Руководство по проектированию сейсмостойких неконструктивных элементов

Когда мы думаем о сейсмостойких зданиях, наши мысли обычно сосредоточены на структурных элементах - стальных балки, бетонные колонны и системы фундамента, которые поддерживают здания. an often-overlooked aspect of seismic safety lies in what engineers call "non-structural components"—the elements that don't support a building's weight but can become deadly hazards when earthquakes strike.

Землетрясение в Нортридже в Калифорнии в 1994 году преподносило серьезный урок: хотя повреждения сооружений были значительными, 80-90% потерь зданий были вызваны неструктурными неисправностями.Десять критических больниц в пострадавшем районе были вынуждены временно закрыться из-за проблем, таких как утечка воды., разбитое стекло, падающие светильники и неисправные аварийные системы питания, что серьезно затрудняет медицинскую помощь после катастрофы.

Эта катастрофа продемонстрировала, что сейсмическое проектирование неструктурных компонентов - это не опциональная "приятная" инженерия, это вопрос жизни и смерти.

Американское общество инженеров-строителей (ASCE) определяет неструктурные компоненты в ASCE 7 Глава 13 как постоянно прикрепленные элементы здания, которые не несут структурных нагрузок.

• Архитектурные компоненты:Потолки, перегородки, осветительные приборы, облицовка
• Механические системы:Оборудование HVAC, трубопроводы, канализация
• Электрические системы:Генераторы, выключатели, провода
• Водопроводные системы:Водонагреватели, распределительные трубы

ASCE 7 вводит несколько критических концепций для неструктурного сейсмического проектирования:

• Компонент:Само оборудование или элемент утилиты (например, воздухообменник, насос)
• Поддержка:Способ передачи нагрузки компонентов на конструкцию (подкрепления, вешалки)
• Приложение:Способ физического соединения (шнуры, сварки)
• Фактор значимости (Ip):Мультипликатор, отражающий критичность компонента, более высокие значения для систем безопасности жизни, таких как больничное оборудование

ASCE 7-10 Раздел 13.2.1 требует сейсмического проектирования архитектурных элементов.

• Если потолок не закреплен, он может обрушиться и перекрыть пути спасения.
• Падающие светильники становятся смертоносными снарядами
• Наполнение книжных полок может стать ловушкой для тех, кто находится на них
• Разбитое стекло от стен занавесок создает опасные мусорные отходы

В разделе 13.5 приведены сейсмические коэффициенты для проектирования надлежащих систем опоры на основе:

• Масса и размеры компонента
• Высота крепления над полом
• Строительство сейсмической зоны

Для больниц и других критически важных объектов поддержание механической/электрической функции после землетрясения имеет жизненно важное значение.

• Оборудование HVAC:Требует изоляции основания или сдержанной установки
• Системы трубопроводов:Нужны гибкие соединения и сейсмические опоры.
• Электрические приборы:Должны сопротивляться наклонам и поддерживать связи.
• Аварийное питание:Генераторы требуют специальной сейсмической установки

ASCE 7 устанавливает четкие правила, когда требуется сейсмическое укрепление:

• Компоненты массой > 400 фунтов (181 кг)
• Оборудование с центрами тяжести > 4 фута (1,2 м) над полом
• Специальные требования к электрическим проводам и трубопроводам

Стандарт допускает ограниченные исключения, такие как:

• Трубы малого диаметра с вешалками длиной < 12 дюймов
• Системы поддержки легкого веса (< 10 фунтов/фут)

Правильная сейсмическая конструкция неструктурных компонентов требует:

• Понимание требований ASCE 7 главы 13
• Координация между архитектурными и инженерными дисциплинами
• Рассмотрение потребностей в функциональных возможностях после землетрясения
• Внедрение надлежащих деталей подкрепления во время строительства

Как показало землетрясение в Нортридже, пренебрежение этими "вторичными" элементами может иметь первостепенные последствия для безопасности жизни и функциональности здания.Нет неважных деталей, только возможности спасти жизни благодаря продуманному дизайну..