Повдигнат фундамент (ПФС): сеизмична изолация и защита на сградите

Повдигнат фундамент (ПФС) — ефективна сеизмична изолация за защита на сгради: намалява вибрациите, разсейва енергията и повишава устойчивостта при земетресения.

Повдигнатият фундамент на сградата (ПФС) е вид технология за изолиране на сеизмичната основа, която е основна част от суперструктурата на сградата. Тя е направена така, че да предпазва връхната конструкция на сградата от повреди, причинени от трусове, причинени от земетресение. Повдигнатият фундамент действа като междинен елемент между почвата и самата сграда и променя начина, по който сеизмичната енергия се предава нагоре към конструкцията.

Тази цел може да бъде постигната с подходящи строителни материали, размер и настройка на ЕБФ за строителната площадка и местните почвени условия. При проектиране на ПФС се взимат предвид фактори като геоложки характеристики, очакваните сеизмични въздействащи, допустими деформации и товаро-поносимост, за да се избере оптималната комбинация от изолационни елементи и носеща конструкция.

В резултат на многобройните отразявания и дифракции на вълните, както и на разсейването на енергията на сеизмичните вълни при движението им нагоре през ЕБФ, всяко движение на енергията на сеизмичните вълни в горната конструкция на сградата ще бъде намалено, което ще намали сеизмичните натоварвания и ще подобри сеизмичните характеристики на конструкцията. С други думи, сградата не се тресе толкова силно, тъй като е разположена върху издигнатата основа на сградата, и вероятно ще понесе по-малко щети от земетресението.

Как действа повдигнатият фундамент (ПФС)

Основният принцип на ПФС е да удължи собствената периодичност (периода на трептене) на сградата и/или да въведе допълнително демпфиране, така че голяма част от енергията на земетресението да не бъде предадена директно на конструкцията. Това се постига чрез:

• еластични подложки и лагери, които позволяват относително хоризонтално движение;
• плъзгащи връзки, които намаляват триенето и прехвърлят по-малко ускорение;
• енергоразсейващи елементи (демпфери), които поглъщат част от кинетичната енергия;
• комбинации от горните решения, съобразени с очакваните земетръсни характеристики и конструктивните изисквания.

Основни типове изолационни елементи

• Еластомерни подложки (гумени лагери) — позволяват големи хоризонтални деформации и удължават периода на конструкцията.
• Оловно-еластомерни подложки — съдържат оловно ядро, което осигурява и допълнително демпфиране при големи деформации.
• Плъзгащи системи (PTFE-плъзгачи и/или сферични повърхности) — позволяват контролирано плъзгане между основата и конструкцията.
• Демпфери — маслени, вискоеластични или фрикционни устройства, използвани за допълнително разсейване на енергията.

Предимства

• Значително намаление на хоризонталните ускорения в надстройката — по-малко структурни и неструктурни щети.
• Възможност за експлоатация на сградата след умерени земетресения.
• Гъвкавост при адаптиране на системата към различни почвени условия и сеизмични профили.
• Подходящо решение както за ново строителство, така и за рехабилитация (ретрофит) на съществуващи сгради с висока важност (болници, аварийни центрове, културни паметници и др.).

Ограничения и рискове

• Необходимост от специализирано проектиране и контрол по време на изпълнение.
• ПФС изисква пространство за деформации (разстояния/отсъствие на анкерирани тръбопроводи и инсталации), което трябва да се предвиди в проекта.
• При много меко или нестабилно почвено състояние може да са необходими допълнителни мерки (например укрепване на основата).
• Изолацията не замества необходимостта от общо конструктивно обезопасяване — сградата трябва да бъде правилно оразмерена и за вертикални натоварвания и локални деформации.

Проектиране, поддръжка и изпитвания

ПФС се проектира според националните и международни норми за сеизмично проектиране и изисква:

• анализа на сеизмичния риск и динамичен анализ на системата с оглед очакваните спектри на земетръсните ускорения;
• подбор на тип и размер на изолационните елементи в зависимост от натоварванията и желаното редуциране на ускорението;
• предвиждане на уплътнения и гранични упори, които ограничават прекомерни относителни движения;
• регулярни инспекции и евентуална подмяна или обслужване на лагерите и демпферите след силни събития или в рамките на определен експлоатационен срок.

Кога е подходящ ПФС

Повдигнатият фундамент е особено полезен за сгради с висока значимост (бърз достъп след бедствие), за културни паметници, лаборатории и инсталации, чувствителни към вибрации, както и за райони с висока сеизмичност. Решението за неговото използване трябва да се вземе след детайлен инженеринг анализ, който да сравни ползите, разходите и техническите изисквания.

В заключение, правилно проектираният и изпълнен повдигнат фундамент може значително да намали риска от щети при земетресение и да повиши устойчивостта и функционалността на сградата след събитие. Въпреки това, ефективността му зависи от цялостния проектен подход, качество на материали и строителство, както и от редовната поддръжка.

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво представлява повдигнатата основа на сградата (EBF)?

В: Как EBF предпазва от повреди при земетресение?

В: Кои фактори са важни за настройката на EBF?

В: Може ли EBF да предотврати напълно щетите от земетресения?

В: Какви са някои от ефектите на сеизмичните вълни, преминаващи през EBF?

В: Как EBF променя начина, по който сградите реагират на земетресения?

В: Има ли някакви ограничения за ефективността на EBF?

Търсене по буква