Seismisten riskien ymmärtäminen koulurakennuksissa

Maanjäristykset voivat aiheuttaa katastrofaalisia rakenteellisia epäonnistumisia erityisesti suurissa rakennuksissa kuten kuntosaleissa ja auditorioissa. Näissä tiloissa on usein laajoja kolumneja, raskaita kattotrusseja ja koholla olevia istumapaikkoja, jotka kaikki luovat ainutlaatuisia haavoittuvuuksia maastovaivauksen aikana. Ensisijaisia vaaroja ovat kattorakenteiden romahtaminen, pitkäpanttisten trussien kaataminen, voimattomien muurausseinien epäonnistuminen ja raskaiden muiden kuin rakenneosien, kuten valaistuksen, akustisten paneelien ja HVAC-laitteiden putoaminen. Seismisesti aktiivisilla alueilla koulurakennusten on täytettävä tiukat rakennuskoodit, kuten ASCE 7 ja International Building Code (IBC) seismismist design-luokilla (SDC), jotka määräävät sivuttaisvoiman kestävyyttä.

Seismisen ja pysyvän suunnittelun keskeiset periaatteet

Joustavat rakenteet ja säädöt

Dyktility.Kyky rakenne muotoutua menettämättä vahvuutta. Teräsheijastinkehykset, esimerkiksi voi suorittaa merkittävän muovin muodonmuutoksen syklisen kuormauksen, absorboi energiaa ennen vikaa. Kuntosaleissa ja auditorioissa erittäin pallografiitti teräs jäsenet ovat suosittuja hauraita materiaaleja. Kytkennät on suunniteltava tuottamaan hallitulla tavalla, välttäen hauraita murtumia hitsauksissa tai pulteissa.

Vahvistetut säätiöt

Syvät perustukset (pinot tai caissonit) voivat siirtää kuormia epävakaiden maakerrosten läpi päteviin laakerikerrostumiin. Piilen korkit ja laatusäteet tulisi liittää yhteen jäykän pohjan luomiseksi, mikä estää erotusta. Seisminen eristäminen alkaa usein perustuksesta: peruseristyslaitteet (elastomeeriset laakerit tai kitkaheilurit) irrottavat korirakenteen maaliikkeestä vähentäen kiihdytyksiä, jotka siirtyvät ylöspäin.

Energianhukkajärjestelmät

Lisävaimentimet.Suurissa auditorioissa voidaan piilottaa useita vaimentimia seinäonteloihin tai kattojen yläpuolelle. Nämä laitteet muuntavat liike-energiaa kuumuudeksi, vähentävät driftiota ja vahinkoa. []FEMA Seismic Retrofit Technology Guide[] tarjoaa yksityiskohtaisia esimerkkejä.

Rakenne

Monilla kuormitusrei'illä varmistetaan, että jos yksi pylväs tai tuki epäonnistuu, vuorot jakavat voimat uudelleen. Kuntosaleille, joissa on pitkä-avaruuskatto, tarpeettomat truss-linjat ja toissijainen kehystys estävät etenevän romahduksen. Myös teräsvahvistuksen jatkuvuus betonirunkoihin parantaa kestävyyttä.

Muu kuin rakenteellinen turvallisuus

Muut kuin rakenneosat ovat suurin riski matkustajille: alakatot, valot, tulostaulut, akustiset kuoret, teatterivivut ja istuma-aseet on kiinnitettävä tai tukittava. Yläpään kohteiden sijoittelu diagonaalilangoilla tai jäykillä liitoksilla NFPA 13 ja ASCE 7 luvun 13 mukaisesti on pakollista. Raskaat hirttoelementit, kuten vaihepatsaat, on kiinnitettävä seismisiin rajoituksiin.

Suunnittelustrategiat voimistelusalille

Katto- ja lasikuvatoiminto

Gymnasium katot ovat tyypillisesti pitkä-avaruus rakenteita käyttäen teräksen trusses, tilaa kehyksiä, tai glulam kaaret. Kattokalvoon.Ten metallikansi betonin päällystys tai vanerivaippa.Täysimittainen siirtää sivuttaisvoimat pystysuoran sivuttais-voimaa kestävä järjestelmä (LFRS). Joustavuus pallea voi aiheuttaa epätasainen kuorman jakautuminen; käyttämällä jäykkä pallea (beton tai komposiitti teräskansi) vähentää muodonmuutosta. Seismiset nivelet (laajennus tai erotus nivelet) jakaa pitkiä rakennuksia itsenäisiin laatikoihin, jotka liikkuvat itsenäisesti, estää iskuvaurioita.

Lateraalijärjestelmän valinnat

  • Momenttia kestävät kehykset[ (teräs- tai teräsbetoni) tarjoavat avoimet sisätilat, mutta vaativat huolellista suhteuttamista driftin rajoittamiseksi. Erikoisheikkouskarmit (SFF) esiasennetuilla liitännöillä ovat yleisiä korkea-seemisillä alueilla.
  • Konsentriset tai eriskummalliset rannekepit[ tarjoavat suurempaa jäykkyyttä, mutta ne on sijoitettava ympärysmuureille tai suljetuissa tiloissa; kuntosaleissa ne voidaan peittää muurausseinien sisällä tai niiden takana.
  • Korkeat seinät[ (cast-in-place betoni- tai vahvistettu muuraus) ovat kustannustehokkaita, mutta niiden on sijaittava rajoilla tai palvelusyvennyksillä.
  • ]Kiinnitetyt rannekepit[ (BRBF) tuottavat sekä jännityksen että puristusvoiman, mikä tarjoaa erinomaisen energianhuojennuksen ilman sulkua.

Sarakeanteri

Kuntosalikatot tukevat sarakkeita, joiden pohjaliitokset on suunniteltu nousemaan ja kaatumaan. Ankkuripultit on upotettava riittävän syvälle, jotta saadaan täysi tuottolujuus, ja jalustat on riittävä eristysvahvistus. Monissa vioissa kolonnin kiinnitysosan veto on johtanut osittaiseen romahtamiseen.

Auditorioiden suunnittelustrategiat

Auditoriosuunnittelu lisää kompleksisuutta, joka johtuu kaltevista lattioista, istuinkansista (kiinteät istuimet), näyttämötalosta, jossa on korkea prossenium ja lentotornit. Lentävä torni on auditorio kattoa korkeampi rakennelma, joka luo pehmeitä kerroksia tai pystysuoria säännönvastaisuuksia, jos sitä ei ole kunnolla integroitu.

Stage ja Fly Tower

Fly-torni on pohjimmiltaan korkea, kapea runko, jossa on yksi avoin kasvo (prossenium-aukko). Tämä aukko luo palleakatkoksen. Sivuttaisjärjestelmä on suunniteltu siirtämään shear noin aukon, usein käyttäen raskasta terästä trusses tai betonia leikkaus seinät sivussa ja takana vaiheessa. Gridiron, catwalks, ja tanging pistettä on seismisesti ankkuroitu. näyttämö lattia on yleensä nostettu alusta; se olisi suunniteltava vaakasuora pallea tai kiinnitetty vierekkäisiin seiniin.

Istuimet kannet

Kiinteä istuma-asennettavat laatat on usein rakennettu tasoitettuina betonilaatoina. Nämä laatat on sidottava päälaidalliseen järjestelmään. Nousu- ja kiinnitysliitokset voivat mahdollistaa itsenäisen liikkeen. Kallistetut istuma-asetukset voivat luoda työntövoimavoimia, joita on vastustettava solmiopalkeilla tai palleatoiminnoilla. ASCE-opas suorituspaikkaseismistä tarjoaa yksityiskohtaisen metodologian.

Akustiset ja arkkitehtilliset elementit

Raskaat akustiset paneelit, pilvikatot ja koriste-ominaisuudet on kiinnitettävä erikseen tai ankkuroitava. Kevyet kangaspaneelit voidaan suunnitella putoamaan turvallisesti, mutta jäykät alakatot (puu tai kipsi) vaativat seismisiä klipsiä ja hiomista. Valaistuksen ja äänen hionnan on täytettävä ANSI E1.21 -vaatimukset seismisten kiinnikkeiden osalta.

Peruseristys- ja vaimennusjärjestelmät

Elastomeeriset laakerit (johto-kumi tai korkea-vaimentava kumi) sijoitettu alla sarakkeet pituus rakennusta ajan, vähentää spektrinen kiihtyvyys merkittävästi. Kuitenkin, peruseristys vaatii jatkuvaa eristäytyminen taso alle koko jalanjäljen, joka voi olla haastava kalteva istumapaikka. Eristäminen näyttämötalon yksin (osittainen eristäminen) on mahdollista, mutta vaatii huolellista käyttöliittymän suunnittelu. Voittosalit, pohjaeristys voi olla vähemmän yhteinen vuoksi kustannuksia, mutta sitä käytetään korkean suorituskyvyn jälkiasennus. Lisänäkövaimentimet voidaan asentaa runkojen päälle tai kehysten välillä lisätä kosteuttamatta jäykkyyttä.

Säännöllinen huolto ja valmius hätätilanteeseen

Seisminen vastus vähenee ajan mittaan ilman tarkastusta. Teräsliitosten korroosio, betonin halkeaminen, ankkuripulttien löystyminen ja palleille kertyminen heikentävät suorituskykyä. Kattavaan huolto-ohjelmaan tulisi sisältyä kriittisten yhteyksien, muiden kuin rakenneankkurien ja palontorjuntaputkien (jotka voivat tulla ammuttaviksi vaaraksi) vuotuinen tarkastus. Hätäharjoitusten on vastattava suurten lattia- ja lattiatelineiden ainutlaatuisista evakuointihaasteista, joissa on useita uloskäyntejä ja auditorioistuimia keskiaisoilla. Maanjäristyksen jälkeiset tarkastusprotokollat (ATC-20 tai vastaavat) voivat estää jälkiruukkujen sekundäärien romahtamisen, ja ratkaisevien rakenteellisten osien (kuten raudoitukset ja vaimentimet) on oltava saatavilla nopeaa arviointia varten.

Suorituskykyinen suunnittelu ja kustannusnäkökohdat

Perinteisen koodinsäätelyn tavoitteena on suojella turvallisuutta, mutta se voi mahdollistaa merkittävän vahingon, joka tekee rakennuksesta käyttökelvottoman kuukausiksi. Suorituskykyyn perustuva suunnittelu (PPD) mahdollistaa omistajat asettamaan korkeampia tavoitteita, kuten välittömän asumisen myös suunnittelutason maanjäristyksen jälkeen. Korkean seismisten alueiden koulurakennuksissa PBD voi perustella lisäinvestointeja peruseristykseen, pallografiittiseen yksityiskohtaan ja muuhun kuin rakennelmaan, jotta jumppa ja auditoriot pysyvät toiminnassa yhteisön suoja- tai reaktiotoiminnoissa. Kustannus-hyötyanalyysi osoittaa tyypillisesti, että seismisen suunnittelun tehostamisesta aiheutuvat lisäkustannukset ovat 1.155% hankkeen kokonaiskustannuksista .]

Päätelmät

Seismisesti kestävien koulujen ja auditorioiden suunnittelu edellyttää monipuolista lähestymistapaa, joka käsittelee rakenteellisia, ei-rakenteellisia ja toiminnallisia riskejä. Sovelltamalla kehittyneitä teknisiä periaatteita.Advanced engineering lateral systems, energiahäviö, tukikohdan eristäminen ja tarpeettomat kuormitusreitit.Arkkitehdit ja insinöörit voivat luoda elin- ja toimintatiloja vakavien maanjäristysten aikana. Paikalliset rakennuskoodit tarjoavat vähimmäislähtökohdan, mutta suorituskykyyn perustuva suunnittelu ja ennakoiva huolto voivat saavuttaa paljon korkeamman sietokyvyn. Seismisen tutkimuksen edistyessä ja rakennustekniikoiden parantuessa nämä suuret koulurakennukset voivat olla yhteisön turvallisimpia tiloja, jotka palvelevat evakuointisuojina ja rallipisteinä katastrofin jälkeen. Lopulta jokainen dollari investoi seismiseen turvallisuuteen on suora investointi opiskelijoiden, henkilökunnan ja yhteisön suojeluun.