Лучшие практики использования опалубки в сейсмически активных регионах для обеспечения безопасности

Понимание сейсмических рисков и режимов сбоев в работе форм

Сейсмично активные области представляют уникальные проблемы для безопасности строительства, особенно для временных конструкций, таких как опалубка. Во время землетрясения ускорения грунта вызывают инерционные силы на опалубочных узлах, которые редко учитываются в обычной конструкции. Основные режимы отказа включают в себя пристегивание вертикальных опор из-за бокового смещения, отказ сдвига при соединениях, опрокидывание форм стенок и обрушение опалубки плит, когда брекеты теряют несущую способность. Эти отказы могут возникать в течение нескольких секунд, часто без предупреждения, и могут вызвать каскадные отказы, которые угрожают рабочим и скомпрометируют частично завершенную конструкцию.

Статистические данные прошлых сейсмических событий показывают, что неправильно спроектированная или защищенная опалубка способствовала значительным травмам и задержкам. Например, землетрясение в Нортридже в 1994 году вызвало несколько обвалов опалубки в районе Лос-Анджелеса, потому что системы крепления были разработаны только для гравитационных нагрузок. Понимание этих механизмов отказа является первым шагом к смягчению. Дизайнеры должны учитывать не только пиковое ускорение земли (PGA), но и продолжительность тряски и потенциал для афтершоков, которые могут еще больше дестабилизировать уже скомпрометированные временные работы.

Проектирование для формоделия в сейсмических зонах

Комбинации нагрузки и требования к коду

Конструкция опалубки в сейсмически активных регионах должна включать комбинации сейсмической нагрузки, как указано местными строительными нормами, такими как Международный строительный кодекс (IBC) или ASCE 7. Стандартная комбинация нагрузки для опалубки включает мертвую нагрузку, живую нагрузку (строительные нагрузки) и сейсмическую нагрузку (E). Сейсмическая нагрузка рассчитывается с использованием коэффициента сейсмической реакции (Cs) и веса опалубки плюс вес мокрого бетона. В отличие от постоянных конструкций опалубка несет влажный бетон, который все еще текучий, что означает, что боковые силы могут вызывать эффекты выплескивания, которые усиливают нагрузку. Инженеры должны применять соответствующие факторы нагрузки и комбинировать их с факторами безопасности для временных работ.

Многие юрисдикции теперь требуют, чтобы опалубка для конструкций большей определенной высоты или в высоких сейсмических зонах подвергалась экспертной оценке лицензированным инженером-строителем. Например, в Калифорнийском строительном кодексе предписывается, что опалубка для зданий выше 75 футов в Сейсмическом дизайне категории D или выше должна быть проштампована профессиональным инженером. Несоблюдение может привести к стоп-ордерам и юридической ответственности.

Отбор материала для долговечности и прочности

Выбор материалов, которые сочетают прочность с пластичностью, имеет решающее значение. Традиционная опалубка древесины, будучи легкой, может не иметь необходимой пластичности и может непредсказуемо выходить из строя при циклической нагрузке. Системы опалубки стали предлагают более высокую прочность и пластичность, но должны быть правильно скошены, чтобы избежать локального пристегнутия. Алюминиевые системы обеспечивают хороший баланс легкости и прочности, но требуют тщательного внимания к деталям соединения. Полимерово-композитная опалубка появляется в качестве альтернативы, потому что она может поглощать энергию посредством упругой деформации без трещин, но ее долгосрочные характеристики при сейсмическом встряхивании все еще изучаются.

Независимо от материала, все опалубочные компоненты должны быть протестированы на ударопрочность и усталость при циклических нагрузках. Поставщики должны предоставить сертификаты, что их системы были протестированы на выдержку боковых нагрузок, эквивалентных по меньшей мере 1,5 проектной сейсмической силе. Стандарты опалубки OSHA требуют, чтобы опалубка была спроектирована так, чтобы противостоять всем нагрузкам, которые могут быть наложены во время строительства, включая сейсмические.

Системы сцепления и ассоциирования

Брастинг является наиболее важным элементом предотвращения коллапса опалубки при движении грунта. Используются два типа брекетов: горизонтальные брекеты, препятствующие сцеплению, и диагональные брекеты, которые сопротивляются боковому раскачиванию. В сейсмических зонах все брекеты должны быть спроектированы как механическое сопротивление соединениям, а не простым штифтовым соединениям. Застежки и регулируемые винтовые домкраты должны быть закреплены запорными гайками для предотвращения рыхления под вибрацией. При закреплении опалубки к земле должны использоваться анкеры расширения или эпоксидно-заставленные болты, которые способны противостоять как натяжению, так и сдвигу в нескольких направлениях. Для настенных форм галстуки должны быть разнесены ближе, чем в несейсмических зонах, чтобы обеспечить избыточность, если один стержень выходит из строя.

Часто упускаемая деталь - это крепление опалубки у основания колонн и стенок сдвига. Эти области испытывают самые высокие сейсмические требования во время строительства, потому что вертикальные элементы высоки и стройны. Использование кикерс и коленных брекетов в сочетании с непрерывным креплением может значительно улучшить стабильность. В руководстве Американского бетонного института по опалубке для бетона 347-14 содержатся подробные рекомендации по креплению в сейсмических районах.

Лучшие практики для безопасной формоформации в сейсмических зонах

Использование армированных и гибких систем материалов

Предпочтительны системы материалов, способные поглощать энергию за счет контролируемой деформации. Например, использование высокопрочных стальных форм с прорезными соединениями позволяет легко перемещаться без потери грузоподъемности. Другой подход заключается в использовании волоконно-укрепленных полимерных (ФРП) композитных форм, которые могут изгибаться при сейсмической нагрузке и возвращаться к форме после события. Однако любой выбранный материал должен быть совместим с типом используемого бетона и условиями отверждения. Всегда консультируйтесь с материальными данными для оценки сейсмических характеристик.

Защищайте все соединения и брекеты

Каждая точка соединения должна быть проверена на герметичность и правильную установку. Это включает болты, клинья, сцепления и зажимы. В сейсмических зонах обычно требуется две независимые системы крепления для каждого критического соединения (например, болт плюс штифт). Все брекеты должны быть прикреплены к конструкции или земле с использованием спроектированной крепления, а не полагаться на фрикционные или кольевые якоря. Регулярное крутение болтов после плановой проверки рекомендуется, особенно после любого сейсмического события выше пороговой величины (например, M3.0).

Дизайн сейсмической нагрузки с использованием локальных кодов

Проектирование сейсмической нагрузки означает нечто большее, чем просто добавление фактора безопасности. Оно включает в себя анализ опалубки как динамической системы. Моделирование конечных элементов может имитировать эффекты движения земли на опалубке-бетонной сборке. Некоторые современные программные инструменты, такие как те, которые используются для проектирования опорной башни, могут включать в себя спектры сейсмического отклика. В конструкции также следует учитывать возможность повторных толчков, которые могут произойти, когда бетон все еще отверждается, и опалубка все еще находится на месте. В таких случаях влажный бетон может иметь эффект демпфирования, но опалубка все еще должна выдерживать потенциальные боковые ускорения.

Местные строительные нормы часто ссылаются на конкретные сейсмические карты и коэффициенты. Например, в Японии Закон о строительных нормах требует, чтобы опалубка была спроектирована для боковой силы, равной 0,3 общей массы опалубки и мокрого бетона. В Новой Зеландии стандарт NZS 3101 включает конкретные положения для временных работ в высоких сейсмических зонах. Международные проекты должны использовать код принимающей страны или эквивалентный стандарт, такой как UBC или Еврокод.

Реализуйте интенсивный шоринг и подкуп

Шорные системы должны быть рассчитаны на сопротивление как вертикальным, так и боковым нагрузкам. Рекомендуется наличие сверхпрочных шорных башен с крестово-диагональными брекетами. Для увеличения избыточности расстояние между берегами должно быть уменьшено по сравнению с несейсмическими условиями. Дополнительно, шоринг должен быть связан сверху и снизу горизонтальным брекетом для создания жесткой диафрагмы. Это не позволяет отдельным берегам при тряске выскакивать из плоскости. Для вертикальной опалубки (стенных форм) необходимо использование стоек или стойок, которые закреплены в обеих осях.

Во время бетонного залива система стрижки испытывает динамические силы от самого процесса размещения. В сейсмических зонах эти силы еще более критичны, поскольку они добавляются к сдвигу основания. Насосный бетон может создавать вибрации, имитирующие сейсмическую нагрузку. Поэтому скорости заливки следует контролировать и контролировать, чтобы избежать перегрузки стрижки во время реального сейсмического события.

Планирование строительных работ, чтобы избежать сейсмических периодов

Хотя невозможно с уверенностью предсказать землетрясения, руководители строительства могут использовать исторические сейсмические данные для выявления периодов более высокой активности. В регионах с известными сезонными или циклическими сейсмическими моделями (например, повышенная активность после крупных тектонических событий) критические опалубочные работы должны быть запланированы в течение исторически более спокойных месяцев. Это не означает полного избегания активных зон разломов, а скорее планирование сроков деятельности с высоким риском, таких как установка опор и размещение бетона, чтобы совпасть с периодами, когда послешоковые толчки наименее вероятны. Системы мониторинга землетрясений в режиме реального времени могут предоставлять оповещения, чтобы работа могла быть приостановлена, если начинается сейсмический рой.

Проведение регулярных и послесобытийных проверок

Инспекции должны быть частыми и систематическими. Ответственное лицо должно ежедневно проверять опалубку до бетонного размещения и после любого события, которое может поставить под угрозу стабильность, включая сильные ветры или незначительные сейсмические толчки. Контрольный перечень проверки должен включать визуальные проверки соединений, брекетов, галстуков и крепления основания. После землетрясения любой величины все опалубки должны быть повреждены до тех пор, пока не будет доказано обратное. Перед возобновлением работы следует провести формальный осмотр квалифицированным инженером. Руководящие принципы NIOSH рекомендуют, чтобы после событийные проверки следовали определенному протоколу, включая документацию о любых перемещениях или деформациях.

Рабочие поезда по протоколам сейсмической безопасности

Обучение, пожалуй, самая экономичная мера безопасности. Рабочих необходимо обучать распознаванию признаков нестабильности опалубки, таких как провисающие брекеты, рыхлые соединения или необычные шумы во время тряски. Они должны знать маршруты эвакуации и точки ралли. Во время землетрясения рабочих следует обучать немедленно останавливать то, что они делают, удаляться от опалубки и избегать вертикальных структурных элементов, которые могут рухнуть. Регулярные учения, включая моделируемые сценарии землетрясений, помогают закрепить эти реакции. Кроме того, рабочих следует учить тому, как быстро обезопасить рыхлые материалы и инструменты перед эвакуацией, поскольку летающий мусор является серьезной опасностью.

Готовность к чрезвычайным ситуациям и реагирование

Разработка специального плана действий в чрезвычайных ситуациях

Каждая строительная площадка в сейсмически активном регионе должна иметь письменный план действий в чрезвычайных ситуациях, который охватывает сценарии землетрясений.

Планы должны пересматриваться ежеквартально и после любого значительного сейсмического события. Их необходимо отрабатывать с помощью буров, имитирующих реалистичные условия, такие как перебои с подачей электроэнергии и блокированные выходы. Все работники должны быть знакомы с планом до начала работ на месте.

Немедленные действия во время землетрясения

При землетрясении рабочие должны выполнить следующую последовательность:

  1. [[ФлТ:0]]Бросайте, покрывайте и удерживайте [[ФлТ:1]], если тряска сильна и убежать невозможно.
  2. Отойдите от опалубки, кранов и материалов , которые могут упасть.
  3. Эвакуируйтесь в назначенный пункт сборки с использованием установленных маршрутов.
  4. Учет всех сотрудников с использованием штатных расписаний и систем дружков.
  5. Не возвращайтесь к работе до тех пор, пока не будет проведена проверка и очистка сайта от квалифицированного лица.

Менеджеры должны иметь контрольный список для отключения коммунальных услуг, отключения оборудования и защиты опасных материалов.

Оценка и восстановление после землетрясения

После прохождения непосредственной опасности требуется тщательная оценка. Форменный бланк необходимо осмотреть на предмет:

Любая опалубка, которая показывает признаки повреждения, должна быть демонтирована и заменена или усилена до возобновления работы. В некоторых случаях бетон может быть еще влажным; если опалубка повреждена, бетон также может потребоваться удалить. Инженер-строитель должен рассмотреть условия по мере их сборки. Письменный отчет о событии, включая оценку ущерба и предпринятые действия, должен быть подан для целей страхования и регулирования.

Соблюдение кодекса и стандартов

Соблюдение признанных стандартов не является обязательным. Ниже приводятся ключевые ссылки на опалубку в сейсмических регионах:

Многие местные юрисдикции также имеют дополнительные требования, поэтому важно проконсультироваться со строительным отделом на ранней стадии планирования. Несоблюдение может привести к штрафам, задержкам и ответственности за травмы или смертельные случаи.

Обучение и сертификация персонала

Все работники, участвующие в монтаже опалубки и использовании, должны пройти сертифицированное обучение, ориентированное на сейсмическую безопасность.

Обучение должно обновляться ежегодно или всякий раз, когда вводятся новые системы опалубки. Записи об обучении должны вестись на месте и быть доступны для рассмотрения регулирующими органами.

Заключение

Внедрение передового опыта опалубки в сейсмически активных регионах — не разовая задача, а непрерывный процесс планирования, проектирования, инспекции, обучения и готовности к чрезвычайным ситуациям. Интегрируя с самого начала в проектирование соображения сейсмической нагрузки, используя проходимые материалы и надежные системы крепления, проводя регулярные проверки и готовя рабочих реалистичными дрельными установками, строительные бригады могут значительно снизить риски обрушения опалубки во время землетрясений. Сочетание инженерной строгости и эксплуатационной дисциплины создает более безопасную среду для рабочих и защищает структурную целостность проекта. Инвестирование в эти меры приносит дивиденды в предотвращении травм, непрерывности проекта и душевном спокойствии.