Comprendere i rischi sismici negli edifici scolastici

I terreni sono caratterizzati da un'elevata resistenza agli urti, che possono essere utilizzati per la costruzione di strutture di sicurezza, come ad esempio le strutture di sicurezza, i sistemi di protezione e di protezione dei dati, i sistemi di protezione dei dati e le informazioni di sicurezza, i sistemi di protezione dei dati e le informazioni di sicurezza.

Principi chiave del design sismico-resisnte

Strutture flessibili e Dutility

La duttilità — la capacità di una struttura di deformare senza perdere forza — è critica. I telai di momento in acciaio, ad esempio, possono subire una deformazione plastica significativa sotto carico ciclico, assorbendo energia prima del fallimento. In palestre e auditori, i membri in acciaio altamente duttile sono preferiti su materiali fragili.

Fondazioni rinforzate

Le fondazioni profonde (pile o caissons) possono trasferire carichi attraverso strati di suolo instabili a strati di cuscinetti competenti. I cappucci di pilo e i raggi di grado devono essere collegati per creare una base rigida, impedendo l'insediamento differenziale. L'isolamento sismico spesso inizia alla fondazione: isolatori di base ( cuscinetti elastomeri o pendoli di attrito) decouple la sovrastruttura dal movimento terra, riducendo le accelerazioni trasmesse verso l'alto.

Sistemi di dissipazione energetica

Dispositivi di smorzamento supplementare, ammortizzatori viscosi, ammortizzatori di massa sintonizzati o ammortizzatori metallici, possono essere installati in strutture abrasate o tra pavimenti. In grandi auditori, più ammortizzatori possono essere nascosti all'interno di cavità a parete o sopra i soffitti. Questi dispositivi convertono l'energia cinetica in calore, riducendo la deriva e danni dettagliati.

Ridondazione strutturale

Per i ginnasio con tetti a lunga durata, le linee a travaglio ridondanti e i rivestimenti secondari impediscono il collasso progressivo. La continuità del rinforzo in acciaio in telai di cemento migliora anche la robustezza.

Sicurezza non strutturale

I componenti non strutturali rappresentano il rischio più elevato per gli occupanti: controsoffitti, luci, tabelloni, conchiglie acustiche, rigging teatrale e alzate a sedere devono essere ancorati o braciati. Il montaggio di oggetti a testa alta utilizzando fili diagonali o connessioni rigide secondo NFPA 13 e ASCE 7 capitolo 13 è obbligatorio.

Strategie di progettazione per i Ginnasio

Azione contro il tetto e il diaframma

I tetti di Gymnasium sono strutture di lunga durata che utilizzano trozze in acciaio, telai spaziali o archi glulami. Il diaframma del tetto – spesso ponte in metallo con topping in cemento o guaina in compensato – deve trasferire le forze laterali ai sistemi verticali di resistenza della forza laterale (LFRS).

Scelte di sistema laterali

  • I telai di sollevamento[[] (acciaio o cemento armato) forniscono interni aperti ma richiedono una accurata proporzione per limitare la deriva.
  • I telai eccentrici o concentrici presentano una maggiore rigidità, ma devono essere collocati a pareti perimetrali o all'interno di spazi chiusi; nelle palestre possono essere travestiti all'interno di murature murarie o dietro a sbiancheria.
  • Le pareti dei cervi[] (masoneria in cemento o rinforzata) sono economicamente efficienti ma ostruzionistiche – devono essere situate ai confini o ai nuclei di servizio.
  • I telai frenati a tenuta stagna[[ (BRBF) producono sia la tensione che la compressione, fornendo un'eccellente dissipazione di energia senza indurimento di forza.

Ancoraggio colonna

Le colonne che sostengono i tetti di ginnasio devono avere connessioni di base progettate per il sollevamento e il ribaltamento. I bulloni di ancoraggio devono essere incorporati abbastanza profondi da sviluppare la piena resistenza alla resa e i piedistalli dovrebbero avere sufficiente rinforzo di confinamento. In molti fallimenti, l'ancoraggio della colonna ha portato al collasso parziale.

Strategie di progettazione per Auditoriums

Il design dell'auditorium aggiunge complessità a causa di piani inclinati, mazzi di seduta (sedi fissi), sala da palcoscenico con alto proscenio e torri mosca. La torre mosca è una sovrastruttura che può essere più alta del tetto dell'auditorium, creando un'irregolarità morbida o verticale se non adeguatamente integrata.

Stage e Torre Volante

La torre mosca è essenzialmente un telaio alto e stretto con una faccia aperta (l'apertura del proscenio). Questa apertura crea una discontinuità diaframma. Il sistema laterale deve essere progettato per trasferire la trancia intorno all'apertura, spesso utilizzando pesanti capriate di acciaio o pareti di taglio in cemento sul lato e sul retro del palco. Gridiron, passerelle e punti di rigging devono essere sesticamente ancorati.

Posti letto

I montanti fissi a seduta sono spesso costruiti come lastre di cemento a piastre. Queste lastre devono essere legate al sistema laterale principale. Le giunture di espansione a gradini possono consentire un movimento indipendente. I posti a sedere inclinati possono creare forze di spinta che devono essere resistite da travi di cravatta o azione di diaframma. La guida ASCE sul design sismico delle prestazioni offre dettagliati.

Elementi acustici e architettonici

Pannelli acustici pesanti, soffitti nuvolosi e caratteristiche decorative devono essere singolarmente frenati o ancorati. I pannelli in tessuto leggero possono essere progettati per cadere in sicurezza, ma i soffitti sospesi rigidi (legno o gesso) richiedono clip sismiche e fili di bracing.

Sistemi di isolamento e smorzamento di base

L’isolamento di base è particolarmente efficace per gli auditorium dove le attrezzature delicate e i paesaggi sospesi sono sensibili all’accelerazione. I cuscinetti elastomerici (gomma di calpestio o ad alta umidità) posti sotto le colonne allungano il periodo dell’edificio, riducendo significativamente le accelerazioni spettrali. Tuttavia, l’isolamento di base richiede un piano di isolamento continuo sotto l’intera impronta, che può essere difficile per i posti a pendenza.

Regolare manutenzione e preparazione di emergenza

La corrosione delle connessioni in acciaio, la rottura del cemento, l'allentamento dei bulloni di ancoraggio, e l'accumulo di detriti sui diaframmi tutti riducono le prestazioni. Un programma di manutenzione completo dovrebbe includere l'ispezione annuale dei collegamenti critici, l'ancoraggio non strutturale e la piping di soppressione del fuoco (che può diventare rischi di proiettile).

Design e considerazioni sui costi basati sulle prestazioni

Il design tradizionale del codice-prescrittivo mira a proteggere la sicurezza della vita, ma può consentire danni significativi che rendono l'edificio inutilizzabile per mesi. Il design basato sulle prestazioni (PBD) consente ai proprietari di impostare obiettivi più elevati, come l'occupazione immediata anche dopo un terremoto di livello di progettazione.

Conclusioni

La progettazione di ginnasio e auditorium per scuole resistenti al sismico richiede un approccio multiforme che affronta i rischi strutturali, non strutturali e operativi. Applicando principi di ingegneria avanzati, sistemi laterali duttili, dissipazione dell’energia, isolamento di base e percorsi di carico ridondanti, gli architetti e gli ingegneri possono creare spazi che preservano la vita e la funzione durante i terremoti gravi.