Устойчивость акриловых конструкций в условиях сейсмической нестабильности

Обеспечение сейсмоустойчивости строительных конструкций – одна из самых важных задач, требующих решения при проектировании сооружений в сейсмически нестабильных зонах. Любые сооружения, в том числе и акриловые, должны проектироваться с учетом сейсмической активности региона.

Характеристики оргстекла позволяют активно использовать этот материал для строительства при повышенном риске землетрясений. ​Однако, чтобы сейсмическая устойчивость конструкций из оргстекла была максимальной, предпринимается ряд дополнительных мер.

​

Факторы, влияющие на сейсмоустойчивость сооружений из акрила:

• физико-механические свойства материала;
• оптимальная конструктивная схема объекта;
• специальные мероприятия по сейсмоизоляции.

Сейсмоустойчивость акрила

Использование акрила для строительства объектов в условиях сейсмической нестабильности не только допустимо, но и предпочтительно по сравнению с обычным стеклом. Физико-механические свойства акрила существенно отличаются от свойств обычного силикатного стекла.

• Упругость. Модуль упругости оргстекла при изгибе и растяжении в 20 раз меньше, чем аналогичный показатель силикатного стекла. Это значит, что под действием приложенной силы акрил способен намного интенсивнее сжиматься, восстанавливая свою форму после прекращения действия нагрузки. Акрил имеет достаточный запас упругости для обеспечения сейсмоустойчивости конструкции.
• Небольшой вес. Облегчение основных конструктивных элементов – это одна из важнейших мер по обеспечению сейсмоустойчивости сооружения. В этом плане акрил можно считать идеальным материалом – его вес в несколько раз меньше по сравнению с обычным стеклом.
• Высокая прочность. Акрил в несколько раз прочнее обычного стекла. Материал отлично сопротивляется как статическим, так и динамическим нагрузкам. Правильно подобранная толщина акриловых стенок позволяет обеспечить максимальную несущую способность объекта, что благотворно сказывается на сейсмоустойчивости сооружения.
• Ударная прочность. По этому показателю акрил превосходит обычное стекло в несколько раз. Материал абсолютно не хрупкий, при интенсивных ударных нагрузках на его поверхности происходит образование сетки трещин. Оргстекло не разбивается на множество осколков, поэтому риск его полного разрушения минимален – это свойство особенно важно при проектировании акриловых конструкций в сейсмически нестабильных регионах.
• Возможность сооружения бесшовных конструкций. Наиболее уязвимой зоной с точки зрения сейсмоустойчивости являются стыки между конструктивными элементами. Свойства акрила позволяют создавать монолитные конструкции из оргстекла сложной конфигурации без швов и стыков. Количество «слабых мест» в сооружениях из оргстекла может быть минимизировано без ущерба для архитектурных и дизайнерских требований.

 Дополнительные меры по повышению сейсмоустойчивости акриловых конструкций

Сейсмоустойчивость объекта зависит не только от свойств материала, но и от многих других параметров – высоты сооружения, конфигурации основных элементов, общего веса, способа организации стыков и их расположения. Сейсмоустойчивость акриловых сооружений в обязательном порядке закладывается на этапе проектирования объекта. Оптимизация конструктивной схемы акрилового сооружения позволяет обеспечить минимально возможную деформацию в случае землетрясения.

• Симметричность конструкций. При проектировании обеспечивается равномерное распределение центров масс и жесткости всех узлов по площади объекта. Число выступов, консольных элементов и острых углов минимизируется. Рациональная конструктивная схема подразумевает совпадение центра тяжести объекта с центром приложения нагрузок. В противном случае, на выступающих массивных участках во время сейсмической активности может развиться крутящий момент, что приведет к разрушению сооружения.
• Обоснованный выбор формы объекта. Максимальную сейсмоустойчивость обеспечивает круглая, многоугольная или квадратная форма конструкции. Объекты сложной конфигурации разделяются на отдельные отсеки простой формы. Отсеки имеют некоторую свободу движения друг относительно друга. Во время землетрясения каждый из этих отсеков работает как отдельная конструкция.
• Правильное расположение швов. При проектировании сборных конструкций стыки элементов располагаются вне интенсивно нагруженной зоны. Если гарантировать максимальную жесткость стыков не представляется возможным, то обеспечивается подвижность соединений с использованием антисейсмических швов.

  

• Устройство антисейсмических швов. Снижение сейсмической нагрузки достигается за счет формирования парных стенок, разделяющих отдельные секции сооружения. Между сдвоенным стенками оставляется просвет для возможных деформационных процессов, которые могут произойти вследствие повышения сейсмической активности.
• Пространственная жесткость. Этот параметр способствует повышению сейсмоустойчивости объекта. При проектировании рекомендуется стремиться к обеспечению монолитности. Места соединения серьезно укрепляются, чтобы жесткость сооружения была сравнима с монолитной. Если обеспечение пространственной жесткости не представляется возможным, то формируются упругие и подвижные стыки. Например, при сооружении аквариума-башни, состоящего из нескольких расположенных друг над другом колец, создается подвижное соединение с помощью специального герметика.
• Использование сейсмоизоляции. Для повышения сейсмоустойчивости акриловых объектов используются специальные демпфирующие устройства и материалы, предназначенные для поглощения энергии колебаний. В основании конструкции устраиваются демпфирующие «подушки» из полимерного материала или бетона. Для повышения сейсмоустойчивости башенных конструкций устанавливается специальная маятниковая система, предназначенная для компенсации нежелательных инерционных процессов.

При проектировании конструкций из акрила выполняются действующие стандарты и нормы сейсмостойкого строительства – это позволяет обеспечить достаточную устойчивость акрилового объекта в условиях сейсмической нестабильности. Более подробная инструкция по повышению сейсмоустойчивости определяется для каждого акрилового сооружения отдельно в зависимости от его конструктивных особенностей и степени сейсмической активности региона.