздействия, следует определить формы свободных колебаний сооружения, по направлениям этих колебаний следует приложить сейсмические силы.

Для того, чтобы найти периоды и формы собственных колебаний сооружения, необходимо выяснить его динамическую схему. Динамическая расчётная схема, изображаемая обычно в виде консольной системы, должна представлять распределённые массы по высоте сооружения и жёсткость основных конструкций, определяющих его деформацию в плоскости колебаний. Обычно в динамических расчётных схемах сооружений массу принимают сосредоточенной в отдельных точках, расположение которых может, в частности, определяться уровнями сосредоточенных нагрузок.

Согласно Инструкции по определению расчётной сейсмической нагрузки для зданий и сооружений, динамическая схема рамы одноэтажного промышленного здания представляет собой консоль с жёсткостью равной жёсткости колонн. Массы в динамической схеме здания сосредоточены в месте опирания ригелей, кранов и подкрановых балок.

При решении плоской задачи, свободные колебания такой системы, как правило, направлены по горизонтали, соответственно и направление сейсмического воздействия следует принимать по направлению колебаний масс системы.

Подготовка расчётной модели рамы одноэтажного промышленного здания к расчёту на сейсмические воздействия в ЛИРА САПР

Подготовка исходных данных для расчёта на сейсмическое воздействие в ЛИРА САПР состоит из двух этапов:

  1. Формирование данных динамического загружения;
  2. Учёт масс для динамики;

Перед созданием динамических загружений необходимо убедиться в том, что созданы все необходимые статические загружения, из которых будут формироваться массы для определения форм колебаний.

Формирование данных динамического загружения (Сейсмика СП 14.13330.2014 модуль 56)

Для создания сейсмического загружения необходимо вызвать окно задания характеристик для расчёта на динамические воздействия.

В открывшемся окне следует выбрать номер строки характеристик, номер загружения, наименование воздействия, количество учитываемых форм колебаний, вид матрицы масс.

Нажатие на кнопку «Параметры» откроет окно редактирования параметров сейсмического воздействия.

На данном этапе необходимо ввести следующие данные:

  1. Поправочный коэффициент для сейсмических сил. По умолчанию равен 1. Служит для корректировки значения сейсмических воздействий. При необходимости увеличить значение по сравнению с вычисленным по нормам, следует ввести значение больше 1.
  2. Тип сооружения. Содержит следующие строчки (1 – жилые, 2 – транспортные, 3 – гидротехнические, мостовые);
  3. Категория грунта. Служит учёта характеристик сейсмических свойств грунтов по таблице 1 СП 14.13330.2014. Принимается по результатам инженерно-геологических изысканий;
  4. Ускорение грунта. Непосредственно влияет на величину сейсмических сил, которые будут определены в ходе динамического расчёта. Принимается по п. 5.5, СП 14.13330.2014 в зависимости от сейсмичности района строительства;
  5. Коэффициент ответственности сооружения К0. Принимается в зависимости от уровня ответственности здания или сооружения по таблице 3 СП 14.13330.2014;
  6. Коэффициент учёта допускаемых повреждений К1. Принимается в зависимости от конструктивной схемы здания по таблице 4 СП 14.13330.2014;
  7. Коэффициент рассеивания энергии К пси. Принимается в зависимости от характеристики здания или сооружения по таблице 5 СП 14.13330.2014;
  8. Для типа сооружений 1 задать отношение максимального вертикального ускорения грунта к горизонтальному;
  9. Направляющие косинусы равнодействующих сейсмических воздействия. Направление сейсмического воздействия должно быть выбрано по направлению колебания массы в динамической схеме. Как задать направление при помощи косинусов смотреть здесь https://rflira.ru/kb/105/655/

Нажатие на кнопку «график» откроет окно, в котором отображается график коэффициента динамичности β(T) для сейсмического воздействия. График служит для информации, никаких данных в этом окне вводить не нужно.

Учёт масс для динамики

Для открытия окна учёта масс для динамических нагрузок, следует нажать на кнопку «Учёт статических загружений».

В открывшемся окне задаются следующие параметры:

  1. Способ формирования матрицы масс;
  2. Номер динамического загружения. Здесь следует указать номер того динамического загружения, для которого собираются массы;
  3. Номер соответствующего статического загуржения – того, из которого будут собираться массы;
  4. Коэффициент преобразования. Для сейсмических воздействий принимается по таблице 2 СП 14.13330.2014;

После выполнения всех вышеуказанных действий программа сформирует динамическое загружение.

Расчёт и анализ результатов

После выполнения статического расчёта следует выполнить анализ результатов, в ходе которого необходимо проверить следующее:

  1. Просмотреть формы колебаний;
  2. Просмотреть периоды колебаний высших форм;
  3. Определить модальные массы, которые набирают высшие формы колебаний;

При просмотре форм колебаний следует проводить анализ по динамическому загружению. Алгоритм действий для показа форм колебаний программой дан здесь https://rflira.ru/kb/101/141/. Необходимо убедиться, что по первой форме колебаний, конструкции сооружения перемещаются в направлении сейсмического воздействия.

Если при визуальном осмотре высших форм колебаний выявлено, что перемещения конструкций отличаются от направления сейсмического воздействия, или колеблются небольшие, но наиболее гибкие его части, то необходимо произвести «Конденсацию масс» (см. статью https://rflira.ru/kb/105/650/).

Если результаты визуального анализе форм колебаний удовлетворительны, то следует переходить к просмотру таблиц с периодами колебаний и модальными массами. О том, что это такое и как можно получить информацию об этих результатах рассказано здесь https://rflira.ru/kb/105/651/

РСУ при сейсмических воздействиях

При составлении таблицы РСУ сейсмическому загружению должен быть присвоен соответствующий вид (сейсмическое), должен быть включён учёт знакопеременноси нагрузки и выключен учёт нагрузки при расчёте по II предельному состоянию.

Читать еще:  Как сделать дверной откос самостоятельно

Сейсмические загружения учитываются в особых сочетаниях загружений, включающих сейсмику. В таблице РСУ, при выбранных строительных нормах СП 20.13330.2016 в столбце с особыми сочетаниями загружения вида Постоянное, Длительное, Кратковременное, автоматически умножаются на коэффициенты 0.9, 0.8 и 0.5 соответственно. Коэффициенты приняты по таблице 2 СП 14.13330.2014.

На этапе конструирования программа проанализирует все возможные НДС расчётной модели с учётом сейсмики и без неё, по результатам этого анализа будут выявлены наихудшие сочетания нагрузок, на которые соответственно будет выполняться проверка стальных сечений и подбор арматуры в железобетонных конструкциях.

Расчет устойчивости откосов сейсмическое

Сейсмическое микрорайонирование (СМР) — определение сейсмичности площадки изысканий на основе материалов уточнения исходной сейсмичности (УИС), детального сейсмического районирования с учётом локальных грунтовых условий по данным инженерно-геологических изысканий.

Детальное сейсмическое районирование, уточнение исходной сейсмичности – оценка сейсмичности района или площадки строительства без учёта влияния локальных грунтовых условий, может рассчитываться на уровень коренных пород, либо на «эталонный грунт» (обычно грунт II категории или наиболее распространённый грунт на территории региона). Данный этап обычно предшествует сейсмическому микрорайонированию и предусматривает сейсмотектонические и сейсмологические исследования.

Проведение cейсмического микрорайонирования площадок строительства зданий и сооружений предусмотрено в районах с сейсмичностью 7, 8 или 9 баллов согласно предварительной оценке на основе карт общего сейсмического районирования и табл. 1 СП 14.13330.2014. Сейсмическое микрорайонирование входит в состав комплексных инженерно-строительных изысканий.

Область применения

Нормативная база

Сейсмическое микрорайонирование. Фрагмент карты СМР

Компания ГЕОФИЗТЕХ проводит сейсмическое микрорайонирование местности, используя современные инструментальные, теоретические и программные разработки. Для наиболее ответственных объектов проводятся дополнительные работы по уточнению исходной сейсмичности площадки строительства или детальное сейсмическое районирование исследуемых территорий. Специалисты ГЕОФИЗТЕХ имеют опыт и возможности по сбору материалов и построению региональных баз данных параметров региональной сейсмичности, зон возможных очагов землетрясений, подбору соотношений затухания динамических параметров прогнозируемых сейсмических воздействий с учётом передового международного опыта в области оценки сейсмической опасности.

Разрез и годограф для поперечных сейсмических волн, по горизонтали отметка по профилю (в м), по оси ординат снизу времена вступления волн, по оси ординат сверху глубина, цифрами на разрезе приведены значения скоростей сейсмических волн (в м/с)

В комплекс работ по сейсмическому микрорайонированию входят инженерно-геологические и инструментальные исследования, теоретические расчеты и специальные работы по выбору эталонных грунтов.

При инженерно-геологических исследованиях мы используем методы наземной инженерной сейсморазведки: метод преломленных волн (МПВ, КМПВ), метод анализа поверхностных волн (MASW), а также методы электроразведки: вертикальное электрозондирование (ВЭЗ) и его модификации, электропрофилирование (ЭП).

Дополнительно проводим инструментальные сейсмологические наблюдения для регистрации микросейсм и землетрясений на исследуемой территории. Для получения параметров прогнозируемых сейсмических воздействий для принятия проектных решений на последней стадии проектирования производятся специальные расчёты по методу сейсмических жесткостей (МСЖ) и методам моделирования с подбором акселерограмм-аналогов.

Определение активности сегментов тектонического разлома

Зависимости интенсивности пикового ускорения грунта (PGA) от периода повторяемости для рассматриваемой площадки

Результаты деагрегационного анализа позволяют оценить характеристические землетрясения, то есть наиболее вероятные для заданного уровня сейсмических воздействий

Подбор акселерограмм-аналогов на основе проектного спектра реакции для заданного периода повторяемости по мировым источникам и собственному банку данных

Сейсморазведочные работы48-канальная сейсмостанция, разрешение по времени — до 0,25 мс, глубинность исследований — до 50-100 м, разрешение по глубине — до десятых долей метра
Электроразведочные работы48-электродная электроразведочная аппаратура, глубинность — до 100 м
Регистрация слабых землетрясений и микросейсм3х-компонентная сейсмологическая станция Диапазон частот 0.5. 65 Гц Частота дискретизации 125 Гц

Этапы работ

Основные этапы СМР

Работы по проведению работ по сейсмическому микрорайонированию проходят в 2 этапа:

I этап. Проведение полевых работ.

II этап. Обработка и анализ данных с помощью современного специализированного программного обеспечения, составление отчета.

Наши преимущества

  1. Высокая квалификация и большой опыт инженерного и научного персонала являются залогом качества проводимых работ.
  2. Современное оборудование и программное обеспечение способствуют увеличению производительности, повышению качества и сокращению сроков проведения работ.
  3. Большая база данных выполненных работ.
  4. Прозрачный расчёт стоимости проводимых работ.

Отправьте заявку по e-mail или свяжитесь с нами по телефону. Для задач вашего проекта в течение пяти рабочих дней будут подобраны оптимальные варианты решений с более детальным описанием и расчётом стоимости.

Сейсмическое районирование России

Согласно СП 14.13330.2014:

4.3* Интенсивность сейсмических воздействий в баллах (фоновую сейсмичность) для района строительства следует принимать на основе комплекта карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (ОСР-2015), утвержденных Российской академией наук. Указанный комплект карт предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов и отражает 10%-ную — карта А, 5%-ную — карта В, 1%-ную — карта С вероятности возможного превышения (или 90%-ную, 95%-ную и 99%-ную вероятности непревышения) в течение 50 лет указанных на картах значений сейсмической интенсивности. Указанным значениям вероятностей соответствуют следующие средние интервалы времени между землетрясениями расчетной интенсивности: 500 лет (карта А), 1000 лет (карта В), 5000 лет (карта С). Список населенных пунктов Российской Федерации, расположенных в сейсмических районах, с указанием расчетной сейсмической интенсивности в баллах шкалы MSK-64 для средних грунтовых условий и трех степеней сейсмической опасности — А (10%), В (5%), С (1%) в течение 50 лет приведен в приложении А*.

Карта А предназначена для проектирования объектов нормального и пониженного уровня ответственности. Заказчик вправе принять для проектирования объектов нормального уровня ответственности карту В или С при соответствующем обосновании.

Решение о выборе карты В или С, для оценки сейсмичности района при проектировании объекта повышенного уровня ответственности, принимает заказчик по представлению генерального проектировщика.

СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ РОССИИ. ОСР-2015-А

НАЖМИТЕ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ КАРТЫ

СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ РОССИИ. ОСР-2015-В

НАЖМИТЕ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ КАРТЫ

СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ РОССИИ. ОСР-2015-С

НАЖМИТЕ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ КАРТЫ

Согласно СП 14.13330.2011 не действует.

Согласно СП 14.13330.2011:

4.3 Интенсивность сейсмических воздействий в баллах (сейсмичность) для района строительства следует принимать на основе комплекта карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (ОСР-97), утвержденных Российской академией наук. Указанный комплект карт предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов и отражает 10%-ную — карта А, 5%-ную — карта В, 1%-ную — карта С вероятности возможного превышения (или 90%-ную, 95%-ную и 99%-ную вероятности непревышения) в течение 50 лет указанных на картах значений сейсмической интенсивности. Указанным значениям вероятностей соответствуют следующие средние интервалы времени между землетрясениями расчетной интенсивности: 500 лет (, 1000 лет (, 5000 лет (. Список населенных пунктов Российской Федерации, расположенных в сейсмических районах, с указанием расчетной сейсмической интенсивности в баллах шкалы MSK-64 для средних грунтовых условий и трех степеней сейсмической опасности — А (10%), В (5%), С (1%) в течение 50 лет приведен в приложении Б.

Читать еще:  Обрешетка для пластиковых откосов

Комплект карт ОСР-97 позволяет оценивать на трех уровнях степень сейсмической опасности и предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов различной ответственности: карта А — объекты нормальной (массовое строительство) и пониженной ответственности; карты В и С — объекты повышенной ответственности (особо опасные, технически сложные или уникальные сооружения)
Значение сейсмической нагрузки следует уточнять с учетом сочетаний сейсмичности (балльности) для данной площадки на картах А, В, С, уровня ответственности и назначения сооружения согласно таблицам 3 и 4.

НАЖМИТЕ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ КАРТЫ

Каркасные здания со стенами-диафрагнами и с цилиндрическим ядром жесткости

В 70-80-е годы XX века в мире существовали разные точки зрения на оценку сейсмостойкости стен-диафрагм и диафрагм-цилиндров. Опыт землетрясений показал важность стен-диафрагм для обеспечения сейсмостойкости зданий, позволил сделать общие выводы по данному вопросу. Если конструкции стен-диафрагм (или цилиндрических конструкций) соединить пластическими элементами со связующими балками и обычными стенами здания, то можно обеспечить хорошую сейсмостойкость. При землетрясении в Японии (1995 г.) было замечено, что жилые дома с конструкциями стен-диафрагм (высотой 10 этажей), подверженные сильным сейсмическим воздействиям, проявили хорошую сейсмостойкость. При этом элементы диафрагм не разрушались, а в связующих балках наружных стен возникают изгибные разрушения (рис. 3.3.15, а и рис. 3.3.15, Ь). Анализ последствий землетрясений подтвердил хорошую сейсмостойкость зданий со стенами-диафрагмами в Хэпули (Югославия, 1963 г.) и Бухаресте (Румыния, 1977 г.). Другие конструкции оказались слабее. То же наблюдалось при землетрясении в Никарагуа (1972 г.).

Мероприятия и методы борьбы с движением почвы

Выбор методов укрепления оползня зависит от многих факторов. Часто устранение проблемы требует значительных финансовых затрат. Для принятия решения следует прогнозировать ситуацию. Как долго сооружение будет защищать от обвала: ближайшие часы, месяцы или годы. Существуют пассивные способы борьбы в виде запретов:

  • на уничтожение растительности;
  • на прокладку борозд для отвода вод со склонов;
  • на работу или движения техники рядом с обрывами;
  • на возведение сооружений у опасных участков;на разрушение нижней части откоса;
  • на проведение взрывоопасных и ударно-вибрационных действий.

Однако пассивных мер иногда бывает недостаточно. Приходится использовать дополнительные методы. К ним относят инженерные конструкции, которые препятствуют оседанию грунта.

Активные способы борьбы с оползнями

  • Габионы (металлические сетки, заполненные камнями или другими материалами). Имеют привлекательный вид, но технология не подходит для 1–2 степени угроз. Также их нельзя устанавливать рядом с жилыми или производственными объектами. Однако для возведения не требуется крепкое основание.
  • Подпорные стенки. Железобетонные блоки, которые обладают хорошей устойчивостью и надежным перекрытием.
  • Торкретирование. Металлическая сетка с анкерными крепежами заполняется быстровысыхающей массой. Конструкция имеет невысокую прочность, долго возводится. Каждый слой надо наносить, когда предыдущий высохнет. Однако метод не требует использование спецтехники, не зависит от основания и хорошо удерживает оползни с небольшим уклоном.
  • Комбинированные способы. Применение металлических сеток в тандеме с другими средствами защиты.
  • Анкерный способ. Технология сама по себе ненадежная. Анкера распределяют по периметру, их комбинируют вместе с бетонным слоем, металлическими сетками и стальными балками.
  • Бетонирование. Полимерная решетка заполняется тяжелым бетоном. В результате получается прочная конструкция. Технология не требует возводить отдельно основание, но слишком затратна.
  • Бетонное полотно. Еще один вид комбинированной защиты. Отрезки бетонного полотна размещают на склоне и фиксируют крепежными элементами, смачивают водой и через сутки готов надежный бетонный щит. Между собой отрезки фиксируют винтами.

10 технологий, которые защищают здания от землетрясений

Землетрясение – мощная разрушительная стихия, которая способна уничтожать целые города. К счастью, за последние несколько десятилетий архитекторы и инженеры разработали несколько технологий, которые гарантируют, что здания, будь то небольшие дома или небоскребы, не разрушатся, если случится землетрясение.

1. «Парящий» фундамент

NULL
NULL

Изоляция фундамента, как следует из названия, заключается в том, чтобы отделить фундамент здания от всей постройки выше фундамента. Одна из систем, работающих по такому принципу, позволяет зданию «плавать» над фундаментом на свинцово-резиновых подшипниках, в которых свинцовое ядро окружено чередующимися слоями резины и стали. Стальные пластины крепят подшипники к зданию и фундаменту и это позволяет во время землетрясения двигаться фундаменту, но не двигаться конструкции над ним.

Сегодня японские инженеры вывели эту технологию на новый уровень. Их система позволяет зданию парить на воздушной подушке. Вот как это работает. Сенсоры на здании распознают сигналы сейсмической активности. Сеть сенсоров передает сигнал воздушному компрессору, который за полсекунды нагнетает воздух между зданием и фундаментом. Подушка поднимает здание на 3 см над землей, изолируя его от толчков, которые могут его разрушить. Когда землетрясение прекращается, компрессор выключается и здание опускается на место.

2. Амортизаторы ударов

NULL
NULL

Эта технология взята из авто-индустрии. Амортизаторы уменьшают магнитуду вибраций, превращая кинетическую энергию колебаний в тепловую энергию, которая может быть рассеяна через тормозную жидкость. В строительстве инженеры устанавливают на каждом уровне здания подобные гасители колебаний, один конец которых крепится к колонне, другой к балке. Каждый гаситель состоит из поршневой головки, которая движется в цилиндре, наполненном силиконовым маслом. Во время землетрясения горизонтальное движение здания заставляет двигаться поршни, оказывая давление на масло, что преобразует механическую энергию землетрясения в тепло.

3. Маятниковая сила

Амортизация может быть разных видов. Другое решение, особенно для небоскребов, предполагает подвешивание огромной массы у вершины здания. Стальные тросы поддерживают массу, в то время как тягучие жидкие амортизаторы располагаются между массой и защищаемым зданием. Когда во время землетрясения здание раскачивается, маятниковая сила заставляет его двигаться в обратном направлении, рассеивая энергию.

Читать еще:  Сэндвич для откосов разновидности

Каждый такой маятник настроен точно в соответствии с естественной частотой вибрации здания, чтобы избежать эффекта резонанса. Такая система используется в небоскребе «Тайбэй 101» высотой 508 м – в центре маятника 660-тонный шар золотого цвета, подвешенный на 8 стальных тросах.

4. Заменяемые предохранители

NULL
NULL

Знаете, как работают электрические «пробки»? Инженеры пытаются внедрить подобные предохранители и в сейсмическую защиту зданий.

Электрические предохранители «вылетают», если нагрузка на сеть превышает определенные значения. Электричество отключается, и это предотвращает перегрев и пожары. Исследователи из Университета Стэнфорда и Университета Иллинойса провели исследования конструкции из стальных рам, которые являются эластичными и могут колебаться на вершине фундамента.

Но это еще не все. В дополнение исследователи предложили вертикальные кабели, которые соединяют верхушку каждой рамы с фундаментом, тем самым ограничивая колебания. А когда колебания заканчиваются, кабели могут вытянуть всю конструкцию вверх. Наконец, между рамами и у оснований колонн находятся заменяемые предохранители. Металлические зубцы предохранителей поглощают сейсмическую энергию. Если нагрузка превысит допустимую, предохранители можно легко и недорого заменить, быстро восстановив здание в его первозданном виде.

5. Колеблющееся «ядро»

NULL
NULL

Во многих современных небоскребах инженеры используют систему колеблющейся стены центрального ствола здания. Усиленный бетон проходит через центр конструкции, окружая лифтовые холлы. Однако эта технология несовершенна, и такие здания во время землетрясений могут подвергаться значительным неэластичным деформациям. Решением может стать комбинирование этой технологии с упомянутой выше изоляцией фундамента.

Стена центрального ствола здания колеблется на нижнем уровне здания, чтобы предотвратить разрушения бетона стены. Кроме того, инженеры укрепляют два нижних этажа здания сталью и устанавливают натяжную арматуру по всей высоте. В железобетонных конструкциях с натяжением арматуры на бетон стальные тросы проходят через центральный ствол здания. Они работают как резиновые ленты, которые могут быть растянуты гидродомкратами, чтобы усилить временное сопротивление разрыву центрального ствола.

6. Плащ-невидимка от землетрясений

Землетрясения создают волны, которые подразделяются на объемные и поверхностные. Первые быстро проходят в глубину Земли. Вторые двигаются более медленно через земную кору и включают подвид волн, известный как волны Рэлея, которые двигают землю в вертикальном направлении. Именно эти колебания и создают основные разрушения при землетрясениях.

Некоторые ученые полагают, что можно прервать передачу этих волн, создав «плащ-невидимку» из 100 концентрических пластиковых колец, скрытых под фундаментом здания. Такие кольца могут улавливать волны, и колебания уже не могут распространяться на здание над ними, а просто выходят с другого конца конструкции из колец. Однако не до конца изучено, что будет в таком случае со стоящими поблизости зданиями, лишенными такой защиты.

7. Сплавы с эффектом памяти формы

NULL
NULL

Пластичность материалов представляет главную задачу для инженеров, пытающихся создать сейсмоустойчивые здания. Пластичность описывает изменения, которые происходят в материале, когда к нему прикладывают силу. Если эта сила достаточно велика, форма материала может быть изменена навсегда, что повлияет на его способность правильно функционировать.

Сплавы с эффектом памяти формы, в отличие от традиционных стали и бетона, могут испытывать значительные нагрузки и все равно возвращаться к прежней форме. Эксперименты с этими сплавами уже проводятся. Один из них – никель-титан, или нитинол, который эластичнее стали на 10-30%.

8. Углеволоконная оболочка

NULL
NULL

Строить новые здания с сейсмозащитой очень важно, но не менее важно защищать от землетрясений здания уже построенные. Изоляция фундамента здесь также может помочь, но есть более простое решение, так называемая усиленная углеродным волокном пластиковая оболочка (fiber-reinforced plastic wrap, FRP). Инженеры просто оборачивают пластиковый материал вокруг опорных бетонных колонн и закачивают под давлением эпоксидную смолу между колонной и материалом. Этот процесс может быть повторен 6-8 раз. Таким способом можно укрепить даже здания, которые уже были повреждены землетрясениями. Согласно исследованиям, устойчивость конструкций при применении такого метода возрастает на 24-38%.

9. Биоматериалы

NULL
NULL

Материалы, подобные FRP и сплавам с эффектом памяти, в будущем могут стать еще более совершенными – и вдохновение для новых материалов может прийти из мира животных. Например, скромная мидия, чтобы оставаться на своем месте, выделяет липкие волокна – биссусные нити. Некоторые из них жесткие, а другие – эластичные. Когда волна ударяет в мидию, она остается на своем месте, т.к. эластичные нити поглощают волну. Исследователи подсчитали, что соотношение жестких и эластичных волокон – 80:20. Дело за малым – разработать подобный материал для применения в строительстве.

Другая идея связана с пауками. Известно, что их паутина прочнее стали, однако ученые считает, что уникальным этот материал делает динамическая реакция при значительном натяжении. Ученые обнаружили, что при растяжении отдельных нитей паутины они сначала не растягиваются, потом растягиваются, а потом опять становятся нерастягивающимися.

10. Картонные трубы

NULL
NULL

Для стран, которые не могут позволить себе дорогие сейсмозащитные технологии, у инженеров также есть разработки. Например, в Перу исследователи сделали традиционные постройки из необожженного кирпича прочнее, укрепив их пластиковой сеткой. В Индии успешно используют бамбук для усиления бетона. В Индонезии некоторые здания стоят на опорах из старых покрышек, наполненных песком или камнями.

Даже картон может стать крепким, долговечным строительным материалом. Японский архитектор Shigeru Ban построил несколько зданий, используя картонные трубы, покрытые полиуретаном. В 2013 г. он построил собор в Новой Зеландии. Для постройки понадобилось 98 картонных труб, усиленных деревянными балками. Конструкции из картона и дерева очень легкие и гнущиеся, они лучше выдерживают сейсмические нагрузки, чем бетон. А если они все-таки разрушатся, вероятность, что под обломками пострадают люди, минимальна.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector