Небоскреб, аутригеры и самолет | Лахта Центр

Сегодня аутригерная технология дает возможность архитекторам проектировать устойчивые небоскребы разнообразных форм.

Аутригерные этажи помогают распределять нагрузку между ядром и колоннами. Даже если башня окажется подвержена одномоментному деструктивному воздействию (удар самолета) — последствия должны быть сведены к минимуму.

На практике это означает, что даже если в 462-метровом петербургском небоскребе Лахта Центр будет разрушена часть периметральных колонн, аутригеры распределят нагрузку на оставшиеся элементы устойчивости.

Допущение «если в башню влетит самолет» после трагедии 9/11 стало обязательным при проектировании всех небоскребов.

Аналогичная схема работы аутригеров при урагане или стандартном ветре: распределяют нагрузку и затем гасят ее.

Аутригерные системы могут быть горизонтальными, диагональными, двухэтажными или без опоясывающих ферм или вертикальных связей. Конструкция для каждого высотного здания уникальна, а в зависимости от расположения по высоте – может быть разной в пределах одного объекта.

Внутреннее устройство горизонтального композитного аутригера Лахта Центра. Высота фермы два этажа здания — 8.4 метра

Зачем это надо?

Конструктивно аутригеры выполняют несколько функций сразу: увеличение изгибной жесткости здания, устойчивость к ветровым нагрузкам, противодействие прогрессирующему обрушению.

Что такое прогрессирующее обрушение?

Вытащите одну карту из карточного домика: разрушилась одна конструкция, отвечающая за устойчивость — посыпались все остальные. Обрушение нарастает в геометрической прогрессии.

Вот так, например:

Конструкции, препятствующие прогрессивному обрушению, – одно из обязательных требований после событий 9/11.

Центральное ядро может обеспечить достаточное сопротивление опрокидывающему моменту и препятствует «дрейфу» здания. Вопрос о введении в несущую структуру аутригеров рассматривается, если в здании более 40 этажей.

Аутригерные уровни Лахта Центра

Итак, ветер будет вызывать ускорения на самом верху здания. Чтобы при этих ускорениях люди ощущали себя комфортно, находясь в башне, колебания-частоты нужно контролировать.

— Как это делать наилучшим способом, определяется после продувки всего здания в аэродинамической трубе, — рассказывает Сергей Никифоров, главный инженер Лахта Центра. — Когда происходит такое испытание, появляются самые надежные данные по давлению ветра на фасад, а из этого уже определяется, какие колебания и частоты возникают, как считать устойчивость здания, как крепить фасад. Собрав все эти неизвестные воедино, а ветер – это функция всех этих неизвестных, мы пришли к решению, как сделать оптимальные конструкции. Изюминка всего процесса именно в том, как сделать всё рационально и оптимально, без излишнего увеличения и утолщения конструкций, чтобы места хватило и инженерному оборудованию, и людям.

На основании данных аэродинамических испытаний, принято решение по аутригерным элементам системы устойчивости башни.

В небоскребе Лахта Центра – четыре аутригерных этажа и пятый, нетипичный аутригер сконструирован в виде полутораметровой железобетонной плиты на 82-м этаже.

Схема расположения аутригерных уровней в Лахта Центре

С учетом скрученности формы Лахта Центра и поворота здания на 89 градусов, возведение аутригерных этажей — ответственный этап и кропотливая работа, сравнимая с изготовлением фундамента.

При последующей эксплуатации здания аутригерные этажи станут техническими. На них разместится оборудование и узлы коммуникаций.

Аутригерные этажи «Лахта центра»

Благодаря описанным конструктивным особенностям, у башни минимальная, по сравнению с многими другими небоскребами, амплитуда горизонтальных колебаний.

Максимальное отклонение под воздействием «среднестатистического» петербургского ветра на уровне обзорной площадки составит 27 см. Эта величина практически не ощутима. Например, обитатели башни «Федерация» не замечают отклонений, величина которых составляет до 46 см по вершине.

Что касается более экстремальных случаев, то, согласно исследованиям, пиковые ветровые нагрузки на небоскреб составят около 500 паскалей. Ветер такой силы в Лахте ждут раз в 5 лет. Это соответствует скорости ветра около 30 м/с. Для сравнения — примерно в таком темпе прошел по городу ураган «Святой Иуда» в 2013 году.

Фото by Anatoly Pavlovich https://www.instagram.com/p/BmfOlPJAdxQ/

И еще один важный показатель. Благодаря введению в систему устойчивости башни аутригерных поясов, небоскреб сможет выдерживать землетрясения силой до 6 баллов. Этого вполне достаточно: для Петербурга проявления сейсмической активности редки — за всю историю существования города их было менее 10, сила толчков не превышала 2-3 баллов по Рихтеру.

Другие подробности о строительстве небоскреба Лахта Центр в Санкт-Петербурге – в материалах нашего канала. Подписывайтесь! Читайте!

Может ли небоскреб сдуть ветром? / Блог компании Лахта Центр / Хабр

Пару дней назад на улицах города… (Фото отсюда)

А может ли таким ветром сдуть небоскреб? А каким может? Давайте разбираться — конечно, на примере возводимого в Северной столице «Лахта центра».

Строительная климатология. Задача про ветер

Ветер – одна из важных составляющих плохой репутации петербургского климата. Принято считать, что в городе на Неве всегда «холодно и дует». Но, будем откровенны – если взять ветер отдельно, без дружеской компании в виде влажности, холода и изменчивости погоды, то сам по себе он не выбивается за рамки довольно средних по стране значений. Даже так: в России немало мест, где дует куда сильнее.

Карта значений ветрового давления по разным регионам России (источник)

Конечно, в случае Петербурга есть разница, в каком районе города находится сооружение. Самые ветреные районы – прилегающие к Финскому заливу. Разница в скорости ветра может составлять 3-4 и более м/с, разумеется, в пользу побережья.

Прототип фольклора на тему В.О. – ветроуказатель штата Вайоминг, что однако не делает локальный ремейк шутки менее популярным среди тех, кто знает об островной жизни не понаслышке.

«Лахта центр» расположится как раз в таком «ветреном» Приморском районе – на берегу гавани, в излюбленном месте кайтеров и сочувствующих, которым, как известно, чем сильнее дует – тем лучше летает.
Но даже такой, «усиленный» ветер неспособен причинить вред башне. Зато он может доставить неудобства находящимся на ее верхних этажах, вызвав вполне ощутимые колебания.

Ответ проектировщиков «Лахта центра» на этот климатический вызов – современная конструкция устойчивости небоскреба: аутригеры + ядро + внешние колонны. Она же убережет башню и от более экстремальных случаев «горизонтального» воздействия.

Реакция системы устойчивости небоскребов на контактную горизонтальную нагрузку (ветровое воздействие, удар)

Что такое аутригеры в небоскребе?

Вертикальная конструкция – это ядро башни, а горизонтальные элементы — аутригеры.

Эта схема впервые опробована в Азии – регионе небоскребов и повышенной сейсмической активности.

Качающиеся небоскребы в Токио — не редкость.

Сегодня аутригерная технология дает возможность архитекторам проектировать устойчивые небоскребы разнообразных форм.

В чем суть?

Допущение «если в башню влетит самолет» после трагедии 9/11 стало обязательным при проектировании всех небоскребов и отразилось в изменениях в техрегламенты на проектирование и строительство сверхвысотных сооружений.

Аутригерные системы могут быть горизонтальными, диагональными, двухэтажными или без опоясывающих ферм или вертикальных связей. Конструкция для каждого высотного здания уникальна, а в зависимости от расположения по высоте – может быть разной в пределах одного объекта.

Внутреннее устройство горизонтального композитного аутригера «Лахта центра». Высота фермы два этажа здания — 8.4 метра

Зачем это надо?

Что такое прогрессирующее обрушение?

Механизм демонстрирует выдергивание карты из карточного домика: разрушилась одна конструкция, отвечающая за устойчивость — посыпались все остальные. Обрушение нарастает в геометрической прогрессии.

Конструкции, препятствующие прогрессивному обрушению, – одно из обязательных требований после событий 9/11 (imgur.com)

Центральное ядро может обеспечить достаточное сопротивление опрокидывающему моменту и препятствует «дрейфу» здания. Вопрос о введении в несущую структуру аутригеров рассматривается, если в здании более 40 этажей.

Аутригерные уровни «Лахта центра»

— Как это делать наилучшим способом, определяется после продувки всего здания в аэродинамической трубе, — рассказывает Сергей Никифоров, главный инженер «Лахта центра». — Когда происходит такое испытание, появляются самые надежные данные по давлению ветра на фасад, а из этого уже определяется, какие колебания и частоты возникают, как считать устойчивость здания, как крепить фасад. Собрав все эти неизвестные воедино, а ветер – это функция всех этих неизвестных, мы пришли к решению, как сделать оптимальные конструкции. Изюминка всего процесса именно в том, как сделать всё рационально и оптимально, без излишнего увеличения и утолщения конструкций, чтобы места хватило и инженерному оборудованию, и людям.

Схема расположения аутригерных уровней в «Лахта центра»

С учетом скрученности формы «Лахта центра» и поворота здания на 89 градусов, возведение аутригерных этажей — ответственный этап и кропотливая работа, сравнимая с изготовлением фундамента. При последующей эксплуатации здания аутригерные этажи станут техническими. На них разместится оборудование и узлы коммуникаций.

Аутригерные этажи «Лахта центра»

Благодаря описанным конструктивным особенностям, у башни будет минимальная, по сравнению с многими другими небоскребами, амплитуда горизонтальных колебаний. Максимальное отклонение под воздействием «среднестатистического» петербургского ветра на уровне обзорной площадки составит 27 см. Эта величина практически не ощутима. Например, обитатели башни «Федерация» не замечают отклонений, величина которых составляет до 46 см. по вершине.

Что касается более экстремальных случаев, то, согласно исследованиям, пиковые ветровые нагрузки на небоскреб составят около 500 паскалей. Ветер такой силы в Лахте ждут раз в 5 лет. Это соответствует скорости ветра около 30 м/с. Для сравнения — примерно в таком темпе прошел по городу ураган «Святой Иуда» в 2013 году.

И еще один важный показатель. Благодаря введению в систему устойчивости башни аутригерных поясов, небоскреб сможет выдерживать землетрясения силой до 6 баллов. Этого вполне достаточно: для Петербурга проявления сейсмической активности редки — за всю историю существования города их было менее 10, сила толчков не превышала 2-3 баллов по Рихтеру.

Чтобы пешеходов не сдувало

Классический пример «трубы» — подворотня, или узкий проход между домами. Иногда «аналог» может образоваться из-за неудачного взаимного расположения высотных зданий.

Чтобы не было дискомфорта для пешеходов, ветровой анализ делается в самом начале строительства.

Фрагмент аэродинамических испытаний макета «Лахта центра» в Новосибирске (видео ускорено).
Макет снабжен датчиками. Платформа с моделью башни вращается, «ветер» при этом дует с одной стороны. Специалист обдувает «башню», выявляя наихудшее положение макета относительно «ветра». Еще одна продувка башни прошла в Канаде.

— Когда скорость продувки известна, то уже решают – отодвинуть здания друг от друга или форму-профиль зданий менять, — поясняет Сергей Никифоров. — Подобное упражнение было сделано и у нас, в самом начале. В итоге, одно здание было немного отодвинуто от другого, чтобы создать зону комфорта при вихревых порывах ветра.

—

Видео по теме. Демпфер — альтернатива аутригерам

ГОРПРОЕКТ — Комплекс «Федерация»

КОМПЛЕКС

Общая площадь помещений комплекса около 443 000 кв.м. В «Федерации» размещены офисы и апартаменты. Стилобат представляет собой 6-этажный атриум офисами и торговой галерей.

Комплекс «Федерация» — обладатель престижных наград, среди которых победа в международной премии European Property Awards в номинации «Лучший многофункциональный комплекс» и приз в конкурсе правительства Москвы за лучший реализованный проект в области строительства.

БАШНЯ «ЗАПАД»

Аутригерные этажи дают зданию дополнительную устойчивость

Основанием для комплекса «Федерация» является фундамент, в основу которого положена массивная бетонная плита. Устойчивость обоих зданий обеспечивается за счёт мощного бетонного ядра, имеющего в основании стены 1,4 метра, а также 25 периметральных колонн, пронизывающих обе башни от фундамента до верхнего этажа. Каждая колонна в основании составляет 2 м х 1,4 м.

Через каждые 25-30 этажей в небоскрёбах комплекса «Федерация» расположены аутригерные этажи, которые выполнены из высокопрочных стальных конструкций.

ЛИФТЫ

В Башне «Федерация» впервые в России установлены лифтовые системы «twin»: эта технология позволяет использовать две кабины скоростных лифтов в одной шахте. Кабины двигаются независимо друг от друга и имеют разные скорости: нижняя – 6 м/с, верхняя – 8 м/с.

В стилобате «Федерации» установлены одни из самых необычных лифтов в мире. Эти уникальные наклонные лифты со стеклянными стенками, передвигающиеся под углом в 10 градусов.

Благодарим за фотоматериал: Mos.ru, Дмитрий Чистопрудов, Christian Wiediger

Факты о проекте

63надземных этажа

5подземных этажей

242 мвысота башни «Запад»

143 000 м²общая площадь комплекса

6этажей стилобата

10°угол передвижения лифтов в стилобате

8 м/с скорость лифтов

Вестник Иркутского государственного технического университета

2015 / Номер 10(105) 2015 [ Строительство и архитектура ]

Строительные конструкции должны обладать достаточной степенью надежности не только при действии эксплуатационных нагрузок, но и при возникновении чрезвычайных ситуаций. В статье рассматриваются методы обеспечения устойчивости монолитных каркасных зданий к прогрессирующему разрушению (ПР): а) допущение значительных пластических деформаций, при которых происходит раздробление бетона сжатых зон перекрытия в наиболее напряженных сечениях, б) устройство усиленных этажей (называемых также «аутригерными», «связевыми»), дискретно расположенных по высоте здания и обладающих значительной жесткостью. Представлен сравнительный анализ этих способов по результатам расчета 45-этажного каркасного здания с усиленными этажами и без них при разрушении колонны первого этажа.

Ключевые слова:

усиленные этажи,аутригерные этажи,связевые этажи,прогрессирующее разрушение,устойчивость здания,reinforced floors,outrigger systems,braced framing,progressive collapse,building collapse resistance

Авторы:

• Домарова Екатерина Владимировна

Библиографический список:

1. Алмазов В.О. Проблемы прогрессирующего разрушения // Строительство и реконструкция. 2014. № 6 (56). С. 3-10.
2. Алмазов В.О., Климов А.Н. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния конструкций высотного здания // Вестник МГСУ. 2013. № 10. С. 102-109.
3. Алмазов В.О., Плотников А.И., Расторгуев Б.С. Проблемы сопротивления зданий прогрессирующему разрушению // Вестник МГСУ. 2011. № 2-1. С. 16-20.
4. Расторгуев Б.С. Методы расчета зданий на устойчивость против прогрессирующего разрушения // Вестник Отделения строительных наук Российской академии архитектуры и строительных наук. 2009. Т. 1. № 13. С. 15.
5. Расторгуев Б.С. Обеспечение живучести зданий при особых динамических воздействиях // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2003. № 4. С. 45-48.
6. Расторгуев Б.С., Плотников А.И. Расчет несущих конструкций монолитных железобетонных зданий на прогрессирующее разрушение с учетом динамических эффектов // Сборник научных трудов Института строительства и архитектуры МГСУ/ Московский Государственный строительный университет. М., 2008. Вып. 1. С. 68-75.
7. Рекомендации по защите монолитных жилых зданий от прогрессирующего обрушения. М.: ГУП НИАЦ. 2005. 24 с.
8. Современное высотное строительство: монография. М.: ГУП «ИТЦ Москомархитектуры», 2007. 440 с.
9. Тамразян А.Г., Филимонова Е.А. Рациональное распределение жесткости плит по высоте здания с учетом работы перекрытия на сдвиг // Вестник МГСУ. 2013. № 11. С. 84-90.
10. Хи Сун Чой, Гоман Хо, Леонард Джосеф, Невилл Матиас. Проектирование аутригерных систем // Высотные здания. 2013. № 6. С. 102-109.
11. Rob Smith, Michael Willford. Damped outriggers for tall buildings // The Arup Jour-nal. 2008. № 3. P. 15-21.
12. K.S. Sathyanarayanan, A. Vijay, S. Balachandar. Feasibility Studies on the Use of Outrigger System for RC Core Frames [Электронный ресурс] // Original Research Articles. URL: http://www.omicsonline.com/open-access/feasibility-studies-on-the-use-of-outrigger-system-for-rc-core-frames-2277-1891.1000114.pdf

Файлы:

Анализ исследований прогрессирующего обрушения высотных зданий

Анализ исследований прогрессирующего обрушения высотных зданий

Г.М. Кравченко, Е.В. Труфанова, Д.С. Костенко Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону

Аннотация: В работе рассмотрена проблема оценки устойчивости высотных зданий к прогрессирующему обрушению. Выполнен анализ существующих методик по расчету каркаса здания на прогрессирующее обрушение. Даны рекомендации по повышению несущей способности железобетонных элементов каркаса при аварийных воздействиях. Предложено имитационное моделирование аварийного воздействия с использованием метода конечных элементов при расчете каркаса здания на прогрессирующее обрушение; моделирование и исследование напряженно-деформированного состояния отдельных элементов каркаса здания на действие взрывной нагрузки; моделирование и исследование устойчивости к прогрессирующему обрушению каркаса высотного здания; разработка конструктивных решений по повышению устойчивости к прогрессирующему обрушению. Ключевые слова: прогрессирующее обрушение, аварийное воздействие, метод конечных элементов, моделирование каркаса здания, напряженно-деформированное состояние.

Проблема оценки несущих конструкций здания при аварийных воздействиях чрезвычайно актуальна в связи с участившимися случаями взрывов бытового газа, наезда транспортных средств на конструкции зданий и сооружений, техногенных катастроф, террористических актов. В настоящее время при расчете каркаса здания на прогрессирующее обрушение применяется методика удаления наиболее нагруженной колонны первого этажа. Однако, существующие методики по расчету зданий на прогрессирующее обрушение вызывают множество споров.

Согласно статье 7 (Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений») строительные конструкции зданий и сооружений должны обладать такой прочностью и устойчивостью, чтобы при разрушении отдельных несущих конструкций или их частей не возникало угрозы причинения вреда здоровью людей; согласно статье 16, п. 6 при проектировании здания или сооружения повышенного уровня ответственности должна быть учтена ситуация, являющаяся важной с точки зрения последствий достижения предельных

состояний, которые могут возникнуть при этой ситуации, в том числе возникшей в связи со взрывом, столкновением с транспортным средством, пожаром, а также непосредственно после отказа одной из несущих строительных конструкций.

Одним из способов повышения устойчивости зданий к прогрессирующему обрушению является обеспечение взаимосвязи элементов каркаса здания. Известен патент на связевой каркас здания [1], который содержит балки (ригели) в одном направлении, распорки – в другом, и связи. Распорки выполняют решетчатыми с параллельными поясами и крепят к колоннам по поясам шарнирно. Между распорками устанавливают решетчатые стойки с параллельными поясами с зазором от колонн и крепят к ним в нескольких узлах по высоте этажей и к распоркам по поясам шарнирно, а связевые раскосы между распорками и стойками крепят к распоркам в любом узле, кроме соседнего с колонной. Недостатками данной конструкции является малая горизонтальная жесткость, трудоемкость в изготовлении, транспортировке и монтаже, высокий расход металла.

Обеспечение взаимосвязи элементов каркаса здания возможно путем устройства аутригерных этажей. Известна конструкция аутригера с прямоугольными вырезами по периметру этажа [2], однако, существенные зоны концентрации напряжений приводят к появлению вертикальных трещин при эксплуатации сооружения.

В.И. Травуш [3] описывает конструкцию аутригерного этажа, который представляет собой сочетание опоясывающей фермы, располагаемой по наружным колоннам, и вертикальных связей, соединяющих ферму с центральным ядром. В статье также упоминаются варианты двухэтажных аутригерных этажей и аутригеров без опоясывающих ферм и вертикальных связей.

В работе Алмазова В.О. [4] рассматриваются меры по противодействию прогрессирующему разрушению. В частности, выполнен анализ напряженно-деформированного состояния каркаса многоэтажного здания при удалении угловой, крайней и промежуточной колонны. Исследования многоэтажного рамного каркаса показали, что при этажности более 10-11 этажей существенно меняется величина нагрузки, приходящаяся на ригель над удаляемой колонной. При этом наблюдалось, что все ригели работают приблизительно одинаково. При исследовании высотного здания после удаления средней колонны в конечно-элементной модели, момент в ригеле над удаленной колонной увеличивается в 3,75 раза по сравнению с моментом в ригеле одноэтажной рамы. При этом, момент в ригеле над колонной, смежной с удаленной, увеличивается в 2,9 раза. В качестве решения проблемы прогрессирующего обрушения строительных объектов используются связевые этажи, работающие по «мостовой схеме». При выполнении каждого 5-го этажа как связевого, после удаления средней колонны модели момент в ригеле над удаленной колонной увеличивается в 1,34 раза по сравнению с ригелем одноэтажной рамы. Момент в ригеле над смежной с удаляемой колонной увеличивается в 1,65 раза. Устройство аутригерных этажей является эффективным методом обеспечения сопротивления прогрессирующему обрушению. Примером применения аутригерных этажей являются здания московского «Сити», в которых 5-10 этажные рамные блоки располагаются над связевым этажом.

Алмазов В.О., Плотников А.И. и Расторгуев Б.С. [5] предлагают три варианта требований и, соответственно, три варианта решения проблемы прогрессирующего разрушения:

– после аварийного воздействия здание или сооружение получает повреждения только в пределах зоны его действия;

– после аварийного воздействия здание (сооружение) становится непригодным для дальнейшей эксплуатации, но сохраняет несущую способность;

– после аварийного воздействия здание (сооружение) становится непригодным для дальнейшей эксплуатации и сохраняет свою форму в такой степени, что находящиеся в нем люди могут безопасно эвакуироваться. Для предотвращения распространения локального разрушения и превращения его в глобальное, авторы, как один из методов, предлагают «расчетно-конструктивные «ответы» на возможные повреждения».

Особый интерес представляют исследования по повышению устойчивости несущих конструкций зданий и сооружений от действия взрывных нагрузок. Выполнены многочисленные натурные эксперименты на образцах и крупноразмерных фрагментах каркаса. В работе Crawford J.E., Malvar L.J. [6] предлагается расчетный аппарат для определения прочности железобетонных колонн на срез и изгиб при восприятии взрывных нагрузок. Компьютерные расчеты подтверждены результатами сравнений испытаний на натурном фрагменте четырехэтажного здания с обычным и усиленным внешним армированием.

Исследование влияния внешнего армирования на восприятие взрывной волны горизонтальными железобетонными плитами проведено в университете Миссури (США). Результаты проведенного эксперимента показали, что наклейка усиливающего композиционного материала на обе поверхности плиты значительно повышает устойчивость к восприятию взрывной нагрузки. Однако, композитные материалы, используемые для усиления строительных конструкций, требуют тепловой защиты, препятствующей потере функциональных свойств. Концепция тепловой защиты конструкций, усиленных углепластиком, должна учитывать особенности поведения в температурном поле как композитного материала,

так и эпоксидной матрицы, применяемой для приклейки ткани к поверхности конструкции.

Полимерные затвердевшие клеевые составы начинают терять свои свойства при температуре 65 – 150оС. Поэтому при использовании композитных материалов необходимо предусматривать мероприятия по огнезащите. Одно из мероприятий – устройство огнезащитного покрытия по поверхности усиливаемых конструкций. Для уточнения требований к такому покрытию в США были проведены испытания железобетонных колонн круглого сечения, усиленных одним слоем однонаправленной углеродной ткани, наклеенной на поверхность колонн с помощью эпоксидного адгезива. Одними из критериев взрывоустойчивости являлись возможность отказа системы усиления вследствие потери сцепления углепластиковой накладки с поверхностью колонн при деградации адгезива, а также сгорания композита. Проведенные испытания подтвердили возможность применения композитных материалов для железобетонных конструкций при действии высоких температур при соответствующей огнезащите.

В работе Кузьменко В. А. [7] содержатся данные об экспериментальных и теоретических исследованиях задач ударного взаимодействия. Проводились натурные эксперименты с телами цилиндрической формы. Варьировался диаметр используемых тел, скорость взаимодействия с преградами и угол встречи от нормали к поверхности преграды. Исследовались бетонные и железобетонные плиты толщиной от 24 до 400 мм, зависимость армирования на характер разрушений.

В работе Хорошиловой А.Н. [8] исследованы взрывные воздействия на основные модели хрупких материалов. Разрушение рассматривается как процесс роста и слияния микродефектов под действием образующихся в процессе напряжений.

Анализ опубликованных работ показывает, что методики расчета высотных зданий на прогрессирующее обрушение несовершенны.

Предлагается имитационное моделирование аварийного воздействия с использованием метода конечных элементов при расчете каркаса здания на прогрессирующее обрушение; моделирование и исследование напряженно-деформированного состояния отдельных элементов каркаса здания на действие взрывной нагрузки; моделирование и исследование устойчивости к прогрессирующему обрушению каркаса высотного здания; разработка конструктивных решений по повышению устойчивости к прогрессирующему обрушению.

Учет локальных разрушений в аварийных ситуациях каркаса высотного здания возможен в виде расчета отдельных несущих элементов на взрывные воздействия в нелинейно-динамической постановке.

Анализ результатов численных экспериментов по определению несущей способности элементов каркаса здания при взрывном воздействии показал, что наиболее эффективными мероприятиями являются увеличение процента армирования колонн и применение стальной обоймы. Однако, при одинаковом расходе стали усиление колонны стальной обоймой дает больший эффект, чем при повышении коэффициента армирования. В случае усиления колонны листовым прокатом коэффициент снижения несущей способности составляет 6-14%; при повышении процента армирования при таком же расходе стали, коэффициент снижения несущей способности составляет 11-19%.

Литература

1. Патент на полезную модель «Связевой каркас здания» Яи № 2418916, Е04В1/00, опубл. 20.05.2011 г.

2. Чернуха Н.А. Оптимальное положение и конструкция аутригерных систем в высотных зданиях. Construction of Unique Buildings and Structures. -2015. – №9 (36). – С. 19 – 27.

3. Травуш В.И. Аутригерные конструкции высотных зданий со стальным каркасом. Высотные здания, Выпуск 2, 2014. – С. 32 – 35.

4. Алмазов В. О. Проблемы прогрессирующего разрушения строительных объектов. Строительство. Деловая слава России, — URL: d-s-r.ru/texts/74-77.pdf.

5. Алмазов В.О. Плотников А.И. Расторгуев Б.С. Проблемы сопротивления зданий прогрессирующему разрушению. Вестник МГСУ, №2, 2011. – С. 115 – 121.

6. Crawford, J.E., Malvar, L.J., Morrill, K.B., Ferritto, J.M. Composite retrofits to increase the blast resistance of reinforced concrete buildings. In Symposium on interaction of the effects of munitions with structures, San Diego, CA, 2001. – pp. 3 – 5.

7. Кузьменко В.А. Новые схемы деформирования твердых тел. — Киев: Наукова думка, 1973. — 200 с.

8. Хорошилова А.Н. Прочность железобетонных колонн при взрывных и неоднократных ударных нагрузках: дис. канд. техн. наук. Томск, 2008. – С. 58 – 61.

9. Г.М. Кравченко, Е.В. Труфанова, С.Г. Цуриков, В.И. Лукьянов. Расчет железобетонного каркаса здания с учетом аварийного воздействия во временной области. Инженерный вестник Дона, 2015, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2015/2886.

10. Д.Р. Маилян, П.П. Польской, С.В. Георгиев. Свойства материалов, используемых при исследовании работы усиленных железобетонных конструкций. Инженерный вестник Дона, 2013, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1673.

11. M.M. Gram, A.J. Clark, G.A. Hegemier, F. Seible, Laboratory simulation of blast loading on building and bridge structures, Structures Under Shock and Impact IX, WIT Transactions on The Built Environment, Vol 87, 2006, pp.33-44.

References

1. Patent «Svyazevoj karkas zdaniya» RU № 2418916, E04B1/00, opubl. 20.05.2011 [Patent for the utility model «Bond frame of the building»].

2. Chernuha N.A. Construction of Unique Buildings and Structures. 2015, №9 (36). pp. 19 – 27

3. Travush V.I. Autrigernye konstrukcii vysotnyh zdanij so stal&nym karkasom Vysotnye zdaniya, Vypusk 2, 2014. pp. 32 – 35.

4. Almazov V. O. Problemy progressiruyushchego razrusheniya stroitel&nyh ob”ektov. Stroitel&stvo. Delovaya slava Rossii, Rezhim dostupa: d-s-r.ru/texts/74-77.pdf.

5. Almazov V.O., Plotnikov A.I. Rastorguev B.S. Vestnik MGSU, №2, 2011. pp. 115 – 121.

6. Crawford, J.E., Malvar, L.J., Morrill, K.B., Ferritto, J.M. Composite retrofits to increase the blast resistance of reinforced concrete buildings. In Symposium on interaction of the effects of munitions with structures, San Diego, CA, 2001. pp. 3 – 5.

7. Kuz&menko V.A. Novye skhemy deformirovaniya tverdyh tel. [New schemes of deformation of solids]. Kiev: Naukova dumka, 1973. p. 200.

8. Horoshilova A.N. Prochnost& zhelezobetonnyh kolonn pri vzryvnyh i neodnokratnyh udarnyh nagruzkah [Strength of reinforced concrete columns with explosive and repeated impact loads]: dis. kand. tekhn. nauk. Tomsk, 2008. pp. 58 – 61.

9. G.M. Kravchenko, E.V. Trufanova, S.G. Curikov, V.I. Luk&janov Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2015, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2015/2886.

10. D.R. Mailjan, P.P. Pol&skoj, S.V. Georgiev. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1673

11. M.M. Gram, A.J. Clark, G.A. Hegemier, F. Seible, Laboratory simulation of blast loading on building and bridge structures, Structures Under Shock and Impact IX, WIT Transactions on The Built Environment, Vol 87, 2006, pp.33-44.

progressive collapse special action finite element method building frame modeling stress-strain state ПРОГРЕССИРУЮЩЕЕ ОБРУШЕНИЕ АВАРИЙНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАРКАСА ЗДАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ

Tetris Tower – презентация онлайн

1. TETRIS TOWER

3. Генплан

4. Формообразование

5. Функциональное зонирование

6. Разрез

7. План общественного блока

8. Офисные помещения и жилые апартаменты

9. План спортивного блока

10. План гостиницы, план офисных помещений

11. План ресторана

12. Конструктивные системы. Несущие системы. Колонны

13. Конструктивные системы. Несущие системы. Фундамент

14. Конструктивные системы. Несущие системы. Перекрытия

15. Конструктивные системы. Несущие системы. Аутригерные этажи

16. Конструктивные системы. Фасадные системы. Наружное остекление

17. Конструктивные системы. Фасадные системы. Наружное остекление

18. Фасадные системы. Системы для защиты от солнца

19. Навесной вентилируемый фасад

20. Наружное остекление

21. Снижение энергозатрат

для высотных зданий: все, что вам нужно знать: объяснение с помощью видео – эксклюзив

🕑 Время чтения: 1 минута

Аутригеры – это внутренние боковые структурные системы, предназначенные для улучшения опрокидывающейся жесткости и прочности высотных зданий. Это система сопротивления боковой нагрузке, которая находится внутри здания. Вся система состоит из основной конструкции, соединенной с колоннами по периметру здания с помощью конструктивных элементов, называемых выносными опорами.Аутригеры могут быть в виде горизонтальных балок, ферм или стен.

Посмотреть видео о структурной системе аутригеров можно здесь >>

относятся к категории внутренних структурных систем, которые могут эффективно работать на высоте до 150 этажей. Это одна из удачных и стабильных конфигураций, применяемых в высотном строительстве.Структурная система Outrigger популярна в строительстве с 1980-х годов благодаря уникальному сочетанию архитектурной гибкости и структурной эффективности.

В этой статье исследуется принцип работы и важные особенности структурных систем выносных опор.

Конструкционные системы выносных опор

Конструкция выносных опор функционирует в высотном здании, связывая вместе две системы (см. Рисунок 2), а именно,

1. Основная система
2. Система по периметру

Как показано на Рисунке 1, основная конструкция является наиболее важным элементом высотного здания.Это комбинация таких единиц, как лифты, лестницы, воздуховоды и т. Д. В то время как система периметра представляет собой комбинацию мега-колонн. Основная система и расположенные по периметру мегаколонны соединяются с помощью выносных опор. На Рисунке 2 показана выносная опора ферменного типа, соединенная с колонной по периметру. Помимо выносных опор, конструкция сопровождается ленточными фермами по периметру для обеспечения дополнительного бокового сопротивления.

Как основная система, так и система периметра вместе с выносной опорой контролируют поведение всего здания.Это достигается за счет положительного взаимодействия между ядром и системой периметра через выносные опоры.

Принцип конструктивных систем выносных опор

Высотные здания подвергаются значительной поперечной деформации из-за ветровых или сейсмических нагрузок. Каркасная конструкция высотного здания подвергается консольной деформации, как показано на рисунке 3, в то время как каркасные конструкции, окружающие сердцевину, подвергаются деформации портального типа. Это приводит к сильному сносу и опрокидыванию конструкции.

Использование выносных опор эффективно контролирует чрезмерный снос из-за боковых нагрузок. Таким образом, это позволяет предотвратить структурные и неструктурные повреждения конструкции. Как показано ниже, выносные опоры уменьшают основной момент сверху вниз под боковой нагрузкой.

Конструктивное действие систем выносных опор в высотных зданиях основано на паре растяжения-сжатия, создаваемой во внешних колоннах, как показано на Рисунке 5.Под действием боковых нагрузок конструкция без системы боковой поддержки опрокидывается.

На рис. 5 и 6 показано высотное сооружение со структурной системой выносных опор. Здесь выносные опоры действуют как жесткая рука, которая соединяется с колонной по периметру. Он взаимодействует с внешними колоннами и центральным сердечником для безопасной передачи нагрузки. Когда конструкция с системой выносных опор подвергается поперечной нагрузке, поперечная сила основной конструкции передается на колонны по периметру через выносные опоры, а затем на землю.Таким образом, общий опрокидывающий момент уменьшается.

Характеристики конструктивной системы выносных опор зависят от:

1. Высота здания
2. Глубина выносных опор
3. Основной конструкционный материал конструкции
4. Количество предусмотренных уровней выносных опор

Типы выносных опор

По расположению и расположению выносных опор в высотных зданиях систему выносных опор можно разделить на следующие типы:

1.Обычная система выносных опор

В традиционной структурной системе выносных опор выносные опоры напрямую соединены с основной конструкцией, а колонны расположены на периферии конструкции.

101-этажный Шанхайский всемирный финансовый центр высотой 492 м, спроектированный Leslie E Roberston Associates в 2008 году, является одним из самых известных сооружений, в котором используется традиционная система выносных опор на восьми различных уровнях здания.

2. Конструктивная система выносных опор

В этой системе выносные опоры расположены в местах, отличных от плоскостей основных стен. Такая компоновка сохраняет все преимущества выносных опор и снижает поперечный прогиб высоких зданий по сравнению с традиционной системой выносных опор.

Для эффективной системы выносных опор выносная опора и плита пола должны быть достаточно жесткими, чтобы переносить сдвиг в горизонтальной плоскости в плитах между выносной опорой и сердечником.Когда здание со смещенной системой выносных опор подвергается боковым нагрузкам, силы перекрытия приводят к появлению пары в выносных опорах. Чтобы противодействовать этому, колонны по периметру создают сдерживающую пару. Эта ограничивающая пара от колонн по периметру возвращается через плиты к основной конструкции.

Система выносных опор была использована при строительстве башни Дубай в Дохе, высота которой составляет 438 м, а ее высота составляет 90 этажей. Это комбинация традиционной и выносной структурной системы выносных опор.

3. Виртуальная система выносных опор

В виртуальной системе выносных опор опрокидывающий момент передается от основной конструкции к колоннам без прямого соединения между сердцевиной и периферийными колоннами. Это достигается с помощью напольных диафрагм, которые передают опрокидывающий момент от сердечника к внешнему двигателю с помощью горизонтальной пары.

Другой тип виртуальной системы аутригеров – это ленточные фермы. Ленточные фермы конструируются путем связывания периферийных колонн, как показано на Рисунках 1 и 10.

Особенности структурной системы выносных опор

Аутригеры связывают воедино ядро ​​и конструктивную систему по периметру, создавая уникальный дизайн, обеспечивающий решение проблем высотного строительства. Некоторые особенности структурных систем выносных опор:

1. Система выносных опор применяется для зданий, которые подвергаются большим опрокидывающим моментам по сравнению со сдвигом и поперечным прогибом.
2. Выносная опора в конструкциях снижает общий снос и ветровые моменты сердечника.
3. Система выносных опор снижает общее ускорение здания из-за сильного ветра и повышает комфорт пассажиров.

Преимущества структурной системы выносных опор

Некоторые из преимуществ структурных систем выносных опор:

1. Высокое здание, в котором используется система выносных опор, может снизить опрокидывающий момент на 40%.
2. Уменьшает общий снос здания при действии боковой нагрузки.Уменьшение зависит от относительной жесткости сердечника и выносной опоры.
3. Система выносных опор задействует колонны по периметру конструкции для эффективного снижения опрокидывающего момента.
4. Конструктивная система Outrigger помогает эффективно распределять опрокидывающие нагрузки на фундамент. Таким образом, уменьшается сила, действующая на фундамент.

Часто задаваемые вопросы

Конструктивная система Outrigger – это внутренняя система сопротивления поперечной нагрузке, которая расположена внутри здания.Он состоит из основной конструкции, соединенной с колоннами по периметру здания с помощью конструктивных элементов, называемых выносными опорами. Выносные опоры могут быть в виде горизонтальных балок, стен или фермы.

Аутригеры и поясная ферма – это две системы сопротивления поперечной нагрузке, используемые в высотных зданиях. Оба служат для улучшения жесткости при повороте и прочности здания. Аутригеры соединяют основную конструкцию здания с колоннами по периметру, а ленточная ферма связывает колонны по периметру вокруг основной конструкции.

Основными типами структурных систем выносных опор являются:
1. Обычная система выносных опор
2. Система выносных опор
3. Виртуальная система выносных опор

Конструктивная система выносных опор обеспечивает следующие преимущества конструкции здания:
1. Уменьшение опрокидывающего момента
2. Уменьшение бокового сноса
3.Безопасное снижение и передача сил основной конструкции на фундамент

Подробнее

Всемирный торговый центр: причины неудач при строительстве после атаки 11 сентября

Венеция: подробности основания самого большого плавучего города в мире

Гора Рашмор: высекая дух Америки

Outrigger – Проектирование зданий вики

Первоначально это было морское явление, аутригеры тысячелетиями использовались в качестве удлиненных поплавков, прикрепленных к каноэ для обеспечения устойчивости и предотвращения опрокидывания.Тот же принцип используется в строительстве с 1950-х годов для обеспечения боковой устойчивости высоких и узких зданий.

Выносные опоры обычно представляют собой горизонтальные конструкции (обычно фермы или железобетонные стены), вставляемые в здания на разных уровнях для привязки бетонного ядра к внешнему (или периметру) структурному каркасу. Они могут быть привязаны к сердцевине и объединены с внешними колоннами или могут быть соединены с супер- или мега-колонной.

Аутригеры добавляют прочности и жесткости конструкции, которая намного превышает то, что может быть доступно в определенных местах по всей высоте здания.Не существует универсального решения, подходящего для всех, поэтому конструкция аутригеров обычно уникальна и соответствует конкретному применению.

Конструктивная эффективность опор будет зависеть от их распределения по высоте здания, количества уровней опор , их конфигурации на плане, глубины фермы или стены опоры , используемых материалов и других соображений. Но эффект строительства опоры и, таким образом, соединения сердечника с колоннами по периметру создает единую систему сопротивления поперечной нагрузке, которая может уменьшить опрокидывающий момент в сердечнике на 40–60% в высоких и сверхвысоких зданиях соответственно.

В высоких или тонких зданиях, таких как 432 Park Avenue, Нью-Йорк, или 22 Bishopsgate, London, часто используются стержень и система опор для противодействия боковым нагрузкам. В таких случаях опрокидывающий момент велик по сравнению со сдвигом, а изгибные деформации здания в значительной степени способствуют боковому прогибу, например дрейфу. Выносные опоры обеспечивают повышенную жесткость и, таким образом, могут уменьшить снос здания (колебания, испытываемые наверху очень высоких зданий), тем самым уменьшая ускорение здания во время сильного ветра, которое в противном случае могло бы причинить дискомфорт пассажирам.

NB Выносные опоры также могут использоваться для стабилизации строительной техники, такой как мобильные краны, которые в противном случае могут опрокинуться.

Типы конструкций выносных опор

Типы конструкций выносных опор

1. Введение

Идея аутригеров возникла 50 лет назад, они зародились в глубоких балках. Он был получен из глубокой балки в бетонные стены, и теперь в виде одноэтажных ферм выносных опор.

Аутригеры – одна из наиболее широко используемых систем для относительно равномерного плана этажа.Он построен с использованием стальных ферм, балок, бетонных стен или глубоких балок для соединения ядра и колонн по периметру.

Фермы выносных опор обычно одноэтажные, некоторые даже занимают несколько этажей. Ядра обычно расположены в центре здания, а выносные опоры выходят на внешние колонны (как показано на рисунке 1).

Таким образом, выносные опоры и внешние колонны работают вместе как дополнительное ограничение для основной стены. Под действием боковой нагрузки фермы ремня действуют как рычаги, которые напрямую передают осевые нагрузки на колонны по периметру.Изгиб, осевое растяжение и сжатие внешних колонн, соединенных с выносными опорами, помогают противостоять внешним моментам конструкции. Это сопротивление увеличивает общую жесткость сердечника, помогает уменьшить боковые прогибы и опрокидывающие моменты.

Колонны выносных опор работают вместе, особенно помогая сдерживать вращение сердечника. В целом, основным преимуществом использования выносных опор является сопротивление вращению сердечника и значительное уменьшение бокового отклонения и опрокидывающего момента.

Одним из самых известных примеров этой системы является Shard, London BridgeTower (рис. 2). Он имеет центральную стенку в центре и ферму выносных опор на высоких уровнях внутри машинного помещения, чтобы соединить центральную сердцевину и внешние сгребающие колонны.

Рис.1. Конструкции выносных опор

Рис.2. The Shard. (Адаптировано и повторно использовано с разрешения Asset Bank, City, University of London)

Если выносная опора используется вместе с системами внешних труб, она может более равномерно распределять большие вертикальные силы, прикладываемые выносными опорами, по нескольким колоннам.Анализ и проектирование системы стержня и выносных опор требует использования компьютерной программы. Это связано с тем, что распределение сил между сердечником и системой выносных опор определяется относительной жесткостью каждого элемента: сердечника, выносной опоры и колонн. Поэтому рассчитать вручную сложно.

2. Типы аутригеров

Существует несколько различных типов аутригеров, таких как стальные, бетонные и гибридные (с использованием как бетона, так и стали).Среди них стальные аутригеры – самые обычные аутригеры.

Известные примеры: Башня-близнец (рухнувшая в результате теракта 11 сентября) и Осколок в Лондоне. Бетонные опоры используются в некоторых высотных зданиях. Один из известных примеров – здание на Парк-авеню, 432 в Нью-Йорке.

С развитием строительных технологий в строительных проектах появились новые типы аутригеров, такие как гибридные и демпфированные аутригеры.

2.1 Стальные опоры

Стальные системы выносных опор широко используются во многих высотных зданиях, поскольку большинство высотных зданий представляют собой стальные или композитные конструкционные системы.В традиционной конструкции выносная опора представляет собой ферму высотой с этажа.

2.2 Бетонные опоры

Преимущество бетонной системы опор по сравнению со сталью – высокая жесткость и низкая стоимость. В случаях ветровой нагрузки система выносных опор должна быть из жесткой бетонной глубокой балки или из бетонной стены, что может быть легко выполнено за счет этого.

На рис. 3 показана типичная опора с бетонной стеной. Этот тип системы чаще встречается в бетонной конструкции, а не в конструкции стального каркаса.

Рис.3. Типичная опора с бетонной стеной, смоделированная с помощью ETABS

2.3 Гибридные аутригеры

Стальная опора не такая жесткая, как бетонная. Однако система аутригеров из чистого бетона очень хрупкая.

Инновационный тип железобетонной гибридной фермы выносных опор был разработан в двух мега-высотных башнях высотой 370 м в Raffles City Chongqing, в которых стальная ферма встроена в железобетонную стену выносных опор, как показано на рис.4. Как стальная ферма, так и бетонная стена опор работают вместе, чтобы улучшить общие структурные характеристики конструкций башни при экстремальных нагрузках.

Рис.4. Плавкие опоры (концепция, первоначально разработанная Arup)

2,4 Амортизирующая опора

В случае сильного землетрясения вся структурная система должна иметь возможность рассеивать энергию и сохранять свою устойчивость против обрушения. Дополнительные вязкостные демпферы могут быть установлены на выносных опорах для нелинейного отклика и настроены для достижения многоуровневых требований к рабочим характеристикам.

В случае выхода из строя амортизаторов выносные опоры, которые имеют пластичную деформацию, останутся нетронутыми. Таким образом, он может уменьшить вибрацию, вызываемую ветром, а также может использоваться в качестве предохранителя для защиты здания в условиях сильного землетрясения.

Рис.5. Система амортизированных аутригеров Arup принята в Башни Святого Франциска

Просмотры сообщений: 1,629

Как работает аутригер | Творческое искусство структурного и гражданского строительства

Абстрактные

Это занятие в классе, где студенты-волонтеры, используя лыжные палки, помогают продемонстрировать, как распорка выносных опор работает на конструкции высотного здания.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

• Понять, как силы действуют на конструкции
• Понять, как выносные опоры помогают окружающей конструкции противостоять этим силам

Фон

Используйте First Wisconsin Bank Фазлура Хана в качестве модели для демонстрации этой новой формы, разработанной для небоскребов, которую мы увидим, называется аутригером.

В центре здания находится ядро, обычно состоящее из бетонных стен, окружающих лифтовые шахты.Это ядро ​​является соединением с внешними колоннами через выносные опоры (есть также ленточные фермы, которые соединяют вертикальные колонны по горизонтали).

Сравните с летающими контрфорсами в высоких соборах: они реагируют на толчки заостренных арок, но также действуют как система выносных опор для противодействия ветровым нагрузкам.

Список материалов

• 2 студента-волонтера
• пара лыжных палок

Процедура

Для этой демонстрации двух студентов просят сначала вернуться к демонстрации ветра / башни из лекции «Эйфелева башня», чтобы показать, как силы ветра действуют на высокое сооружение.

Опять же, один ученик представляет конструкцию башни, а другой: ветер. Затем попросите их повторить демонстрацию с креплением «башня» ученика с использованием небесных шестов и попросите их сравнить разницу. Разница в опоре должна помочь учащимся визуализировать, как выносные опоры воспринимают дополнительную нагрузку на здание.

Из лекции: Готический собор и небоскреб

Скачать версию для печати

Аутригеры в высотных зданиях

Урбанизация находится на пике, и мы, жители этого города, хотели бы как можно реже ездить на работу на работу.Таким образом, единственный вариант, который у нас есть, – это разместить все больше и больше людей на как можно меньшей площади, и единственный способ добиться этого – либо увеличить высоту, либо глубину здания. Но да, никто не хотел бы жить под землей всю оставшуюся жизнь. Это сужается до одного варианта, и это должен быть высокий. Но существует проблема.!!

Допустим, у нас есть около 10000 квадратных футов земли, и вам предлагается спроектировать здание. Первое 10-этажное здание. Вы проектируете его довольно удобно для ветра и сейсмики, вы не видите никаких забавных вещей, пока здание не станет достаточно правильным, так что его центр масс и центр жесткости совпадают друг с другом.Теперь вас просят спроектировать для 15-го этажа, вы все еще можете это сделать, но ваши силы увеличиваются, и вы ищете достаточное сопротивление. По мере того, как вы поднимаетесь выше, вы значительно увеличиваете поперечную силу и, следовательно, моменты в здании, и вы видите эффект, называемый опрокидыванием. То есть ваша центральная основная стена пытается опрокинуться, потому что она не может противостоять таким высоким моментам, поскольку моменты огромны по сравнению с осевыми гравитационными нагрузками, и она опрокидывается. Что ж, это плохая новость для инженеров. Но подождите, у нас, как у инженеров, есть решения для очень многих проблем, а если нет, то мы их находим.Чтобы избежать этого опрокидывания, мы используем систему, называемую системой выносных опор, которая помогает уменьшить опрокидывание и уклоны. Приведу очень простой пример.

Предположим, вам говорят встать на одну ногу, насколько сложно попытаться удержаться на одной ноге? Становится жестким, правда? Это потому, что эксцентриситет центра масс вашего тела относительно центра сопротивления и этот небольшой эксцентриситет создают достаточную нестабильность, чтобы сделать вас беспомощным. Но с другой стороны, вы все еще стоите на одной ноге, опираясь рукой на стену, или используете палку в другой руке и поддерживаете ее на земле.Сначала попробуйте, а потом читайте дальше .. !!

У вас довольно хороший баланс, и даже если кто-то его толкнет, вы не упадете и не упадете. Как это произошло? Посмотрите на следующую картинку:

Изображение 1: Эксцентриситет между центром жесткости (центром сопротивления) и центром масс, вызывающий неуравновешенный момент, который вызывает нестабильность в вашем теле, и его трудно сбалансировать.

Изображение 2: Когда вы используете одну руку и беретесь за вертикальный шест или палку, вы вызываете внешний момент сопротивления, чтобы уравновесить себя, как показано на рисунке.

Итак, что происходит, когда здание является узким, и особенно в случае зданий со сдвигающейся стеной, это то, что ваша основная стена обычно расположена в центре, и она испытывает довольно большие опрокидывающиеся моменты из-за ветра или землетрясения, и это как бы действует как первое изображение что я показал человека, стоящего на одной ноге без какой-либо поддержки.Он чувствительный и нестабильный. На изображении ниже показано количество сил, которым противостоит стена сдвига, и поведение стенки сдвига под действием этих огромных сил.

Изображение 4: Силы из-за ветровой нагрузки на стенку сдвига (Предоставлено: Герасимидис С., Эфтимиу Э. и Баниотопулос К.)

Изображение 5: Механизм деформации стенки сдвига при боковой нагрузке (Предоставлено: J. C. D. HOENDERKAMP)

Вы можете четко увидеть проблемы высоких и стройных зданий с моментами опрокидывания.Деформация прямо пропорциональна действующей силе, деформация прямо пропорциональна высоте здания, а сила также пропорциональна высоте здания. Таким образом, чем больше деформация, тем выше межэтажные и более высокие смещения и P-дельта-эффекты. Все это требует сложного анализа, а также мы будем увеличивать жесткость сердечника, чтобы противостоять деформациям и опрокидыванию. Все это становится очень неэкономичным. Сегодня все высокие здания, даже шанхайская башня, имеют стены из поперечного сечения, и силы, действующие на такие здания, огромны.Таким образом, чтобы взять их под контроль, все здания имеют опоры, расположенные не на одном, а на 2 или 3 разных уровнях. Позвольте мне поделиться изображением, показывающим большее преимущество использования выносной опоры и то, как она может помочь в уменьшении толщины основной стены.

Изображение 6: Уменьшение изгибающих моментов за счет выносных опор (Предоставлено: Герасимидис С., Эфтимиу Э. и Баниотопулос К. К.)

Изображение 7: Деформация здания после использования выносной опоры.Обратите внимание, как концевые колонны образуют пару Т-С, чтобы противостоять опрокидывающему моменту. Один из основных факторов снижения сил на стенках сердечника (любезно предоставлено J. C. D. HOENDERKAMP)

Это был просто разговор о том, что такое аутригер, но вы знаете, что он действует как один из самых важных элементов в здании, если используется? Аутригеры, если они используются, подвергаются тщательному анализу, чтобы убедиться, что они не выходят из строя. Они являются своего рода основой системы поперечных стенок, которая помогает в расслаблении сил, и если они не жесткие, то от этого не будет никакой пользы.Видите ли, если звено, соединяющее поперечную стену с внешней колонной, является гибким, то даже если поперечная стена деформируется, она будет деформироваться вместе со стеной вместо передачи сил на колонны. Поэтому всякий раз, когда вы видите опору в здании, она обычно занимает до одного или двух этажей, чтобы запечатлеть этот эффект.

Позвольте мне привести некоторые данные, подтверждающие использование выносных опор для уменьшения сноса зданий.

Изображение 8: Сравнение дрейфа зданий с выносными опорами и без них

Как видите, использование выносных опор не только уменьшает сносы в зданиях, но также помогает снизить жесткость сердечника на сдвиг.Таким образом, у систем два преимущества.

Тысячи зданий используют эту систему, и я упомянул пару здесь:

1. Шанхайская башня

Шанхайская башня – это недавно построенное одно из самых высоких зданий в мире, его высота превышает 600 метров. Он имеет конструктивную систему, называемую мега-рамной системой, которая состоит из 8 массивных колонн по периметру и основной стены в центре. Он использовал аутригеры, чтобы распределить силы по этим 8 мега-колоннам, чтобы здание могло использовать преимущества пары Т-С в колоннах.Система выносных опор и сердечник выглядят примерно так, как показано на рисунке.

Изображение 9: выносная опора шанхайской башни, основная стена и мега-каркасная система (любезно предоставлено Советом высотных зданий и городской среды обитания)

Система, разработанная в здании, просто замечательна, и она показывает достаточно строгий анализ здания на наличие боковых сил. Модель показывает каждый элемент, такой как сетчатый сердечник, соединительные балки, фермы выносных опор, мега-колонны, ленточные стены, каждую мелочь.

Изображение 10: Слева направо: всемирный финансовый центр Шанхая, башня Цзинь Мао и Шанхайская башня.

2. Тайбэй 101

Taipei 101 – это здание высотой 500 метров и одно из самых безопасных мест на Тайване. Он имеет настроенный демпфер массы в верхней части здания, но также имеет опорные фермы и мегаколонны, чтобы противостоять эффектам опрокидывания. И снова причина его использования – та же концепция уменьшения сил и контроля сносов.

Если вы хотите узнать больше об аутригерах, ознакомьтесь с публикациями CTBUH и высотными зданиями Тараната. Это даст вам хорошее представление о системах аутригеров.

Я надеюсь, что вам понравился этот пост, и мы надеемся, что он будет перенесен в лучшую сторону.

Пожалуйста, дайте свои предложения или комментарии о наших блогах в поле для комментариев ниже или вы можете связаться с нами по адресу [email protected]

Outrigger – обзор | Темы ScienceDirect

Сравнения

Такие бедствия и, как правило, высокий риск переправы на пароме приемлемы на Филиппинах из-за в целом высокого уровня аварийности среди населения.Большое количество аутригеров, насосных лодок и моторных катеров, которые также работают как паромы, страдают от несчастных случаев, и, по оценкам, общая гибель людей на море на Филиппинах составляет от 20 000 до 40 000 человек в год. ⁷ Для сравнения, потери на больших лодках невелики. Частично проблема заключается в том, что этот район подвержен тайфунам, но в основном это связано с непригодными для плавания судами с ненадежными двигателями, перевозящими слишком много пассажиров. ⁶

Такие условия и показатели смертности применимы к другим бедным странам.Нарушение технологического процесса на химическом заводе, расположенном в Бхопале, Индия, привело к выбросу ядовитых газов. Число погибших в результате аварии составило 3031. Причина чрезмерной гибели людей заключалась в том, что люди разбивали лагеря по периметру завода в надежде на работу или какую-либо другую выгоду. В таких странах жизнь дешевая; буквально так, потому что индийское правительство предложило компенсацию в размере около 800 долларов США за каждую потерянную жизнь в Бхопале, в то время как владельцы Dona Paz заплатили чуть более 900 долларов США родственникам погибших в этой катастрофе.Эти цифры можно сравнить с лимитом компенсации, установленным Афинской конвенцией 1974 года, в размере около 60 000 долларов США на пассажира, что само по себе является низким по нынешним стандартам.

Таким образом, с любой точки зрения необходимо рассматривать статистику несчастных случаев в странах третьего мира совершенно отдельно от статистики несчастных случаев в Европе и Северной Америке. Самая главная проблема для европейских паромов – техническая; как повысить безопасность самоходных судов. Эта проблема совершенно не актуальна для Филиппин.Более того, если все цифры объединить в одну кучу, просадки ро-ро составляют лишь небольшую часть отклонений; отдельно, наоборот. Рисунок 3.7, который представляет собой график “частота-последствия”, сравнивающий количество паромов в Великобритании и на Филиппинах, подчеркивает необходимость отдельного рассмотрения.

3.7. Кривая “частота-последствия” для паромных аварий, сравнивающих те, что на Филиппинах, с теми, которые плывут из британских портов.

В главе 1 отмечалось, что уровень смертности в дорожно-транспортных происшествиях был намного выше в неразвитых странах, чем в Европе, Японии и США, и что в некоторых случаях соотношение между этими двумя показателями могло составлять 100 или более.

Похоже, что подобное положение дел, хотя и в меньшей степени, применимо к воздушному транспорту. Harris, ⁸ , цитируя статью в газете Guardian , приводит данные о скорости потери самолетов, выраженной в количестве на миллион вылетов. Это указывает на значительно более высокий уровень потерь в менее развитых странах. Однако в этой области подавляющее большинство рейсов осуществляется из развитых стран и внутри них, поэтому такие различия вряд ли существенно повлияют на мировые показатели.

Системы выносных опор для смягчения непропорционального обрушения строительных конструкций

Аннотация

Системы выносных опор часто используются для передачи поперечных сил на фундамент. Они специально разработаны для контроля сноса высоких зданий из-за ветра и сейсмических сил. Конструкция, устойчивая к прогрессивному обрушению, направлена ​​на снижение риска непропорционального обрушения, связанного с потерей основных несущих элементов. В этой статье предлагается использовать системы выносных опор для контроля бокового сноса в более широком классе конструкций, чтобы извлечь выгоду из дополнительного преимущества снижения вероятности обрушения, связанного с потерей одной или нескольких колонн по периметру.

Правильно спроектированные системы выносных опор способны передавать нагрузки, связанные с обрушением колонны по периметру, на другие части структурной системы, даже если потери не вызваны природным явлением, таким как ветер или землетрясения.

Падение зданий, в некоторых случаях вызванное наличием мягкого этажа, является примером непропорционального обрушения, вызванного разрушением колонн по периметру. В документе обсуждается, как системы выносных опор могут смягчить падение строительных конструкций.Потеря любого вертикального элемента может привести к изменению внутренних осевых сил в этажах выше условно удаленной колонны от сжатия к растяжению. Когда системы выносных опор используются для противодействия боковым силам, вертикальные элементы по периметру, естественно, спроектированы так, чтобы противостоять растяжению под действием боковых сил, а также сжатию. Поэтому интуитивно понятно их конструкцию, чтобы предотвратить потерю вертикальных элементов периметра. Здесь используется тематическое исследование, чтобы продемонстрировать преимущество использования выносных опор для смягчения непропорционального обрушения строительных конструкций.