Войти
Сейсмическая модернизация является модификацией существующих конструкции, чтобы сделать их более устойчивыми к сейсмической активности, колебаниям грунта или разрушению грунта в результате землетрясений. При лучшем понимании сейсмической нагрузки на конструкции и нашем недавнем опыте сильных землетрясений вблизи городских центров необходимость сейсмического переоборудования стала общепризнанной. До введения современных сейсмических кодов в конце 1960-х годов для развитых стран (США, Япония и т. Д.) И в конце 1970-х годов для многих других частей мира (Турция, Китай и т. Д.) Были спроектированы многие конструкции. без соответствующей деталировки и усиления для сейсмической защиты. В связи с назревающей проблемой были проведены различные исследовательские работы. Современные технические руководства по сейсмической оценке, модернизации и реабилитации были опубликованы во всем мире - такие как ASCE-SEI 41 и рекомендации Новозеландского общества инженеров по сейсмостойкости (NZSEE). Эти коды необходимо регулярно обновлять; землетрясение в Нортридже в 1994 году выявило, например, хрупкость сварных стальных конструкций.
Описанные здесь методы модернизации также применимы для других стихийных бедствий, таких как тропические циклоны, торнадо и сильные ветры от гроз. В то время как текущая практика сейсмического переоборудования в основном касается структурных улучшений для снижения сейсмической опасности использования конструкций, также важно уменьшить опасности и потери от неструктурных элементов. Также важно помнить, что сейсмоустойчивой конструкции не существует, хотя сейсмические характеристики могут быть значительно улучшены за счет надлежащего первоначального проектирования или последующих модификаций.
Заполняющий сдвиг фермы - Общежитие Калифорнийского университета, Беркли 
Наружное крепление существующего железобетонного гаража (Беркли) 
Автовокзал администрации порта Сейсмические Стратегии модернизации (или реабилитации) были разработаны в последние несколько десятилетий после введения новых сейсмических мер и доступности современных материалов (например, армированные волокном полимеры (FRP), бетон, армированный волокном и высокопрочная сталь).
В последнее время изучаются более целостные подходы к модернизации зданий, включая комбинированные сейсмические и энергетические модификации. Такие комбинированные стратегии направлены на использование экономии затрат за счет одновременного применения энергетического переоснащения и мероприятий по сейсмическому усилению, тем самым улучшая сейсмические и тепловые характеристики зданий.
В прошлом сейсмическое переоснащение было в первую очередь применяется для обеспечения общественной безопасности, а технические решения ограничиваются экономическими и политическими соображениями. Однако с развитием (PBEE) постепенно признаются несколько уровней показателей эффективности:
Обычные методы сейсмической модернизации делятся на несколько категорий:
Один из многих «сейсмических болтов», обнаруженных в старинных домах в городе. Чарльстона после землетрясения Чарльстона 1886 года. Их можно было затягивать и ослаблять, чтобы поддерживать дом, без необходимости сносить дом в противном случае из-за нестабильности. Болты были неплотно соединены непосредственно с несущей рамой дома. Использование внешнего дополнительного натяжения для новых структурных систем было разработано в последнее десятилетие. В рамках крупномасштабной совместной исследовательской программы США и Японии PRESS (Precast Seismic Structural Systems) были использованы несвязанные пост-натяжные высокопрочные стальные арматуры для создания противодействующей моменту системы, обладающей самоцентрирующейся способностью. Расширение той же идеи для сейсмической модернизации было экспериментально протестировано для сейсмической модернизации мостов в Калифорнии в рамках исследовательского проекта Caltrans и для сейсмической модернизации непластичных железобетонных рам. Предварительное напряжение может увеличить прочность элементов конструкции, таких как балка, колонна и соединения балка-колонна. Внешнее предварительное напряжение используется для структурной модернизации для гравитационной / динамической нагрузки с 1970-х годов.
Изоляция основания - это совокупность структурных элементов здания которые должны существенно отделить конструкцию здания от сотрясений грунта, таким образом защищая целостность здания и повышая его сейсмические характеристики. Эта технология сейсмической инженерии, которая представляет собой своего рода сейсмический контроль вибрации, может применяться как для вновь проектируемых зданий, так и для сейсмической модернизации существующих конструкций. Обычно вокруг здания производятся раскопки, и здание отделяется от фундамента. Стальные или железобетонные балки заменяют соединения с фундаментом, а под ними изолирующие прокладки или изоляторы основания заменяют удаленный материал. Хотя изоляция основания имеет тенденцию ограничивать передачу движения грунта к зданию, она также удерживает здание в правильном положении над фундаментом. Особое внимание к деталям требуется там, где здание соприкасается с землей, особенно на входах, лестницах и пандусах, чтобы обеспечить достаточное относительное движение этих элементов конструкции.
Дополнительные демпферы поглощают энергию движения и преобразуют ее в тепло, таким образом «демпфируя » резонансные эффекты в конструкциях, которые жестко прикреплены к земле. В дополнение к добавлению способности рассеивать энергию к конструкции, дополнительное демпфирование может уменьшить потребность в смещении и ускорении внутри конструкций. В некоторых случаях угроза повреждения исходит не от самого первоначального удара, а скорее от периодического резонансного движения конструкции, которое вызывает повторяющееся движение грунта. В практическом смысле дополнительные амортизаторы действуют аналогично амортизаторам, используемым в автомобильных подвесках.
Амортизаторы с настраиваемой массой (TMD) используют подвижные грузы на каком-то виде пружины. Обычно они используются для уменьшения влияния ветра в очень высоких и легких зданиях. Подобные конструкции могут использоваться для придания сейсмостойкости восьми-десятиэтажным зданиям, склонным к разрушительным резонансам, вызванным землетрясениями.
Бачок для грязной воды - это большой контейнер с жидкостью с низкой вязкостью ( обычно вода), которые могут быть размещены в местах конструкции, где боковые колебательные движения значительны, например, на крыше, и настроены на противодействие локальному резонансному динамическому движению. Во время сейсмического (или ветрового) события жидкость в резервуаре будет плескаться взад и вперед, причем движение жидкости обычно направляется и контролируется внутренними перегородками - перегородками, которые не позволяют резервуару самим резонировать со структурой, см. Динамика плескания. Чистый динамический отклик всей конструкции снижается как из-за противодействия движению массы, так и из-за рассеивания энергии или демпфирования колебаний, которые возникают, когда кинетическая энергия жидкости преобразуется в тепло перегородками. Как правило, повышение температуры в системе будет минимальным, и она будет пассивно охлаждаться окружающим воздухом. One Rincon Hill в Сан-Франциско - это небоскреб с водосливным резервуаром на крыше, который был спроектирован в первую очередь для уменьшения величины бокового раскачивания от ветра. Плотный бак - это пассивный настроенный демпфер. Для обеспечения эффективности масса жидкости обычно составляет от 1% до 5% от массы, которой она противодействует, и часто для этого требуется значительный объем жидкости. В некоторых случаях эти системы предназначены для использования в качестве аварийных цистерн с водой для пожаротушения.
Очень высокие здания («небоскребы »), построенные с использованием современных легких материалов, могут неудобно (но не опасно) раскачиваться при определенных ветровых условиях. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы включить в некоторый верхний этаж большую массу, ограниченную, но свободно перемещающуюся в ограниченном диапазоне, и перемещающуюся на какой-то несущей системе, такой как воздушная подушка или гидравлическая пленка. Гидравлические поршни, приводимые в действие электронасосами и аккумуляторами, активно приводятся в действие, чтобы противостоять силам ветра и естественным резонансам. Они также могут, если они правильно спроектированы, быть эффективными при управлении чрезмерным движением - с приложенной мощностью или без нее - во время землетрясения. В целом, однако, современные многоэтажные здания со стальным каркасом не так подвержены опасному движению, как здания средней этажности (от восьми до десяти этаж ), поскольку период резонанса высокого и массивного здания длиннее, чем у приблизительно секундные толчки, вызванные землетрясением.
Самая распространенная форма сейсмической модернизации нижних зданий - это добавление прочности существующей конструкции для противодействия сейсмическим силам. Усиление может быть ограничено соединениями между существующими элементами здания или может включать добавление первичных сопротивляющихся элементов, таких как стены или рамы, особенно в нижних этажах. Общие меры по модернизации неармированных каменных зданий на западе США включают добавление стальных каркасов, добавление железобетонных стен и, в некоторых случаях, добавление изоляции основания.
Часто пристройки не будут прочно связаны с существующей структурой, а просто будут размещены рядом с ней, с незначительной непрерывностью полов, сайдинга и кровля. В результате дополнения могут иметь другой период резонанса, чем исходная структура, и они могут легко отделиться друг от друга. В результате относительного движения две части столкнутся, что приведет к серьезным повреждениям конструкции. Сейсмическая модификация либо жестко свяжет два компонента здания вместе, так что они будут вести себя как единая масса, либо будут использовать демпферы для расходования энергии от относительного движения с соответствующим учетом этого движения, например, увеличенное расстояние и раздвижные мосты между секциями.
Исторические здания, сделанные из неармированной кирпичной кладки, могут иметь важные в культурном отношении детали интерьера или фрески, которые нельзя нарушать. В этом случае решением может быть добавление нескольких стальных, железобетонных или предварительно напряженных бетонных колонн снаружи. Особое внимание следует уделять соединениям с другими элементами, такими как опоры, верхние плиты и фермы крыши.
Здесь показана внешняя сдвиговая арматура обычного железобетонного общежития. В этом случае у колонн здания была достаточная вертикальная прочность и достаточная прочность на сдвиг в нижних этажах, поэтому требовалось только ограниченное усиление сдвига, чтобы сделать его сейсмоустойчивым для этого места вблизи разлома Хейворд.
В других обстоятельствах требуется гораздо большее подкрепление. В структуре, показанной справа - гараж над магазинами - размещение, детализация и окраска арматуры сами по себе становятся архитектурным украшением.
Частичное разрушение из-за несоответствующей конструкции сдвига на уровне гаража. Повреждения в Сан-Франциско из-за события Лома Приета. Этот режим разрушения известен как мягкий разрушение истории. Во многих зданиях нижний уровень предназначен для иных целей, чем верхние уровни. Малоэтажные жилые дома можно строить над гаражом с большими дверями с одной стороны. В отелях может быть высокий цокольный этаж для парадного входа или для бальных залов. В офисных зданиях на первом этаже могут быть магазины со сплошными витринами.
Традиционное сейсмическое проектирование предполагает, что нижние этажи здания прочнее верхних этажей; там, где это не так - если нижний этаж менее прочен, чем верхняя конструкция, конструкция не будет реагировать на землетрясения ожидаемым образом. Используя современные методы проектирования, можно учесть слабый нижний этаж. Несколько отказов этого типа в одном большом жилом комплексе стали причиной большинства смертельных случаев в землетрясении в Северном мосту 1994 года..
Как правило, там, где встречается этот тип проблемы, слабый этаж усиливается, чтобы сделать его прочнее, чем этажи выше, за счет добавление поперечных стен или рам с моментом. Моментные рамы, состоящие из перевернутых изгибов U, полезны для сохранения доступа к гаражу на нижнем этаже, в то время как решение с меньшими затратами может заключаться в использовании поперечных стен или ферм в нескольких местах, что частично снижает полезность для автомобильной стоянки, но все же позволяет пространство, которое будет использоваться для другого хранения.
Стальная арматура угловых стыков и стержни с высокой прочностью на разрыв с залитой заливкой против разрыва оболочки ниже Соединения стыков балка-колонна являются распространенными структурными недостатками при сейсмическом переоборудовании. До введения современных сейсмических кодов в начале 1970-х годов соединения балка-колонна, как правило, не проектировались или проектировались. Лабораторные испытания подтвердили сейсмическую уязвимость этих плохо проработанных и плохо спроектированных соединений. Разрушение соединений балки и колонны обычно может привести к катастрофическому обрушению каркасного здания, что часто наблюдается при недавних землетрясениях
Для соединений железобетонных балок и колонн в прошлом были предложены и испытаны различные решения по модернизации 20 лет. С философской точки зрения, различные стратегии сейсмической модернизации, описанные выше, могут быть реализованы для железобетонных швов. Бетонные или стальные оболочки были популярным методом модернизации до появления композитных материалов, таких как полимер, армированный углеродным волокном (FRP). Композитные материалы, такие как углеродный стеклопластик и керамический стеклопластик, были тщательно протестированы для использования в сейсмической модернизации с некоторым успехом. Один новый метод включает использование выборочного ослабления балки и добавление внешнего дополнительного напряжения к стыку для достижения изгибного шарнира балки, что более желательно с точки зрения сейсмической конструкции.
Широко распространенные разрывы сварных швов в соединениях балок и колонн низко- и среднеэтажных стальных зданий во время землетрясения в Нортридже 1994 года, например, показали структурные недостатки этих «современных» сварных швов, устойчивых к моменту после 1970-х годов. соединения. В последующем исследовательском проекте SAC [4] было задокументировано, испытано и предложено несколько решений по модернизации этих сварных стальных сопротивляющихся моменту соединений. Для этих сварных соединений были разработаны различные решения по модернизации, такие как а) усиление сварного шва и б) добавление стального бугорка или фланца в форме «собачьей кости».
После землетрясения в Северном крае, ряд стальных моментов - Было обнаружено, что каркасные здания испытали хрупкиепереломы соединений балок с колоннами. Обнаружение этих непредвиденных хрупких трещин в соединениях каркаса встревожило инженеров и строительную промышленность. Начиная с 1960-х годов инженеры начали рассматривать сварные конструкции с моментным каркасом как одну из самых пластичных систем, предоставленных строительными нормами. Многие инженеры, работающие в условиях эксплуатации оборудования, могут подвергнуть опасности повреждения, вызванные землетрясением, и считывать, что в случае повреждения они ограничены пластической деформацией элементов и соединений. Наблюдение за повреждениями зданий во время землетрясения в Нортридже в 1994 году показало, что, вопреки предполагаемому поведению, во многих случаях хрупкие трещины возникают внутри соединений при очень низком уровне спроса на пластик. В сентябре 1994 года совместное предприятие SAC, AISC, AISI и NIST совместно организовали международный семинар в Лос-Анджелесе, чтобы скоординировать усилия различных участников и основы систематического исследования и решения проблемы. В сентябре 1995 года совместное предприятие SAC заключило контракт с FEMA на проведение второй фазы проекта SAC Steel. В рамках фазы II SAC продолжила расширенное проблемно-ориентированное исследование характеристик моментных стальных рам и различных конфигураций с конечной целью разработки критериев сейсмического проектирования стальных конструкций. В результате этих исследований теперь известно, что типичная деталь соединения с сопротивлением моменту, использовалась в конструкции стальной моментной рамы для землетрясения в Нортридже 1994 года, ряд функций, которые делали ее по своей природе чувствительной к хрупкому разрушению.
Полы в зданиях обычно строятся на глубоких деревянных пролетах, называемых балками, покрытых диагональной деревянной обшивкой или фанерой для образования черный пол, на который укладывается чистая поверхность пола. Во многих структурах все они выровнены в одном направлении. Чтобы предотвратить опрокидывание балок на боках, на каждом конце используется блокировка, дополнительная жесткость блокировка или диагональные деревянные или металлические распорки могут быть размещены между балками в одной или нескольких точках их пролетов. На внешнем крае обычно используется блокировка единой глубины и балка по периметру в целом.
Если блокировка или гвоздь неадекватны, каждую балку можно уложить плоско под действием сдвига, приложенных к зданию. В этом им положении не хватает большей части своей максимальной прочности, и конструкция может в дальнейшем разрушиться. В рамках модернизации блокировка может быть увеличена вдвое, особенно на внешних краях здания. Может оказаться целесообразным добавить дополнительные гвозди между пластиной подоконника стены по периметру, возведенной на диафрагме пола, хотя для этого потребуется обнажить пластину подоконника путем удаления внутренней штукатурки или внешней обшивки. Чтобы избежать раскола, необходимо использовать прочные гвозди, использовать предварительное просверлить отверстие для гвоздя в старой древесине. Когда стена открыта для этой цели, также может оказаться целесообразным прикрепить вертикальные стены к фундаменту с помощью специальных соединителей и болтов, приклеенных эпоксидным клеем в отверстия, просверленные в фундаменте.
Дом соскользнул с фундамента 
Обрушение слабой стены и отрыв конструкции бетонной лестницы >Прохождение одно- или двухэтажных домов на деревянных каркасах по периметру или фундамент из плитки относительно безопасны при землетрясении, но во многих конструкциях, построенных до 1950 года, подоконник, который находится между бетонным фундаментом и диафрагмой пола (фундамент по периметру) или опорная стенка (фундамент из плиты), может быть недостаточно закреплен болтами. Кроме того, старые приспособления (без существенной защиты от коррозии) могли подвергнуться коррозии до слабого места. Боковой удар может полностью оторвать здание от фундамента или плиты.
Часто такие здания, особенно если они построены на умеренном уклоне, возводятся на платформе, соединенной с фундаментом по периметру с помощью невысоких каркасных стен, называемых «калечащей стеной» или пин-ап. Сама эта конструкция с низкой стеной может разрушиться при сдвиге или при ее соединении с собой по углам, что приведет к перемещению здания по диагонали и обрушению низких стен. Вероятность увеличения усилены при сдвиге, а панели, работающие на сдвиг, хорошо соединены друг с другом через угловые стойки. Для этого требуется структурная листовая фанера, часто обрабатываемая для предотвращения гниения. Этот сорт фанеры изготовлены без внутренних незаполненных сучков и с более тонкими слоями, чем обычная фанера. В здания новыхх, спроектированных для защиты от землетрясений, обычно используется OSB (ориентированно-стружечная плита ), иногда металлическими соединениями между панелями и с хорошо прикрепленным штукатурным покрытием для улучшения характеристик. Во многих современных жилых домах, особенно построенных на обширной (высокой) плите, построено здание на единой и относительно толстой монолитной плите, удерживаемое как единое целое с помощью стержней с высоким растяжением, которые подвергаются напряжению после застывания плиты. Это дополнительное напряжение подвергает сжатию бетонию - состояние, которое он прочен на изгиб и поэтому не подвергается опасности в опасных почвенных условиях.
Некоторые старые недорогие конструкции возводятся на конических бетонных опорах, в неглубоких ямах. Этот метод часто используется для прикрепления наружных настилов к существующим зданиям. Это наблюдается в условиях влажной почвы, особенно в тропических условиях, поскольку она оставляет сухое пространство под домом, и в условиях крайнего севера с вечной мерзлотой (замерзшая грязь), поскольку она не дает теплу здания дестабилизировать земля внизу. Во время землетрясения опоры могут опрокинуться, здание упадет на землю. Этого можно избежать, используя просверленные отверстия для монолитных армированных пилонов, которые затем крепятся к панели пола по углам здания. Другой способ - добавить достаточное количество диагональных распорок или секций бетонной стены между пилонами.
Оболочка и цементированная колонна слева, без изменений справа Железобетонные колонны обычно содержат вертикальные арматурные стержни большого диаметра (арматурные стержни), расположенные в кольце, окруженное более легкими обручами из арматуры. При анализе отказов из-за землетрясений было установлено, что слабость была не в вертикальных стержнях, а скорее в недостаточной силе и количестве обручей. Как только целостность обручей нарушена, вертикальный арматурный стержень может прогнуться наружу, нагружая центральную колонну бетона. Затем бетон затем просто рассыпается на мелкие кусочки, которые теперь не сдерживаются окружающей арматурой. В новом строительстве используется большее количество обручей.
Одним из простых способов модернизации является окружение колонны кожухом из стальных пластин, сформированных и сваренных в один цилиндр. Затем пространство между рубашкой и колонной заполняется бетоном. Этот процесс называется затиркой. Если условия почвы или конструкции требуют такие дополнительные модификации, дополнительные конструкции могут быть забиты рядом с основанием колонны, бетонные опоры, соединяющие сваи с пилоном, изготовлены на уровне земли или ниже. В показанном примере не все колонны было модифицировано, чтобы обеспечить достаточнуюсмостойкость для ожидаемых условий. (Это место находится примерно в миле от зоны разлома Хейворд.)
Бетонные стены часто используются на переходе между эстакадой и эстакадой. конструкции. Стена используется как для удержания грунта, что позволяет использовать более короткий пролет, так и для переноса веса прямо вниз на опоры в ненарушенной почве. Если эти стены не соответствуют требованиям, они могут рухнуть под нагрузкой, вызванной землетрясением.
Одной из форм модернизации является просверливание множества отверстий в форме стены и прикрепление коротких участков арматуры в L к поверхности каждого отверстия с помощью эпоксидной смолы <144.>клей. Затем к новым элементам прикрепляют дополнительную вертикальную и горизонтальную арматуру, возводят опалубку и заливают дополнительный слой бетона. Эту модификацию можно комбинировать с дополнительными опорами в вырытых траншеях и дополнительными опорными ригелями и анкерами для удержания пролета на ограничивающих стенах.
В каменных конструкциях кирпичные строительные конструкции усилены покрытия из стекловолокна и потенциала смолы (эпоксидной или полиэфирной). На нижних этажах их можно наносить на всю открытую поверхность, а на верхних этажах - на узких участках вокруг оконных и дверных проемов. Это приложение обеспечивает прочность на разрыв, которая делает стену жесткой на ощупь, предотвращает прогиб со стороны приложения. Эффективная защита всего комплекса требует обширного анализа и проектирования для определения подходов к обращению.
В железобетонных зданиях кладка стены с заполнением считаются неструктурными элементами, но повреждение может привести к большим затратам на ремонт и изменить конструкцию, приводя к вышеупомянутому мягкие этажи или разрушения соединения балки и колонны на сдвиг. Локальный отказ заполняющих панелей из-за механизмов в плоскости и вне плоскости, а также из-за их комбинации может привести к внезапному падению пропускной способности и, следовательно, вызвать глобальное хрупкое разрушение конструкции. Даже при более слабых землетрясениях повреждение заполненных каркасов может привести к большим экономическим потерям и гибели людей.
Чтобы предотвратить повреждение и разрушение каменного кладки, тип модернизации модернизации на усиление заполнения и обеспечение надлежащего соединения с каркасом. Примеры методов модернизации заполнителей кладки включают армированные сталью штукатурки, инженерные цементные композиты, тонкие слои армированные волокном полимеры (FRP), а в последнее время также армированные текстильные растворы ( TRM).
Там, где влажная или плохо консолидированная аллювиальная почва граничит в «пляжной» структуре с нижележащим твердым технологиями, сейсмические волны проходят через аллювий может усиливаться, как и водные волны на пологом Пляж. В этих особых условиях было измерено вертикальное ускорение, вдвое превышающее силу тяжести. Здание не закреплено на хорошем заделанном фундаменте, возможно, здание будет отброшено от фундамента в воздухе, что обычно приводит к серьезным повреждениям при приземлении. Даже если это хорошо обосновано, более высокие части, такие как верхние этажи или конструкции крыши, или присоединенные конструкции, такие как навесы и подъезды, могут отделиться от конструкции основной.
Надлежащая практика современных сейсмостойких конструкций требует наличия хороших вертикальных соединений по всем компонентам здания, от ненарушенного или искусственного грунта до фундамента и подоконной плиты, от вертикальных шпилек до крышки через каждый этаж и далее. к конструкции крыши. Использование специальных закаленных гвоздей с высокой прочностью на сдвиг и тяжелых угловых штамповок, закрепленных сквозными болтами с использованием больших шайб для предотвращения протаскивания. Между пластинами порога и установочной конструкции установлены несоответствующие болты (или они не заслуживают доверия из возможной коррозии), могут быть добавлены специальные зажимные пластины, каждая из которых крепится к фундаменту с помощью распорных болтов, вставленных в отверстия, просверленные в отверстиях. открытая поверхность бетона. Затем необходимо прикрепить другие элементы к пластинам порога с помощью дополнительных приспособлений.
Одной из самых сложных модификаций является то, что требуется для предотвращения повреждений из-за разрушения грунта. Разрушение грунта может произойти на склоне, обрушении склона или оползне, или на ровной местности из-за разжижения водонасыщенного песка и / или грязи. Как правило, глубокие сваи необходимо забивать в устойчивую почву (обычно твердый ил или песок) или в нижележащую коренную породу, либо необходимо стабилизировать склон. Для зданий, построенных на месте предыдущих оползней, практичность модернизации может быть ограничена экономическими факторами, так как стабилизация большого глубокого оползня нецелесообразна. Вероятность оползня или разрушения почвы также может зависеть от сезонных факторов, поскольку почва может быть более стабильной в начале сезона дождей, чем в начале сезона засухи. Такое «двухсезонье» наблюдается повсюду в Калифорнии.
. В некоторых случаях лучшее, что можно сделать, - это уменьшить попадание стока воды с более высоких устойчивых высот за счет захвата и обхода каналов или труб, а также дренажная вода просачивалась напрямую и из подземных источников, вставляя горизонтальные перфорированные трубы. В Калифорнии есть множество мест, где обширные застройки были построены на архаичных оползнях, которые не двигались в исторические времена, но которые (если они насыщены водой и сотрясаются землетрясением) имеют высокую вероятность массового перемещения, неся целые участки земли. дачная застройка на новые локации. В то время как самые современные конструкции домов (хорошо привязанные к монолитным бетонным фундаментным плитам, армированным тросами для дополнительного натяжения) могут выдержать такое движение в значительной степени неповрежденными, здание больше не будет находиться на своем должном месте.
Природный газ и пропан трубопроводы для подачи к конструкциям часто оказываются особенно опасными во время и после землетрясений. Если здание сдвинется с фундамента или упадет из-за обрушения стены, трубы из высокопрочного чугуна, транспортирующие газ внутри конструкции, могут сломаться, как правило, в местах резьбовых соединений. После этого газ может по-прежнему подаваться в регулятор давления из линий более высокого давления и, таким образом, продолжать течь в значительных количествах; затем он может быть воспламенен от ближайшего источника, такого как горящая контрольная лампа или дуговое соединение электрического соединения.
Существует два основных метода автоматического ограничения потока газа после землетрясения, которые устанавливаются на стороне низкого давления регулятора и обычно после газового счетчика.
Похоже, что наиболее надежной конфигурацией было бы использование одного из этих устройств последовательно.
Если туннель не пересекает разлом, который может скользить, наибольшую опасность для туннелей представляет оползень, блокирующий вход. Для защиты от падающего материала может быть применена дополнительная защита (аналогично тому, как это делается для отвода снега лавин ), либо уклон над туннелем может быть стабилизирован каким-либо образом. Там, где ожидается падение камней и валунов небольшого и среднего размера, весь склон можно покрыть проволочной сеткой, прикрепленной к склону металлическими стержнями. Это также обычная модификация сокращения автомагистралей при наличии соответствующих условий.
Безопасность подводных труб во многом зависит от грунтовых условий, в которых был построен туннель, используемых материалов и арматуры, максимального прогнозируемого землетрясения и других факторов, некоторые из них могут остаться неизвестными при текущих знаниях.
Труба, представляющая особый структурный, сейсмический, экономический и политический интерес, - это BART (Bay Area Rapid Transit) transbay tube. Эта труба была построена на дне залива Сан-Франциско с помощью инновационного процесса. Вместо того, чтобы протыкать щит через мягкий ил залив, труба строилась на суше по частям. Каждая секция состоит из двух внутренних железнодорожных туннелей круглого сечения, центрального проходного туннеля прямоугольного сечения и внешней овальной оболочки, охватывающей три внутренние трубы. Промежуточное пространство было заполнено бетоном. Подготовьте плоское основание из щебня для размещения секций труб. Затем секции были поставлены на место и опущены, а затем соединены болтовыми соединениями с ранее размещенными секциями. Затем на пробирку помещали переполнение, чтобы удерживать ее. После завершения пути из Сан-Франциско в Окленд были установлены гусеницы и электрические компоненты. Прогнозируемый отклик трубки во время сильного землетрясения можно сравнить с реакцией на цепочку (приготовленных) спагетти в миске желатинового десерта. Чтобы избежать перенапряжения трубы из-за разных перемещений в каждом, на конечной остановке в Сан-Франциско под ориентиром Ферри-билдинг.
был включен скользящий скользящий шарнир. Инженеры строительного консорциума PBTB (Parsons Brinckerhoff-Tudor-Bechtel) использовали лучшие оценки движения грунта, доступные в то время, которые, как известно, сейчас недостаточны с учетом современных методов вычислительного анализа и геотехнических знаний. Неожиданное оседание трубы привело к уменьшению скольжения, которое можно выдержать без сбоев. Эти факторы приводят к тому, что скользящее соединение было спроектировано слишком коротким, чтобы выживание трубы при возбуждении (возможно, даже вероятных) сильных землетрясений в регионе. Чтобы исправить этот недостаток, скользящий шарнир необходимо удлинить, чтобы обеспечить дополнительное перемещение, что, как ожидается, будет дорогостоящим и сложным с технической и логистической точек зрения. Другие модификации трубы BART включают виброуплотнение переполнения трубы во избежание потенциального разжижения переполнения, что сейчас завершено. (В случае сбоя переполнения возникает опасность того, что части трубы поднимутся снизу, событие, которое потенциально может вызвать отказ соединений секций.)
Мосты имеют несколько отказов режимы.
Многие короткие пролеты моста статически закреплены на одном конце и прикреплены к коромыслам на другом. Это коромысло обеспечивает вертикальную и поперечную поддержку, позволяя пролету моста расширяться и сжиматься при изменении температуры. Изменение длины пролета компенсируется зазором в проезжей части с помощью гребенчатых компенсаторов. Во время сильного колебания грунта качели могут соскочить со своих гусениц или выйти за пределы своих проектных ограничений, в результате чего мост отключается от точки покоя, а затем либо смещается, либо полностью выходит из строя. Движение можно ограничить, добавив ограничители из пластичной или высокопрочной стали, которые закреплены трением на балках и спроектированы так, чтобы скользить при экстремальных нагрузках, при этом ограничивая движение относительно анкерного крепления.
Под обеими палубами этого моста были вставлены дополнительные диагонали Висячие мосты могут реагировать на землетрясения поперечным движением, превышающим то, что было разработано для реакции на порывы ветра. Такое движение может вызвать фрагментацию дорожного покрытия, повреждение подшипников, пластическую деформацию или поломку компонентов. Могут быть добавлены такие устройства, как гидравлические амортизаторы или зажимные скользящие соединения, а также дополнительная диагональная арматура.
Устаревшие клепаные элементы решетки Решетчатые балки состоят из двух двутавровых балок, соединенных крестообразной решеткой из плоской планки или уголка. Их можно значительно усилить, заменив открытую решетку пластинчатыми элементами. Обычно это делается одновременно с заменой горячих заклепок на болты.
Замена решетки пластин с болтовым соединением, формирующая коробчатые элементы Многие старые конструкции были изготовлены путем вставки раскаленных заклепок в предварительно просверленные отверстия; мягкие заклепки затем молотком, используя воздушный молот, с одной стороны, и раскряжевка бар на конце головки. Поскольку они медленно охлаждаются, они остаются в отожженном (мягком) состоянии, в то время как лист, подвергнутый горячей прокатке и закалке во время производства, остается относительно твердым. При сильном напряжении твердые пластины могут срезать мягкие заклепки, что приведет к повреждению соединения.
Решение состоит в том, чтобы выжечь каждую заклепку с помощью кислородной горелки. Затем отверстие подготавливается до точного диаметра с помощью развертки . Специальный болт-фиксатор, состоящий из головки, вала, соответствующего расточенному отверстию, и резьбового конца вставляется и фиксируется гайкой, затем затягивается гаечным ключом . Поскольку болт изготовлен из соответствующего высокопрочного сплава и также подвергнут термообработке, он не подвержен ни пластическому разрушению при сдвиге, типичному для горячих заклепок, ни хрупкому разрушению обычных болтов. Любая частичная поломка будет связана с пластическим течением металла, закрепленного болтом; при правильном проектировании любой такой отказ не должен быть катастрофическим.
Надземные дороги обычно строятся на участках надземной насыпи, соединенных мостовыми сегментами, часто поддерживаемыми вертикальными колоннами. Если грунт развалится в месте окончания моста, мост может отсоединиться от остальной проезжей части и отколоться. Для модернизации этой цели является добавление дополнительной арматуры к любой несущей стене, или добавить глубокие кессоны, прилегающие к краю на каждый конце и соединить их с опорной балкой под мостом.
Другой сбой происходит, когда заливка на каждом конце перемещается (из-за резонансных эффектов) навалом в противоположных направлениях. Если фундаментной полки эстакады недостаточно, то она может упасть. Для прикрепления эстакады к опорам с одного или обоих концов могут быть добавлены дополнительные полки и эластичные стойки. Стойки вместо крепления к балкам могут быть прикреплены к ним. При умеренной нагрузке, они держат путепровод по центру щели так, что менее вероятно, чтобы соскользнуть учредительную полку на одном конце. Способность фиксированных концов скользить, а не ломаться, предотвратит полное падение конструкции, если она не сможет оставаться на опорах.
Большие участки проезжей части могут полностью состоять из виадуков, участков, не связанных с землей, кроме как через вертикальные колонны. Когда используются бетонные колонны, важна детализация. Типичный отказ может быть при опрокидывании ряда колонн либо из-за нарушения соединения с грунтом, либо из-за недостаточной обмотки цилиндра арматурой. Обе аварии были замечены в 1995 Великом землетрясении Хансин в Кобе, Япония, когда весь виадук, поддерживаемый по центру одним рядом больших колонн, был уложен с одной стороны. Такие колонны укрепляют путем выемки грунта на фундаментную подушку, забивания дополнительных свай и добавления новой, большей площадки, хорошо соединенной с арматурным стержнем рядом с колонной или внутри нее. Колонна с недостаточной оборачивающей планкой, которая склонна к разрыву, а затем шарнирно поворачивается в точке разрыва, может быть полностью заключена в круглую или эллиптическую рубашку из сварного стального листа и залита раствором, как описано выше.
Cypress Freeway Обрушение виадука. Обратите внимание на неисправность из-за недостаточной защиты от разрыва и отсутствия соединения между верхними и нижними вертикальными элементами. Иногда виадуки могут отказывать в соединениях между компонентами. Это было замечено в аварии на Cypress Freeway в Окленде, Калифорния, во время землетрясения Лома-Приета. Этот виадук был двухуровневой структурой, и верхние части колонн не были хорошо связаны с нижними частями, поддерживающими нижний уровень; это привело к обрушению верхней палубы на нижнюю. Такие слабые соединения требуют дополнительной внешней оболочки - либо через внешние стальные компоненты, либо с помощью полной оболочки из железобетона, часто с использованием коротких соединений, которые приклеиваются (с помощью эпоксидного клея) в многочисленные просверленные отверстия. Затем эти заглушки соединяются с дополнительными обертками, возводятся внешние формы (которые могут быть временными или постоянными), и в пространство заливается дополнительный бетон. Большие связанные структуры, подобные Виадуку Кипарис, также должны быть полностью проанализированы с помощью динамического компьютерного моделирования.
Боковые силы вызывают наибольший ущерб от землетрясений. Прикрепление грязевого отвала к фундаменту и применение фанеры для повреждения стен - это несколько основных методов модернизации, которые домовладельцы могут применять к деревянным жилым конструкциям для смягчения последствий сейсмической активности. Город Сан-Леандро разработал руководящие принципы для этих процедур, как указано в следующей брошюре. Осведомленность и инициатива общественности имеют решающее значение для модернизации и сохранения существующего фонда зданий, и такие усилия, как усилия Ассоциации правительств области залива, играют важную роль в предоставлении информационных ресурсов сейсмически активным сообществам..
Большинство домов в Северной Америке - это конструкции с деревянным каркасом. Дерево - один из лучших материалов для сейсмоустойчивого строительства, поскольку он легче и более гибок, чем кладка. С ним легко работать, и с ним дешевле, чем со сталью, кладкой или бетоном. В старых домах наиболее существенными недостатками являются соединение деревянных каркасных стен с фундаментом и относительно слабые «поврежденные стены». (Калечащие стены - это короткие деревянные стены, которые простираются от верха фундамента до самого нижнего уровня пола в домах с фальшполом.) Добавление соединений от основания деревянного каркаса к фундаменту почти всегда является важной частью сейсмическая модернизация. В домах с поврежденными стенами очень важно укрепить стены из строя, чтобы противостоять поперечным силам; Крепление обычно выполняется из фанеры. Ориентированно-стружечная плита (OSB) не работает так же стабильно, как фанера, и не является предпочтительным выбором проектировщиков или монтажников.
Методы модернизации старых деревянных каркасных конструкций могут состоять из следующих, а также других методов, не описанных здесь.
Деревянный каркас эффективен, когда сочетается с кладкой, если конструкция правильно спроектирована. В Турции по этой технологии строят традиционные дома (багдади). В Сальвадоре дерево и бамбук используются для жилищного строительства.
Во многих частях развивающихся стран, таких как Пакистан, Иран и Китай, неармированная или в некоторых случаях армированная кладка является преобладающей формой конструкций для жилых и жилых домов в сельской местности. Каменная кладка также была распространенной формой строительства в начале 20-го века, что означает, что значительное количество этих каменных конструкций, находящихся под угрозой, будет иметь значительную ценность для наследия. Особую опасность представляют каменные стены без армирования. Такие конструкции могут быть более подходящими для замены, чем для модернизации, но если стены являются основными несущими элементами в конструкциях небольших размеров, они могут быть соответствующим образом усилены. Особенно важно, чтобы балки перекрытия и потолка были надежно прикреплены к стенам. Могут быть добавлены дополнительные вертикальные опоры в виде стали или железобетона.
В западных Соединенных Штатах большая часть того, что считается кладкой, на самом деле представляет собой кирпич или каменный шпон. Текущие строительные правила предписывают количество требуемых стяжек, которые состоят из металлических лент, прикрепленных к вертикальным элементам конструкции. Эти ремни проходят в ряды раствора, прикрепляя шпон к основной конструкции. Более старые конструкции могут не обеспечить достаточной сейсмической безопасности. Слабо закрепленный шпон в интерьере дома (иногда используется для облицовки камина от пола до потолка) может быть особенно опасен для жителей. Старые каменные дымоходы также опасны, если они имеют значительную вертикальную протяженность над крышей. Они склонны к поломке на линии крыши и могут упасть в дом целой большой частью. Для модернизации могут быть добавлены дополнительные опоры; тем не менее, усиливать существующий дымоход из каменной кладки в соответствии с современными стандартами проектирования очень дорого. Лучше всего просто удалить пристройку и заменить ее более легкими материалами, со специальным металлическим дымоходом вместо дымовой плитки и деревянной конструкцией, заменяющей кладку. Его можно сопоставить с существующей кирпичной кладкой, используя очень тонкий шпон (похожий на плитку, но с внешним видом кирпича).
