स्कूल बिल्डिंग में भूकंपीय जोखिम को समझना

भूकंपीय संरचनात्मक विफलता का कारण बन सकता है, विशेष रूप से बड़े-स्पैन भवनों जैसे जिमनासियम और ऑडिटोरियम में। इन सुविधाओं में अक्सर व्यापक स्तंभ-मुक्त आंतरिक, भारी छत ट्रस, और उच्च बैठने वाले प्लेटफॉर्म शामिल होते हैं, जिनमें से सभी जमीन हिलाते समय अद्वितीय कमजोरियां पैदा करते हैं। प्राथमिक खतरों में छत संरचनाओं का पतन, लंबे समय तक चलने वाले ट्रस का buckling, अप्रत्याशित परिस्थितियों में असफलता, और भारी गैर-संरचनात्मक तत्वों जैसे कि प्रकाश, ध्वनिक पैनल और एचवीएसी उपकरण। भूकंपीय रूप से सक्रिय क्षेत्रों में, स्कूल भवनों को स्थानीय तरंगों (जैसे कि एएसईसीई 7) और अंतर्राष्ट्रीय भवन के साथ समस्थानिक संरचनात्मक संरचना (सीबीटी) के लिए) के लिए एक महत्वपूर्ण स्थानिक संरचनात्मक संरचना) को प्रभावित करना चाहिए।

भूकंपीय-प्रतिरोधी डिजाइन के प्रमुख सिद्धांत

लचीले संरचनाएं और लचीलापन

लचीलापन - ताकत खोए बिना विकृत करने के लिए एक संरचना की क्षमता - महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, स्टील पल फ्रेम्स चक्रीय लोडिंग के तहत महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण से गुजर सकते हैं, विफलता से पहले ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं। जिमनासियम और ऑडिटोरियम में, अत्यधिक नमनीय स्टील के सदस्यों को भंगुर सामग्री पर पसंद किया जाता है। कनेक्शन को नियंत्रित तरीके से पैदा करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, जो वेल्ड या बोल्ट पर भंगुर फ्रैक्चर से बचने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

प्रबलित फाउंडेशन

डीप फाउंडेशन (पाइल या कैससन) सक्षम असर वाले स्ट्रैटा के लिए अस्थिर मिट्टी परतों के माध्यम से भार को स्थानांतरित कर सकते हैं। ढेर कैप और ग्रेड बीम को एक कठोर आधार बनाने के लिए एक अंतर करना चाहिए, जिससे अंतर निपटान को रोका जा सके। भूकंपीय अलगाव अक्सर नींव पर शुरू होता है: बेस आइसोलेटर्स (लोस्टोमेरिक बीयरिंग या घर्षण पेंडुलम) जमीन गति से सुपरस्ट्रक्चर को अलग कर देता है, जिससे त्वरण ऊपर की ओर फैल जाता है।

ऊर्जा अपव्यय प्रणाली

पूरक डंपिंग डिवाइस - विस्कोस डैम्पर्स, ट्यूनेड मास डैम्पर्स, या धातु उपज डैम्पर्स - को ब्रेकेड फ्रेम में या फर्श के बीच स्थापित किया जा सकता है। बड़े ऑडिटोरियम में, कई डैम्पर्स को दीवार की गुहाओं या छत के ऊपर छिपाया जा सकता है। ये उपकरण गतिशील ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित करते हैं, बहाव और क्षति को कम करते हैं। FEMA भूकंपीय रेट्रोफिट टेक्नोलॉजी गाइड] विस्तृत उदाहरण प्रदान करता है।

संरचनात्मक रिडंडेंसी

एकाधिक लोड पथ यह सुनिश्चित करते हैं कि यदि एक स्तंभ या ब्रेस विफल हो जाता है, तो वैकल्पिक पथ बलों को पुनः वितरित करते हैं। लंबे समय तक चलने वाली छतों के साथ जिमनासियम के लिए, अतिरेक ट्रस लाइन और माध्यमिक फ़्रेमिंग प्रगतिशील पतन को रोकती है। कंक्रीट फ्रेम में इस्पात सुदृढीकरण की निरंतरता भी मजबूती में सुधार करती है।

गैर-स्ट्रक्चरल सुरक्षा

गैर संरचनात्मक घटक अधिभोगियों के लिए उच्चतम जोखिम का प्रतिनिधित्व करते हैं: निलंबित छत, रोशनी, स्कोरबोर्ड, ध्वनिक खोल, नाटकीय रिगिंग, और बैठने वाले risers को सभी को लंगर या braced होना चाहिए। NFPA 13 और ASCE 7 अध्याय 13 के अनुसार विकर्ण तारों या कठोर कनेक्शन का उपयोग करके ओवरहेड वस्तुओं की ब्रेसिंग अनिवार्य है। मंच बैटन जैसे भारी फांसी वाले तत्वों को भूकंपीय संयम के साथ सुरक्षित किया जाना चाहिए।

जिमनासियम के लिए डिजाइन रणनीतियाँ

छत और डायाफ्राम कार्रवाई

जिमनासियम छत आम तौर पर लंबे समय तक स्टील ट्रस, स्पेस फ्रेम, या ग्लुलम मेहराब का उपयोग करके लंबी अवधि की संरचनाएं होती हैं। छत डायाफ्राम-अक्सर धातु डेक कंक्रीट टॉपिंग या प्लाईवुड शीथिंग के साथ-साथ पार्श्व बलों को ऊर्ध्वाधर पार्श्व-बल-प्रतिरोध प्रणाली (LFRS) में स्थानांतरित करना चाहिए। डायाफ्राम की लचीलापन असमानता असमान भार वितरण का कारण बन सकती है; कठोर डायाफ्राम (कंक्रीट या समग्र स्टील डेक) का उपयोग विरूपण को कम कर देती है। भूकंपीय जोड़ों (विस्तारण या अलगाव जोड़ों) लंबे इमारतों को स्वतंत्र बक्से में विभाजित करते हैं जो स्वतंत्र रूप से चल रहे हैं, पाउंडिंग क्षति को रोकने के लिए।

पार्श्व प्रणाली विकल्प

  • Moment-resisting फ्रेम (स्टील या प्रबलित कंक्रीट) खुले अंदरूनी प्रदान करते हैं लेकिन उन्हें ड्रिफ्ट को सीमित करने के लिए सावधानीपूर्वक आनुपातिक आवश्यकता होती है। विशेष क्षण फ्रेम (SMF) पूर्ववर्ती कनेक्शन के साथ उच्च-सीज़्मिक क्षेत्रों में आम हैं।
  • ]Concentric या विलक्षण braced फ्रेम अधिक कठोरता प्रदान करते हैं लेकिन उन्हें परिधि दीवारों पर या संलग्न स्थानों के भीतर रखा जाना चाहिए; जिम में उन्हें चिनाई की दीवारों या ब्लीचर्स के पीछे के भीतर छिपाया जा सकता है।
  • ]Shear दीवारों (कास्ट-इन-प्लेस कंक्रीट या प्रबलित चिनाई) लागत प्रभावी लेकिन अवरोध-वे सीमाओं या सेवा कोर पर स्थित होना चाहिए।
  • ]Buckling-restraind braced फ्रेम (BRBF) तनाव और संपीड़न दोनों में उपज, ब्रेस buckling के बिना उत्कृष्ट ऊर्जा अपव्यय प्रदान करते हैं।

स्तंभ एंकरेज

जिमनासियम छतों का समर्थन करने वाले कॉलम में उत्थान और पलटने के लिए डिज़ाइन किए गए बेस कनेक्शन होना चाहिए। एंकर बोल्ट को पूर्ण उपज ताकत विकसित करने के लिए पर्याप्त रूप से एम्बेडेड होना चाहिए, और pedestals में पर्याप्त सीमित सुदृढीकरण होना चाहिए। कई विफलताओं में, कॉलम एंकरेज पुलआउट ने आंशिक पतन का कारण बना दिया है।

सभागारों के लिए डिजाइन रणनीतियाँ

सभागार डिजाइन ढलान वाले फर्श, बैठने के डेक (फिक्स्ड सीटिंग), मंच के घर के कारण जटिलता को लंबा proscenium, और फ्लाई टावरों के साथ जोड़ता है। फ्लाई टॉवर एक सुपरस्ट्रक्चर है जो सभागार छत की तुलना में लंबा हो सकता है, अगर ठीक से एकीकृत नहीं हो तो एक नरम कहानी या ऊर्ध्वाधर अनियमितता पैदा कर सकता है।

स्टेज और फ्लाई टॉवर

फ्लाई टावर अनिवार्य रूप से एक खुला चेहरा (प्रोसेनियम खोलने) के साथ एक लंबा, संकीर्ण फ्रेम है। यह उद्घाटन एक डायाफ्राम बंदी बनाता है। पार्श्व प्रणाली को उद्घाटन के आसपास कतरनी को स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, अक्सर मंच के किनारे और पीछे भारी स्टील ट्रस या कंक्रीट कतरनी दीवारों का उपयोग करना। ग्रिडरॉन, कैटवॉक, और रिगिंग पॉइंट्स को भूकंपीय रूप से लंगर होना चाहिए। मंच का फर्श आमतौर पर एक उठाया मंच होता है; इसे एक क्षैतिज डायाफ्राम के रूप में डिजाइन किया जाना चाहिए या आसन्न दीवारों के लिए ब्रैड किया जाना चाहिए।

बैठने की डेक

फिक्स्ड बैठने के रिसर अक्सर टाई कंक्रीट स्लैब के रूप में निर्मित होते हैं। इन स्लैबों को मुख्य पार्श्व प्रणाली में बांधा जाना चाहिए। रिसर ब्रेक्स में विस्तार जोड़ों को स्वतंत्र आंदोलन की अनुमति दे सकता है। इच्छुक बैठने से जोर ताकतें पैदा हो सकती हैं जिन्हें टाई बीम या डायाफ्राम एक्शन द्वारा विरोध किया जाना चाहिए। Ascee निष्पादन स्थल भूकंपीय डिजाइन पर गाइड विस्तृत विधि विज्ञान प्रदान करता है।

ध्वनिक और वास्तुकला तत्व

भारी ध्वनिक पैनल, बादल छत और सजावटी सुविधाओं को व्यक्तिगत रूप से braced या लंगर होना चाहिए। हल्के कपड़े पैनलों को सुरक्षित रूप से गिरने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, लेकिन कठोर निलंबित छत (लकड़ी या जिप्सम) को भूकंपीय क्लिप और ब्रेसिंग तारों की आवश्यकता होती है। प्रकाश और ध्वनि के लिए रिगिंग ANSI E1.21 मानकों को भूकंपीय संयम के लिए पूरा करना चाहिए।

बेस अलगाव और डंपिंग सिस्टम

बेस अलगाव विशेष रूप से ऑडिटोरियम के लिए प्रभावी है जहां नाजुक उपकरण और निलंबित दृश्यों को त्वरण के प्रति संवेदनशील बनाया जाता है। Elastomeric बीयरिंग (लीड-रबर या उच्च-डैम्पिंग रबर) को स्तंभों के नीचे रखा गया है, जिससे इमारत की अवधि को बढ़ाया जा सकता है, वर्णक्रमीय त्वरण को काफी कम किया जा सकता है। हालांकि, बेस अलगाव को पूरे पदचिह्न के नीचे एक सतत अलगाव विमान की आवश्यकता होती है, जो ढलान वाले बैठने के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है। अकेले मंच घर (आंशिक अलगाव) का अलगाव संभव है लेकिन सावधानीपूर्वक इंटरफ़ेस डिजाइन की आवश्यकता होती है। जिमनासियम के लिए, बेस अलगाव लागत के कारण कम आम हो सकता है, लेकिन यह उच्च प्रदर्शन वाले रेट्रोफिट्स में इस्तेमाल किया जा सकता है।

नियमित रखरखाव और आपातकालीन तैयारी

भूकंपीय प्रतिरोध निरीक्षण के बिना समय के साथ कम हो जाता है। इस्पात कनेक्शन का जंग, कंक्रीट की क्रैकिंग, एंकर बोल्ट को ढीला करना, और डायाफ्राम पर मलबे का संचय सभी प्रदर्शन को कम करते हैं। एक व्यापक रखरखाव कार्यक्रम में महत्वपूर्ण कनेक्शन, गैर-संरचनात्मक लंगर, और अग्नि दमन पाइपिंग (जो प्रोजेक्टाइल खतरे बन सकते हैं) का वार्षिक निरीक्षण शामिल होना चाहिए। आपातकालीन अभ्यास को बड़े-तल वाले जिमनासियम के लिए कई निकासों और सेंटर एलिस के साथ सभागार सीटिंग के साथ विशिष्ट निकासी चुनौतियों का सामना करना चाहिए। पोस्ट-इर्थक्के निरीक्षण प्रोटोकॉल (एटीसी -20 या इसी तरह) जगह में होना चाहिए, और महत्वपूर्ण संरचनात्मक तत्वों (जैसे ब्रैकट) को तेजी से आकलन करने वाले कर्मचारियों को पहचानना चाहिए।

प्रदर्शन आधारित डिजाइन और लागत विचार

पारंपरिक कोड-प्रेस्क्रिप्टिव डिज़ाइन का उद्देश्य जीवन सुरक्षा की रक्षा करना है, लेकिन महीनों के लिए इमारत को अनुपयुक्त बनाने के लिए महत्वपूर्ण क्षति की अनुमति दे सकता है। प्रदर्शन आधारित डिजाइन (PBD) मालिकों को उच्च लक्ष्य निर्धारित करने में सक्षम बनाता है, जैसे कि तत्काल अधिभोग, यहां तक कि एक डिजाइन-स्तरीय भूकंप के बाद भी। उच्च भूकंपीय क्षेत्रों में स्कूल भवनों के लिए, PBD बेस अलगाव, डक्टाइल विस्तार और गैर-संरचनात्मक ब्रेकिंग में अतिरिक्त निवेश को सही ठहरा सकता है ताकि सामुदायिक आश्रय या प्रतिक्रिया कार्यों के लिए जिमनासियम और ऑडिटोरियम को संचालित किया जा सके। एक लागत-बेनेफिट विश्लेषण आम तौर पर यह दिखाता है कि बढ़ी हुई भूकंपीय डिजाइन के लिए वृद्धि हुई लागत [3 एफएलटी] -

निष्कर्ष

डिजाइनिंग भूकंपीय प्रतिरोधी स्कूल व्यायामशालाओं और सभागारों को एक बहु-फेस दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है जो संरचनात्मक, गैर-अनुदेशी और परिचालन जोखिमों को संबोधित करती है। उन्नत इंजीनियरिंग सिद्धांतों को लागू करके -कपड़न पार्श्व प्रणालियों, ऊर्जा अपव्यय, आधार अलगाव और अनावश्यक लोड पथ - आर्किटेक्ट्स और इंजीनियर उन जगहों को बना सकते हैं जो गंभीर भूकंप के दौरान जीवन और कार्य को संरक्षित करते हैं। स्थानीय भवन कोड एक न्यूनतम आधार रेखा प्रदान करते हैं, लेकिन प्रदर्शन आधारित डिजाइन और सक्रिय रखरखाव बहुत अधिक लचीलापन प्राप्त कर सकते हैं। भूकंपीय अनुसंधान अग्रिम और निर्माण तकनीक में सुधार के रूप में, ये बड़े वॉल्यूम स्कूल भवन एक समुदाय में सुरक्षित स्थान के बीच हो सकते हैं, जो हर तरह से एक कर्मचारी को सुरक्षित रूप से बचाते हैं।