EasyFix - obliczenia dla projektów na terenach sejsmicznych

Obciążenia sejsmiczne – klasyfikacja budynków 

Budynki są podzielone na 4 klasy ważności, w zależności od: konsekwencji ich zawalenia dla życia ludzkiego, ich roli w zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego i ochrony ludności bezpośrednio po trzęsieniu ziemi oraz społecznych i ekonomicznych skutków ich zawalenia. Te klasy to:

• Klasa I – Budynki o mniejszym znaczeniu dla bezpieczeństwa publicznego, takie jak budynki rolnicze.
• Klasa II – Zwykłe budynki, które nie należą do pozostałych kategorii.
• Klasa III – Budynki, których odporność na obciążenia sejsmiczne jest istotna ze względu na potencjalne skutki zawalenia, takie jak szkoły i instytucje kultury.
• Klasa IV – Budynki, których integralność podczas trzęsienia ziemi jest kluczowa dla ochrony ludności, takie jak szpitale i elektrownie.

Obciążenia sejsmiczne – dobór łączników

Obciążenie sejsmiczne to siły lub wstrząsy, które oddziałują na konstrukcję w czasie trzęsienia ziemi. Działają one na styku konstrukcji z podłożem lub z sąsiadującymi budynkami. Te obciążenia są niezwykle ważne przy projektowaniu i analizie budynków, mostów oraz innych konstrukcji w obszarach aktywnych sejsmicznie. 

Ponieważ mogą one występować w różnych kierunkach, w projektowaniu sejsmicznym szczególną uwagę zwraca się na siły działające w kierunku podłużnym i poprzecznym. Z perspektywy ich wpływu na budynek, obciążenia te są nieprzewidywalne zarówno pod względem kierunku, jak i intensywności oraz czasu trwania.

Właściwości łączników narażonych na obciążenia sejsmiczne są podzielone na kategorie C1 i C2. Kategoria C1 zapewnia wytrzymałość łącznika jedynie w granicznych stanach nośności, podczas gdy kategoria C2 gwarantuje wytrzymałość zarówno w stanach granicznych nośności, jak i przemieszczeń w stanach granicznych uszkodzenia oraz nośności.

W badaniach dla kategorii C1, łączniki są poddawane pulsującym obciążeniom rozciągającym i zmiennym obciążeniom ścinającym, z uwzględnieniem efektu pękania betonu z szerokością pęknięcia do 0,5 mm. Badania dla kategorii C2 obejmują natomiast referencyjne testy na zniszczenie łącznika, a także pulsujące obciążenia rozciągające i zmienne obciążenia ścinające, z szerokością pęknięcia betonu od 0,1 do 0,8 mm.

Wymagania dla kategorii C2 są bardziej surowe w porównaniu do kategorii C1. W rezultacie, łączniki sklasyfikowane jako C1 nadają się jedynie do elementów niekonstrukcyjnych, podczas gdy łączniki z kategorii C2 są odpowiednie zarówno do elementów konstrukcyjnych, jak i niekonstrukcyjnych.

Projektowanie łączników dla realizacji na terenach sejsmicznych

Łączniki użyte do przeciwdziałania oddziaływaniom sejsmicznym powinny spełniać wszystkie obowiązujące wymagania dotyczące zastosowań niesejsmicznych. Przy projektowaniu łączników należy spełnić jedną z dostępnych opcji projektowych:

Projektowanie bez wymagań dotyczących ciągliwości łączników (opcja a). 

Projektowanie bez uwzględniania wymagań dotyczących ciągliwości łączników: Zakłada się, że łączniki są elementami bezstratnymi, niezdolnymi do rozpraszania energii poprzez histerezę sprężystą, i nie przyczyniają się do ogólnego plastycznego zachowania konstrukcji. Ta opcja dzieli się na dwa podejścia:

1. Projektowanie według nośności (opcja a1): Łącznik lub grupa łączników jest zaprojektowana na maksymalne obciążenie, które może być przeniesione na połączenie.
2. Projektowanie sprężyste (opcja a2): Połączenie jest zaprojektowane na maksymalne obciążenie wynikające z kombinacji obciążeń obliczeniowych, które obejmują oddziaływania sejsmiczne EEd odpowiadające stanowi granicznemu nośności (zgodnie z EN 1998-1), przy założeniu sprężystego zachowania łączników i całej konstrukcji.

Projektowanie z wymaganiami dotyczącym ciągliwości łączników (opcja b)

Opcja b nie powinna być stosowana dla mocowania podstawowych elementów sejsmicznych ze względu na możliwe duże nieodwracalne przemieszczenia łącznika, których można się spodziewać. Jeżeli działanie sił ścinających nie jest zniwelowane w inny sposób, należy przewidzieć dodatkowe łączniki i zaprojektować je zgodnie z jedną z pierwszych opcji.

Testowanie łączników pod wpływem obciążeń sejsmicznych

Aby zbadać wytrzymałość wiązania prętów zbrojeniowych pod wpływem obciążeń sejsmicznych, przeprowadza się dwie serie testów. Są one wykonywane na prętach zbrojeniowych zainstalowanych w betonie o minimalnej (seria 1) i maksymalnej (seria 2) wytrzymałości, wymagających oceny. Testy zostały zaprojektowane w taki sposób, aby ich wyniki były porównywalne z właściwościami wiązania odlewanych prętów zbrojeniowych.

Testy powinny być prowadzone z kontrolą przemieszczenia zgodnie z wymogami protokołu stałego poślizgu. Protokół obejmuje dziesięć cykli przemieszczenia, po których następuje test obciążenia resztkowego.

Podczas testu należy stale rejestrować i zapisywać obciążenie rozciągające (lub naprężenie wiązania) oraz przemieszczenie względem stałego punktu poza betonem próbki testowej.