Tokom novembra meseca 2008. godine inženjeri sa Univerziteta San Dijego, Kalifornija, ispitivali su uticaj zemljotresa na prvobitne skeletne sisteme sa ispunom zidova od punih opeka u cilju poboljšanja sigunosti objekata pod zaštitom. U testovima su korišćene konstrukcije slične onima koje su građene u Kaliforniji 20-ih godina XX veka.
Govori se zapravo o prelaznom sistemu sa masivne na skeletnu gradnju koja je često primenjivana i u našim gradovima – zidovi od opeke služe kao ispuna u skeletnom sistemu sa betonskim vertikalnim i horizontalnim serklažima, uglavnom neodgovarajuće armiranim. Cilj testova je da se dođe do pouzadnijih rezultata o uticaju zemljotresa na ovaj sistem gradnje, kako bi mogla biti izabrana i primenjena konstruktivna rešenja i dodaci koji bi stare objekte pod zaštitom države približili savremenim standardima zaštite od zemljotresa.
U istraživanju je ispitivan trospratni objekat, na platformi za simulaciju zemljotresa postavljenoj na otvorenom prostoru, jedinoj takvoj u svetu. Konstruktivni sistem, načinjen od neelastičnih betonskih serklaža i nearmiranih zidova ispune od zidanih opeka, podvrgnut je seriji različitih seizmičkih potresa.
Ovi zidovi zapravo unapređuju seizmičke osobine objekta do izvesne tačke jačine zemljotresa preuzimajući na sebe sile koje trpi skelet. Ovo najviše zavisi od njihovog broja i raporeda u konstrukciji. Međutim, kada jačina potresa pređe tu tačku, ovi zidovi se urušavaju odjednom, pri čemu se odvajaju velike količine teškog zidanog materijala koji sam po sebi može biti smrtonosan i kada ceo objekat izdrži udar i ostane da stoji.
Interakcija masivnih zidova i serklažnog rama stvara veoma komplikovanu šemu rasprostiranja sila za vreme potresa i inženjeri imaju problem da ih u potpunosti definišu. Eksperiment upravo ima za cilj da se više sazna o osobinama ovog konstruktivnog sistema u realnim uslovima seizmoloških potresa, kao i da se dođe do modela na osnovu kojih će biti moguće odrediti najbolja rešenja u praksi.
- Pokušaćemo da pronađemo moguća rešenja za naknadno unapređenje ovih konstrukcija. U praksi, mnogi od ovih objekata nemaju odgovarajuće zidove koji mogu da izdrže potres, ili im na nekim kritičnim mestima nedostaju zidovi koji bi potpomogli ukrućenju objekta. Ali pre svega su nam potrebni pouzdani podaci ovih struktura uopšte kako bismo mogli da rešavamo pojedine slučajeve – kaže inženjer Benson Sting, vođa projekta i profesor na Univerzitetu u San Dijegu (San Diego Jacobs School of Engineering).
Ispitivanja su vršena na najvećoj platformi za simulaciju zemljotresa u SAD, i jedinoj na svetu koja se nalazi na otvorenom prostoru u Centru za ispitivanje građevinskih konstrukcija Univerziteta Sad Dijego (UC San Diego Englekirk Structural Engineering Center). Ispitivana konstrukcija je najveći model ovog sistema gradnje koji je ikada ispitivan na platformama. Nakon nekoliko snažnih potresa (max jačine 7,5), skupine opeka su ispale iz zidne mase u nivou prizemlja, što je karakteristično ponašanje ove konstrukcije u zemljotresu. Daljim podvrgavanjem potresima model je doveden blizu tačke poptunog urušavanja.
- Iz ove serije testova možemo zaključiti da zidovi ovog sistema preuzimaju veliki deo sila koje se javljaju u potresu, i imaju značajnu ulogu za održanje neelastične betonske konstrukcije kakva je građena 20-ih godina XX veka. Ovaj konstruktivni sistem može izdržati najjači zemljotres koji je obuhvaćen važećim građevinskim normama. Međutim, u zoni prizemlja u jednom trenutku dolazi do ozbiljnih oštećenja, i ovo predstavlja najveći problem za bezbednost, bez obzira da li će objekat u celini izdržati udar zemljotresa ili ne, tj. da li će ostati da stoji – rekao je Shing.
Trenutno ne postoji dovoljan broj dostupnih podataka i pouzadnih analitičkih metoda za određivanje seizmičke otpornosti ovih objekata. U Kaliforniji ovaj sistem gradnje je napušten nakon velikog zemljotresa u Long Biču 1933. godine (jačine 6,4). Načinjena šteta je procenjena na 40 miliona tadašnjih dolara, a 115 ljudi je poginulo.
Istraživači sa Univerziteta Sad Dijego na ovom projektu sarađuju i sa udruženjem koje okuplja inženjere iz cele SAD sa velikim iskustvom u oblasti seizmike starih objekata (Professional Advisory Panel). U projekat su uključeni i istraživači sa Stanford Univerziteta, kao i Univerzita Kolorado.
- Mi ne možemo prosto porušiti sve ove objekte, zbog ekonomskih razloga ali i istorijskog značaja nekih od njih - rekao je Andreas Stavridis, saradnik na projektu. Vrednost istraživanja od 1,24 miliona dolara predstavlja sitnicu u odnosu broj ovih zgrada, ne samo u Kaliforniji već i širom SAD. Međutim, istraživači naglašavaju vrednost svog rada i za druga trusna područja gde je ovakav sistem gradnje takođe primenjivan u većem broju - Kina i oblast Mediterana.
Prof. Shing je napomenuo da opeke u ovim zidovima nisu zamišljene kao konstruktivni element, već samo kao ispuna betonskog rama. Međutim, u toku zemljotresa zidani zid interaktivno reaguje sa betonskom konstrukcijom objekta iz čega nastaju neželjene posledice.
Sada je na redu analiza i sistematizacija dobijenih rezultata. Na osnovu njih će biti određena najpogodnija rešenja za implementaciju u ove objekte, i proleća 2009. biće ispitivan istovetan model objekta ali sa primenjenim konstruktivnim dodacima.
Snimak ponašanja konstrukcije u simulaciji zemljotresa možete pogledati ovde.
drugi povezani linkovi:
