EN
Kaip žemės drebėjimų normos formuoja modulinių namų atsparumą
IBC ir ASCE 7 reikalavimai aukštos žemės drebėjimų rizikos zonoms (SDC D–F)
Naujausios žemės drebėjimų statybos taisyklės, tokios kaip IBC ir ASCE 7, nustato gana griežtus reikalavimus modulinėms pastatų konstrukcijoms, statomoms regionuose, kurie yra linkę į žemės drebėjimus. Pastatai, priskiriami seisminių projektavimo kategorijų D–F grupėms, turi gebėti išlaikyti šonines jėgas, kurios siekia nuo 1,5 iki 2 kartų didesnę vertę nei reikalaujama mažesnio rizikos zonose. Tai reiškia, kad statybos komandoms reikia sustiprinti visus komponentų sujungimus, sukurti nepertraukiamas apkrovų perduodamas kelius visoje konstrukcijoje ir naudoti medžiagas, kurios geba lenktis, bet nesilūžti. Pagal ASCE 7-22 standartą, SDC F kategorijos vietovėse statomiems pastatams baziškosios šlyties koeficientai turi būti nuo 0,5g iki 1,0g, todėl daugelis inžinierių šiuo metu savo projektuose įtraukia plienines atramines sistemas arba momentines rėmines konstrukcijas. Viso šio sprendimo tikslas – leisti šioms modulinėms konstrukcijoms sugerti smūgį kontroliuojamai lenkiantis, o ne staigiai suardant. Šį principą praktikoje patvirtino 2010 m. Čilėje įvykęs milžiniškas 8,8 balo pagal Richterio skalę žemės drebėjimas. Pagal naujus reikalavimus suprojektuoti moduliniai pastatai buvo pažeisti mažiau nei 10 %, kas įrodo, kad šie šiuolaikiniai reikalavimai yra išties veiksmingi, jei juos tinkamai įgyvendina.
Kodėl šiuolaikiniai nuotolinių namų projektai dažnai viršija statybos kodekso minimalias reikalavimas
Gaminančiosios įmonės nuolat viršija bazines seismines sąlygas – ne tik dėl atitikties reikalavimams, bet ir siekdamos padidinti atsparumą, sumažinti viso gyvavimo ciklo riziką bei sustiprinti rinkos pozicijas. Šią tendenciją lemia trys tarpusavyje susiję veiksniai:
- Draudimo skatinamieji elementai : Projektai, kurie demonstruoja 25 % virš IBC minimalių reikalavimų, turi teisę į premijų sumažinimą iki 30 %, kaip nustatyta FEMA P-2078 (2023 m.).
- Tiekimo grandinės patikimumas : Papildomi šlyties sienų elementai ir patikimi pamatų pritvirtinimai mažina reikalavimą po įvykio atlikti modernizavimą, taip išsaugodami gamyklinį našumą ir pristatymo terminus.
- Pagrįstas našumu projektavimas : Pažangūs modeliavimo metodai leidžia tiksliai optimizuoti svorio pasiskirstymą ir jungčių detalių projektavimą – sumažinant medžiagų sunaudojimą vienu metu plėšiant saugos ribas. Dėl to Japonijoje nuotoliniai namai dabar dažnai pasiekia 150 % nuo statybos kodekso nustatytų deformacijų ribų, kas leidžia greitai vėl apgyvendinti pastatus po didelių seisminių įvykių.
Pagrindinės konstrukcinės sistemos, kurios užtikrina nuotolinių namų našumą M8 lygyje
Plieno rėminė konstrukcija, diafragmos vientisumas ir atsarginiai apkrovų perdavimo kelias
Aukštos seisminės atsparumo našumo prefabrikuotose namuose pasiekiamas dėka trijų pagrindinių sistemų, veikiančių kartu: plieninio rėmo, nuolatinių diafragmų ir tų perteklinių apkrovos perdavimo kelių, apie kuriuos nuolat kalbama. Plieniniai rėmai turi įtaisytą lankstumą, kuris leidžia jiems išlaikyti gana stiprius virpėjimus. Jie iš tikrųjų gali nukrypti apie 3 % tarp aukštų be žlugimo didelių žemės drebėjimų metu. Toliau yra nuolatinės diafragmos, kurios esminiu būdu paverčia grindis ir stogus dideliais plokščiais paviršiais. Šie paviršiai išsklaido virpėjimų sukeltas jėgas taip, kad jokioje vietoje nepasiekiamas pernelyg didelis įtempis. Ir, žinoma, negalime pamiršti tų perteklinių apkrovos perdavimo kelių. Esminiu būdu jie sukuria atsarginius maršrutus, kuriais jėgos gali judėti per konstrukciją. Jei kažkas sulūžta ar duoda, kaimyninės dalys perima šią funkciją. Palyginus su įprastais mediniais rėmais, šios sistemos žemės drebėjimų metu juda apie 40 % mažiau, net kai susiduria su blogais artimosios gedimo zonos impulsais, kuriuos sukelia 8 magnitudės žemės drebėjimai. Be to, kadangi viskas gaminama gamyklose, o ne statybvietėje, kokybės svyravimai yra daug mažesni. Nebereikia nerimauti dėl nevienodų darbų kokybės, kurią sukelia skirtingos statybos brigados arba orų sąlygos statybos metu.
Pažangus jungčių detalizavimas: varžtai, suvirinimai ir momentams atsparios jungtys
Sujungimų konstravimo būdas lemia, kaip gerai iš anksto pagamintos pastatų konstrukcijos atlaiko žemės drebėjimus. Aukštosios stiprybės varžtai kartu su tais Belleville plokštiniais ratukais padeda viską laikyti tvirtai sujungta net po kelių žemės drebėjimų. Visiškai suvirinti plieniniai mazgai sumažina staigaus įtrūkimų susidarymo riziką, kai kaupiamas įtempis. Momento nešančiosios konstrukcijos (MRF) turi specialiai šiai paskirčiai suprojektuotus mazgus, kuriuose dažnai įtraukiami elementai, kurie sąmoningai deformuojasi drebėjimo metu. Šie specialūs mazgai sugeria smūgį lankstodamiesi kontroliuojamu būdu, o ne visiškai sulaužydami. Išbandymo protokolai reikalauja, kad šie sujungimai išlaikytų daugiau nei dvidešimt ciklų esant maždaug 2,5 % aukščių tarpusavyje poslinkiui. Taip pat realaus pasaulio įrodymų suteikė 2010 m. Čilėje įvykęs didelis žemės drebėjimas: pastatai, pastatyti naudojant šiuos pažangius sujungimo sprendimus, turėjo tik 15 % tiek mazgų gedimų lyginant su įprastinėmis šalia esančiomis statybomis. Gerai suprojektuoti sujungimai paverčia tai, kas kitu atveju būtų standžios konstrukcijos, į tokias, kurios iš tikrųjų gali judėti kartu su seismine jėga, o ne priešintis jai ir griūti dėl per didelio slėgio.
Realistinės žinios: ką po M8 lauko tyrimai atskleidžia apie pramoninių namų išlikimą
Išlikusių ir sunaikintų pramoninių namų vienetų atvejo tyrimai Japonijoje ir Čilėje
Stebint, kas vyksta vietovėje po didelių, 8 ar daugiau magnitudės, žemės drebėjimų, aiškiai matyti, kiek svarbi yra pastatų projektavimo kokybė, kai kyla pavojus gyvybėms. Pavyzdžiui, 2010 m. Čilėje įvykusiam stipriam žemės drebėjimui (magnitudė 8,8) plieniniai pastatai, suprojektuoti su tinkamomis apkrovų perdavimo schemomis, visumą žlugo mažiau nei 18 % atvejų. Tačiau pastatai su netinkamomis jungtimis arba pažeistomis diafragmomis žlugo net tris kartus dažniau. Tas pats pasikartojo ir Japonijoje 2011 m. įvykusio milžiniško Tohoku žemės drebėjimo (magnitudė 9,0) metu: pastatai su stipriomis jungtimis veikė be jokių problemų, o tie, kurių suvirinimai buvo silpni, iš dalies žlugo. Kas viską nulėmė? Tai, kaip gerai šie pastatai gebėjo sugerti ir išsklaidyti energiją drebant. Abiejose katastrofose pastatai, pastatyti iš lankščių medžiagų ir turintys įtempiams atlaikyti suprojektuotas jungtis, išliko geriau nei jų standūs analogai.
Nestruktūriniai pažeidimų modeliai ir jų poveikis veiklos atnaujinimui
Galią atsigauti po nelaimių lemia ne tik tai, ar pastatai išlieka tvirti, bet ir tai, kaip gerai veikia nestruktūriniai elementai. Duomenys apie pramoninius pastatus po 8 balų stiprumo žemės drebėjimų rodo įdomų dalyką: maždaug 70 procentų laikinai neįgyvenamų namų iš tikrųjų neturėjo rimtų struktūrinių problemų. Kas padarė juos nepatogiais gyventi? Daugiausia – pertvaros sienos, kurios išslinko iš vietos (apie 42 atvejai), pažeistos komunikacijų linijos, einančios per sienas (maždaug trečdalyje atvejų), bei baldai, krentantys nuo lentynų (apie 25 atvejai). Kai statytojai įtraukė specialius žemės drebėjimams skirtus vamzdžių, ventiliacijos ortakių, lubų sistemų ir net įtaisytų spintų tvirtinimus, žmonės galėjo grįžti į savo namus 65 procentais greičiau nei įprastai. Tai visiškai suprantama. Tinkamas dėmesys visoms šioms mažoms sistemoms už sienų kartais sumažina laukimo laiką po žemės drebėjimų beveik vienu mėnesiu. Vietoj to, kad tiesiog tenkinamos minimalios statybos taisyklės, šis požiūris paverčia įprastus, taisyklėms atitinkančius pastatus tokiais, kurie po kelių dienų, o ne savaičių, vėl tampa žmonių namais.
