I. יתרונות הליבה הסיסמיים של מבני פלדה
רכיבים ראשיים של מבני פלדה מאמצים קורות H- חמות-מגולגלות, עמודי קופסה מרותכים, צינורות עגולים וקורות פלדה. נהנים מהמאפיינים הטבועים של פלדה לרבות משיכות טובה, משקל עצמי קל- וחוזק גבוה, מבני פלדה מציגים יתרונות סיסמיים בולטים בהשוואה למבני בטון:
משקל עצמי קל-
עומס הבניין הכולל נמוך. פעולה סיסמית (כוח גזירה סיסמית) היא פרופורציונלית למשקל העצמי.- בתנאים זהים, מבני פלדה נושאים כוח סיסמי נמוך משמעותית ממבני בטון מזוין.
גמישות מעולה של פלדה
פלדה היא חומר אלסטופלסטי אידיאלי. הוא יכול להיכנס לשלב הפלסטי תחת רעידות אדמה חזקות כדי לספוג אנרגיה סיסמית, וכשל שביר ללא אזהרה מתרחש לעתים רחוקות.
הרכבה מתועשת ומפרקים ניתנים לשליטה
הרכיבים מיוצרים מראש במפעלים ומורכבים במקום. חיבורי קורות-מעוצבים כהלכה יכולים לממש את הפילוסופיה של "מפרקים חזקים, איברים חלשים" ו"עמודים חזקים, קורות חלשות" כדי ליצור מנגנון פיזור אנרגיה.
יכולת דפורמציה מבנית חזקה
כמות מסוימת של דפורמציה בין-קומות מותרת עם רזרבת דפורמציה מספקת, כך שקריסה כללית מיידית אינה סבירה.
פוטנציאל לשיקום רעידת אדמה- גבוה
רוב הנזקים לאחר-רעידת האדמה מתרכזים בחלקי פיזור- של אנרגיה מוגדרת מראש, כגון קצוות אלומה וחיזוקים. תיקון והחלפת רכיבים פחות קשים ממבני בטון.
תרחישים ישימים: מפעלים, בתי עופות, מחסנים, בנייני משרדים מרובי-קומות, מבני פלדה של מסגרת פורטל PEB גדולה-.
II. מאפיינים סיסמיים של מערכות מבניות ראשיות (נפוץ בהנדסה)
1. מבנה פלדה של מסגרת פורטל קלת משקל (בשימוש נרחב עבור בתי עופות ומחסנים)
צורה מבנית: משתנה-קטע H-עמודות מסגרת קשיחות + קורות מחודדות; בסיסי עמודים צירים או קשיחים; גג וקירות + לוחות סנדוויץ' בידוד תרמי ✅ יתרונות: משקל עצמי קל במיוחד- וכתוצאה מכך אפקט סיסמי נמוך; תצורה פשוטה ועלות חסכונית ⚠️ חולשות סיסמיות מרכזיות
בסיסי עמודים עם צירים מאומצים ברוב הפרויקטים בעלי יכולת חלשה לעמוד בפני מומנט כיפוף סיסמי אופקי; יש להשתמש בתכניות צירים טהורות בזהירות באזורים בעוצמה סיסמית גבוהה.
שינוי קשיחות פתאומי בקצוות קרן-משתנים נוטה לעורר אי יציבות מקומית תחת רעידות אדמה.
מערכת החיזוק (התגבור צולב) משמשת כקו ההגנה הסייסמי הראשון. חיזוקים חסרים או מרווחים מוגזמים מובילים בקלות לקשיחות רוחבית לא מספקת.
לוחות סנדוויץ' של המתחם הם לרוב איברים לא-נושאים-עומס ואינם יכולים לפעול כקירות סיסמיים כדי לעמוד בפני כוחות אופקיים.
יציבות ירודה-מה-מישור. יש להתקין סוככים ושלמים לברכיים כדי למנוע חוסר יציבות מקומית של אוגני הקורה.
עוצמה סיסמית ישימה: אזור קונבנציונלי 6 ואזור 7. נדרש חיזוק מיוחד על בסיסי עמודים וחיזוקים קשיחים רוחביים נוספים עבור אזור 8 ואיזור עוצמה סיסמית גבוהה יותר; יש לאמץ בסיסי עמודים קשיחים בעת הצורך.
2. מבנה מסגרת פלדה (מפעלים מרובים- ומבנים מקיפים)
אחידות-חתך H-עמודות חתך + H-קורות חתך עם קורה קשיחה-חיבורי עמודים עקרונות תכנון סיסמיים שיש לפעול לפיהם: קרן חזקה עמודה חלשה, מפרק חזק משותף חלש איבר חזק עיגון חלש איבר העברת כוח סיסמי נתיב העברת כוח סיסמי: רצפת לוח → קורת עמוד פלדה מתנתקת ← קורת עמוד פלדה אנרגיה סיסמית, מה שהופך אותה לאחת המערכות עם ביצועים סייסמיים מקיפים אופטימליים.
3. Concentrically Braced Frame / Excentrically Braced Frame
חיזוק צולב קונצנטרי: קשיחות גבוהה, מתאים לרעידות אדמה בינוניות וקלות. עם זאת, חיזוקים נוטים להתכווץ תחת דחיסה במהלך רעידות אדמה עם יכולת פיזור אנרגיה מוגבלת.
מסגרת משובצת בצורה אקסצנטרית: מצוידת בקורות קישור. אנרגיה סיסמית נספגת על ידי כניעה של אלומות קישור, מומלץ לאזורים בעוצמה סיסמית גבוהה.
III. מצבי כשל סיסמיים אופייניים של מבני פלדה
חבטות ושבר של חיזוקים (הנפוץ ביותר במפעלים קלים)
יחס רזה מופרז של חיזוקים צולבים גורם להתכווצות דחיסה בעומסים סיסמיים מחזוריים, אובדן קשיחות רוחבית ועלייה חדה של תזוזה רוחבית של הבניין.
כשל במשותף של קרן-עמודה
קריעה שבירה של ריתוכים מתרחשת לעתים קרובות במפרקים מרותכים מוקדמים. קודים נוכחיים דורשים ריתוך חריץ בקצה הקומות-, לשוניות-בריחה, ריתוך בדיקות אולטרסאונד או חלקי קורות מופחתים על מנת להזיז את צירי הפלסטיק כלפי חוץ.
כשל בבסיס העמודה
התנגדות הרמה וגזירה לא מספקת של בסיסי עמודים על צירים; ברגי עיגון לא מתאימים ופלטות בסיס דקות מדי מובילים להרמה והחלקה של בסיסי עמודים תחת רעידות אדמה, מה שמעורר ישירות התהפכות של מסגרות קשיחות.
רצף נזק סיסמי אופייני לבתי עופות ומחסנים של מסגרת פורטל: כשל בבסיס העמודה > כשל בחיזוק > אי יציבות כיפוף של חברים.
חוסר יציבות מקומית של רכיבים
יחס רוחב- מוגזם של אוגני קרן ועמודים/לוחות קורים גורם להתכווצות מקומית לאחר כניסה למצב פלסטי ואובדן כושר נשיאה.
אסונות משניים של מערכות מתחמים
ניתוק מחברים עבור לוחות סנדוויץ' ולוחות קיר, נופלים רכיבים לא- מבניים. למרות שהם אינם גורמים ישירות לקריסת המבנה הראשי, הם מביאים לסיכונים בטיחותיים.
IV. עקרונות בקרה מרכזיים לתכנון סיסמי (בהתאם לקוד GB 50011 לתכנון סיסמי של מבנים)
1. עיצוב קונספטואלי (עדיפות גבוהה יותר מחישוב מספרי)
אמצו פריסות מישוריות וגובה רגילות ככל האפשר כדי למנוע שינוי קשיחות פתאומי ואקסצנטריות המונית. מישורים קמורים-קעורים ורצפות מדורגות יגרמו להשפעות פיתול ולהחמיר נזק סיסמי.
ארגן מערכות מתנגדות לכוח לרוחב-מהימנה ומתמשך אופקי ואנכי (מסגרות / מסגרות).
הבהרת קווי הגנה סייסמיים: תעדוף איברים משניים (חסומים, קורות) כדי לפזר אנרגיה ולמנוע מעמודי מסגרת להניף ראשונים.
2. מגבלות פירוט עיקריות
יחס רזון: שליטה קפדנית על יחס הרזון של חיזוקים סיסמיים כדי למנוע התכווצות מוקדמת.
יחס רוחב-עובי צלחת: הגבל את יחס עובי הרוחב- של אוגנים וקורים של קורות ועמודי פלדה כדי להבטיח פיתוח פלסטי ללא חוסר יציבות מקומית.
דרישות מפרקים: עבור דרגות סיסמיות גבוהות, ריתוך פילה חד-צדדי אסור לשאת כוחות סיסמיים גדולים.
בסיסי עמודות: עבור אזור 7 ומעלה בעוצמה סיסמית, בצע אופטימיזציה של בסיסי עמודים עבור מסגרות פורטל; בסיסי עמודים קשיחים מומלצים למבנים חשובים.
3. נקודות מפתח של חישוב וניתוח
שיטות חישוב סייסמיות: שיטת גזירה בסיס שווה / שיטת ספקטרום תגובה; ניתוח היסטורי של-זמן ישלים עבור מבנים לא סדירים. מגבלות זווית סחיפה מבוקרת בין-סיפורים:
בנייני מסגרת פורטל קלים: מגבלת קוד 1/60
מסגרות פלדה מרובות-קומות: כ-1/250 תלוי בדרגה סיסמית
תזוזה מוגזמת מצביעה על נוקשות צידית לא מספקת, הדורשת חיזוקים צפופים וחלקי איברים מוגדלים. אפקט צימוד פיתול ייחשב כאשר מרכז המסה אינו עולה בקנה אחד עם מרכז הקשיחות. שיקול של עומס מת: לוחות סנדוויץ', ציוד ותקרות תלויות של מבני פלדה יכללו כולם בחישוב המסה להערכת כוח סיסמי.
V. הצעות סיסמיות מיוחדות לבתי עופות עם מסגרת פורטל / בתי עוף מפלדה (תסריטאים עסקיים תואמים)
הסברים מרכזיים המשלבים מאפיינים הנדסיים של עופות פלדה טרומיים:
לא ניתן לפשט את מערכת החיזוק באופן שרירותי
יש לסדר את חיזוקי הגג והעמודים כסט שלם ואין לוותר עליהם כדי לחסוך בצריכת פלדה. הפלטה מאמצת צינורות פלדה Q235B / Q355B או פלדות זווית.
בסיסי עמודים הם אזורים חלשים סיסמיים
בסיסי עמודים עם צירים עומדים בדרישות של אזור 6 ואזור 7 בפרויקטים רגילים. עבור אזורים סיסמיים של אזור 8: הגדל את כמות ברגי העיגון, עיבוי לוחות בסיס, הגדר מפתחות גזירה ואמץ בסיסי עמודים קשיחים אם התנאים מאפשרים זאת.
חיזוק עצמאי לציוד אוורור, תומכי רפידות קירור ומסבי מאווררים
מאווררים ורפידות קירור הם מסות נוספות שיוצרות כוחות אופקיים נוספים תחת רעידות אדמה כדי למנוע מחברים לקרוע לוחות קיר.
שליטה על יחס גובה-רוחב של בניין והימנע ממבנים ארוכים מדי
חיבורי התפשטות סיסמיים מומלצים לבניינים ארוכים מדי כדי להפחית מתח תרמי ולמתן השפעות פיתול סיסמיות.
בחירת חומרים
Q355B מומלץ לחברים ראשיים עם קשיחות השפעה מוסמכת. קטעי פלדה דקים-נמוכים יותר אסורים בהחלט. ריתוכים קריטיים יעמדו בדרישות הביצועים תחת טמפרטורה נמוכה ועומסים דינמיים.