Как проектируются сейсмостойкие здания
#EPC_Academy

??Землетрясения являются одной из самых разрушительных сил на Земле — сейсмические волны, распространяющиеся по земле, могут разрушать здания, уносить жизни и стоить огромных денег за ущерб и ремонт. По данным Национального центра информации о землетрясениях, каждый год происходит в среднем 20 000 землетрясений , 16 из которых являются крупными стихийными бедствиями. 14 августа 2021 года в юго-западном регионе Гаити произошло землетрясение магнитудой 7,2, в результате которого погибло более 2000 человек. Как и в случае других землетрясений, большая часть ущерба была вызвана обрушением зданий с людьми внутри, поэтому сейсмостойкие здания необходимы. За последние несколько десятилетий инженеры представили новые конструкции и строительные материалы , чтобы лучше оборудовать здания, для противостояния землетрясениям.

??Создание гибкой основы. Один из способов противостоять наземным силам — «поднять» фундамент здания над землей с помощью метода, называемого изоляцией основания. Базовая изоляция предполагает строительство здания поверх гибких прокладок из стали, резины и свинца. Когда основание движется во время землетрясения, изоляторы вибрируют, а сама конструкция остаётся устойчивой. Это эффективно помогает поглощать сейсмические волны и препятствовать их прохождению через здание.

??Противодействующие силы с демпфированием. Инженеры также используют методы схожие с амортизацией автомобилей в сейсмостойких зданиях. Как и в автомобилях, амортизаторы уменьшают амплитуду ударных волн и помогают уменьшить давление на здание. Это достигается двумя способами: вибрационными устройствами контроля и силой маятника.
Метод устройства контроля вибрации предполагает размещение демпферов на каждом уровне здания между колоннами и балками. Каждый демпфер состоит из поршневых головок внутри цилиндра, заполненного силиконовым маслом. Когда происходит землетрясение, здание передает вибрационную энергию поршням, которые толкают масло. Затем энергия преобразуется в тепло, рассеивая силу вибраций.
Метод демпфирования — маятниковая сила, используемая в основном в небоскребах. Для этого инженеры подвешивают большой шар к стальным тросам, которые соединяются с гидравлической системой наверху здания. Когда здание начинает раскачиваться, шарик действует как маятник и движется в противоположном направлении, чтобы стабилизировать здание. Как и демпфирование, эти функции настроены так, чтобы соответствовать и противодействовать движению здания.

??Защита зданий от вибраций. Вместо того, чтобы просто противодействовать силам, исследователи экспериментируют с тем, как здания могут полностью отклонять и перенаправлять энергию землетрясений. Эта инновация, получившая название «плащ-невидимка от сейсмических воздействий», включает в себя создание плаща из 100 концентрических пластиковых и бетонных колец и закапывание его на глубину не менее 3 футов под фундамент здания.

??Укрепление структуры здания. Стены жесткости — это полезная строительная технология, которая может помочь передать силы землетрясения. Эти стены, состоящие из нескольких панелей, помогают зданию сохранять свою форму во время движения. Стены жесткости часто поддерживаются диагональными поперечными раскосами из стали. Эти балки могут поддерживать сжатие и растяжение, помогая противодействовать давлению и толкающим силам.
Диафрагмы также являются центральной частью конструкции здания. Состоящие из перекрытий здания, крыши и расположенных над ними настилов, диафрагмы помогают снимать напряжение с пола и передают силы на вертикальные конструкции здания.
Моментостойкие рамы обеспечивают дополнительную гибкость конструкции здания. Эти конструкции размещаются между стыками здания и позволяют колоннам и балкам изгибаться, в то время как стыки остаются жесткими. Таким образом, здание способно противостоять более сильным землетрясениям, при этом предоставляя проектировщикам свободу расположения строительных элементов.

??Как думаете, какой метод наиболее эффективный для борьбы с землетрясением?