آیا یک مدرسه سازه فولادی می تواند در برابر زمین لرزه ها مقاومت کند؟

آیا یک مدرسه سازه فولادی می تواند در برابر زمین لرزه ها مقاومت کند؟

به عنوان تأمین کننده مدارس ساختار فولاد ، اغلب از این سؤال مهم پرسیده می شود. زمین لرزه ها یکی از مخرب ترین بلایای طبیعی است که قادر به ایجاد خسارت گسترده به ساختمانها و به خطر انداختن زندگی است. بنابراین ، مقاومت لرزه ای ساختمانهای مدرسه از اهمیت ویژه ای برخوردار است ، زیرا مدارس مکانهایی هستند که تعداد زیادی از دانش آموزان جمع می شوند و ایمنی آنها غیر قابل مذاکره است.

اصول سازه های فولادی

سازه های فولادی دارای چندین خاصیت ذاتی هستند که باعث می شود آنها برای ساخت و سازهای مقاوم در برابر زلزله مناسب باشند. اول از همه ، فولاد یک ماده انعطاف پذیر است. انعطاف پذیری توانایی یک ماده برای تغییر شکل پلاستیکی تحت استرس بدون شکستگی است. در یک زمین لرزه ، ساختمانها در معرض نیروهای پویا قرار می گیرند که باعث تغییر شکل و تغییر شکل آنها می شوند. یک ماده انعطاف پذیر مانند فولاد می تواند مقدار قابل توجهی از انرژی را از طریق این تغییر شکل پلاستیک جذب کند ، که به از بین بردن انرژی لرزه ای کمک می کند و احتمال فروپاشی ناگهانی را کاهش می دهد.

ثانیا ، سازه های فولادی در مقایسه با ساختارهای بتونی یا سنگ تراشی سنتی سبک هستند. نیروی لرزه ای که روی یک ساختمان عمل می کند متناسب با توده آن است. یک ساختمان سبک تر نیروی لرزه ای کمتری را در طی یک زمین لرزه تجربه خواهد کرد. به عنوان مثال ، یک مدرسه سازه فولادی می تواند تا 30 - 50 ٪ سبک تر از یک مدرسه بتونی مشابه - قاب باشد. این کاهش وزن نه تنها باعث کاهش بار لرزه ای می شود بلکه باعث می شود روند ساخت و ساز کارآمدتر و هزینه ای باشد.

اصول طراحی برای مقاومت لرزه ای در مدارس ساختار فولاد

برای اطمینان از اینکه یک مدرسه سازه فولادی می تواند در برابر زمین لرزه ها مقاومت کند ، طراحی مناسب بسیار مهم است. یکی از اصول اصلی طراحی ، مفهوم یک سیستم بار جانبی - مقاومت است. در یک زمین لرزه ، مهمترین نیروهایی که در یک ساختمان فعالیت می کنند ، نیروهای جانبی (جانبی - به - جانبی) هستند. قاب های فولادی را می توان با سیستم های مختلف مقاومت در برابر بار جانبی ، مانند لحظه - قاب های مقاومت در برابر ، قاب های مهاربند وشبکه ساختار فولاد کرویبشر

لحظه - قاب های مقاومت در برابر خم شدن تیرها و ستون ها برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی طراحی شده اند. اتصالات بین تیرها و ستون ها برای انتقال لحظات طراحی شده است و به این قاب اجازه می دهد تا در طی یک زمین لرزه به صورت کنترل شده تغییر شکل دهد. از طرف دیگر فریم های مهاربندی از بریس های مورب استفاده می کنند تا سفتی و استحکام اضافی در برابر نیروهای جانبی فراهم کنند. این بریس ها می توانند از میله های فولادی یا زوایای ساخته شده و به طور معمول در گوشه ها یا در فواصل منظم در قاب نصب شوند.

درشبکه ساختار فولاد کروییک سیستم مقاومت در برابر بار جانبی منحصر به فرد و کارآمد است. این شبکه از شبکه ای از گره های کروی و اعضای فولاد تشکیل شده است که یک ساختار سه بعدی را تشکیل می دهند. این سیستم شبکه می تواند به طور مساوی نیروهای لرزه ای را در یک منطقه بزرگ توزیع کند و غلظت استرس را در هر نقطه ای کاهش دهد. همچنین ثبات فضایی عالی را فراهم می کند و آن را برای ساختمانهای بزرگ مانند سالن های مدرسه و سالن های بدنسازی مناسب می کند.

طرح اتصال

یکی دیگر از جنبه های مهم طراحی لرزه ای - مقاوم در مدارس ساختار فولاد ، طراحی اتصال است. اتصالات بین اعضای فولاد باید به اندازه کافی قوی باشد تا نیروهای بین آنها را در طی یک زمین لرزه منتقل کند. اتصالات جوش داده شده معمولاً در سازه های فولادی مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا می توانند استحکام و سختی بالایی داشته باشند. با این حال ، تکنیک های مناسب جوش و کنترل کیفیت برای اطمینان از یکپارچگی اتصالات ضروری است.

اتصالات پیچ خورده نیز به ویژه در سازه های فولادی از پیش ساخته شده مورد استفاده قرار می گیرند. اتصالات پیچ خورده مزیت سهولت مونتاژ و جداسازی را ارائه می دهد ، که می تواند در طول ساخت و نگهداری مفید باشد. برای بهبود عملکرد لرزه ای اتصالات پیچ خورده ، می توان از پیچ و مهره های خاص با قدرت بالا و جزئیات اتصال استفاده کرد. به عنوان مثال ، اتصالات پیچ خورده اصطکاک - نوع می تواند به گونه ای طراحی شود که کمی تحت بارگذاری لرزه ای قرار گیرد ، که به از بین رفتن انرژی و جلوگیری از عدم موفقیت در اتصال کمک می کند.

مطالعات موردی

مطالعات موردی زیادی در سراسر جهان انجام شده است که نشان دهنده عملکرد لرزه ای ساختمانهای ساختار فولادی است. در ژاپن ، یک کشور مستعد زمین لرزه های مکرر ، بسیاری از مدارس ساختار فولادی با استفاده از تکنیک های پیشرفته طراحی لرزه ای - مقاوم ساخته شده اند. در طول زمین لرزه بزرگ ژاپن در سال 2011 ، برخی از مدارس ساختار فولادی تنها با آسیب جزئی ایستاده بودند ، در حالی که بسیاری از ساختمانهای بتونی و سنگ تراشی سنتی در همان منطقه دچار آسیب شدید یا فروپاشی می شوند.

در نیوزیلند ، پس از زمین لرزه های Christchurch در سال 2010 و 2011 ، چندین ساختمان ساختار فولادی از جمله مدارس مشخص شد که عملکرد خوبی دارند. انعطاف پذیری قاب های فولادی به آنها امکان جذب انرژی لرزه ای و تغییر شکل را بدون فروپاشی می دهد ، و از زندگی مردم در داخل محافظت می کند.

مقایسه با سایر مصالح ساختمانی

هنگام مقایسه سازه های فولادی با سایر مصالح ساختمانی مانند بتن و سنگ تراشی از نظر مقاومت لرزه ای ، فولاد مزایای مختلفی دارد. سازه های بتونی به طور کلی شکننده تر از سازه های فولادی هستند. در یک زمین لرزه ، بتن می تواند شکسته و لکه دار شود ، که می تواند منجر به از بین رفتن قابل توجه قدرت و ثبات شود. ساختارهای سنگ تراشی ، مانند ساختمانهای آجری ، در برابر آسیب لرزه ای نیز آسیب پذیر هستند ، زیرا اتصالات ملات بین آجر می تواند در نیروهای جانبی شکست بخورد.

از طرف دیگر ، سازه های فولادی را می توان به گونه ای طراحی کرد که سطح بالاتری از انعطاف پذیری و انرژی جذب کننده داشته باشند. آنها همچنین در صورت لزوم می توانند به راحتی اصلاح و تقویت شوند ، که برای سازگاری با تغییر الزامات طراحی لرزه ای مهم است.

نگهداری و بازرسی

حتی اگر مدارس ساختار فولادی از پتانسیل مقاومت لرزه ای خوبی برخوردار باشند ، نگهداری منظم و بازرسی برای اطمینان از عملکرد طولانی مدت آنها ضروری است. فولاد می تواند مستعد ابتلا به خوردگی باشد ، که می تواند با گذشت زمان ساختار را تضعیف کند. بنابراین ، اقدامات مناسب برای محافظت در برابر خوردگی ، مانند نقاشی یا گالوانیزه کردن ، باید در طول ساخت و ساز اعمال شود و برای بررسی علائم خوردگی ، آسیب یا اتصالات سست باید بازرسی های منظم انجام شود.

در طی یک زمین لرزه ، ساختار ممکن است برخی از تغییر شکل یا آسیب را تجربه کند. پس از وقوع زمین لرزه ، برای ارزیابی یکپارچگی ساختار و تعیین اینکه آیا به تعمیرات یا تقویت نیاز است ، باید یک بازرسی کامل توسط یک مهندس واجد شرایط انجام شود.

پایان

در پایان ، یک مدرسه سازه فولادی چاه طراحی شده و به درستی ساخته شده می تواند در برابر زمین لرزه ها مقاومت کند. خصوصیات ذاتی فولاد ، مانند انعطاف پذیری و سبک وزن ، همراه با اصول طراحی پیشرفته و جزئیات اتصال ، فولاد را به یک انتخاب عالی برای زلزله - ساخت و ساز مقاوم تبدیل می کند. از طریق طراحی مناسب ، ساخت و ساز ، نگهداری و بازرسی ، مدارس ساختار فولادی می توانند یک محیط یادگیری ایمن را برای دانش آموزان حتی در مناطق زلزله - مستعد ایجاد کنند.

اگر در نظر دارید ساختدانشکده سازه فولادییا سایر فولاد - ساختمانهای قاب مانندمرکز خرید ساختار فولاد، من شما را تشویق می کنم تا برای یک بحث دقیق با ما تماس بگیرید. ما تخصص و تجربه ای برای طراحی و تهیه سازه های با کیفیت بالا فولادی داریم که نیازهای خاص شما و استانداردهای ایمنی لرزه ای شما را برآورده می کنند.

منابع

• Bruneau ، M. ، Uang ، CM ، & Restrepo ، JI (2011). طراحی انعطاف پذیر سازه های فولادی. مک گرا - هیل.
• FEMA P - 58 (2012). عملکرد - طراحی لرزه ای مبتنی بر ساختمانها: روش شناسی و برنامه ها. آژانس مدیریت اضطراری فدرال.
• NZS 3404: 2004. اقدامات طراحی ساختاری. استانداردهای نیوزیلند.