science >> Wetenschap >  >> anders

Wat is seismische retrofitting met een zacht verhaal?

Een voorbeeld van de typische Californische soft-story-structuur Foto met dank aan Adan Engineering

Op 17 januari 1994, een aardbeving met een kracht van 6,7 op de schaal van Richter trof de wijk Reseda in Los Angeles. De aardbeving in Northridge, zoals het bekend werd, bracht nationale aandacht voor een fundamentele structurele fout die duizenden gebouwen plaagt in enkele van Amerika's meest aardbevingsgevoelige steden. Terwijl de temblor de stad rammelde, de onderste verdieping van het appartementencomplex Northridge Meadows stortte in onder de twee verdiepingen erboven. Zestien bewoners, allemaal op de eerste verdieping, stierf als gevolg [bron:Reich]. Waarom stortte het complex in terwijl zoveel andere gebouwen bleven staan? Omdat Northridge Meadows een zacht verhaal was.

Gebouwen met zachte verdiepingen , zo genoemd omdat de eerste verhalen veel minder rigide zijn dan de bovenstaande verhalen, zijn bijzonder gevoelig voor aardbevingsschade vanwege grote, ongewapende openingen op hun begane grond en in hun typische houtskeletbouw. Deze openingen bieden vaak plaats aan parkeerplaatsen, grote ramen en uitgestrekte lobby's in woon- en winkelgebouwen. Zonder goed ontwerp, dergelijke constructies zijn veel minder goed bestand tegen de laterale krachten -- krachten die een structuur heen en weer duwen -- die aardbevingen genereren. Zodra de eerste verdieping vouwt, de bovenste verdiepingen pannenkoek er bovenop, iets eronder verpletteren.

Dat is duidelijk een groot probleem in dichtbevolkte, aardbevingsgevoelige gebieden zoals Los Angeles en San Francisco (en, theoretisch, elke stad met een hoge dichtheid, aardbevingszwaar gebied met vergelijkbare constructie), toch hebben die steden nog steeds duizenden gebouwen met zachte verdiepingen die moeten worden verbeterd. Een studie uitgevoerd door het California Institute of Technology wees uit dat, van naar schatting 20 van Los Angeles, 000 zachte verdiepingen tellende gebouwen, slechts 800 waren verbeterd [bron:Jessup]. San Francisco wordt geconfronteerd met een vergelijkbare situatie met zijn ongeveer 10, 800 gebouwen met zachte verdiepingen [bron:Association of Bay Area Governments]. Nog steeds slechter, experts voorspellen een grote aardbeving in de Bay Area in de komende decennia. Als zo'n aardbeving zich voordoet, 80 procent van de gebouwen met zachte verdiepingen in San Francisco zou als gevolg daarvan instorten of onherstelbaar worden beschadigd [bron:Selna].

Wat kan er worden gedaan om een ​​dergelijke ramp te voorkomen? Dat is waar structurele ingenieurs zoals Dr. Scott Adan binnenkomen. Oprichter en directeur van Adan Engineering, hij is gespecialiseerd in een proces dat bekend staat als: seismische aanpassing met zacht verhaal .

"Zijwaartse stijfheid en sterkte zijn de belangrijkste ingrediënten om gebouwen 'aardbevingsveilig' te maken. In een zacht verhaal gebouw, de laterale componenten werden ofwel nooit overwogen of ze zijn gewoon niet sterk genoeg om de opgelegde aardbevingskrachten te weerstaan, " legt Adan uit.

Soft-story seismische aanpassing pakt die onoplettendheid aan, het toevoegen van de structurele componenten die nodig zijn om gebouwen overeind te houden na een aardbeving. Lees verder om erachter te komen hoe het proces werkt en hoe steden eigenaren van gebouwen aanmoedigen om deze verbeteringen aan te brengen.

Gebouwen met zachte verdiepingen beschermen tegen aardbevingen

Gebouwen met meerdere niet-ondersteunde openingen op de begane grond kunnen in de problemen komen wanneer een aardbeving de stad binnenkomt. Dit huis in Californië onderging een serieuze reconstructie na de aardbeving in Northridge in 1994. Foto met dank aan FEMA Nieuws

De eerste stappen bij elke seismische renovatie met een zacht verhaal zijn het analyseren van de structuur en het bepalen van de beste manier om het pand te versterken. Constructeurs en aannemers moeten verschillende factoren afwegen bij het bepalen van de beste manier om een ​​dergelijk project te benaderen. Ze moeten er niet alleen voor zorgen dat het gebouw voldoet aan de structurele normen die vereist zijn voor gerenoveerde gebouwen, maar ze moeten ook de impact op de functionaliteit van het gebouw minimaliseren. Hoe gemakkelijk (en mogelijk onooglijk) het ook is om gebouwen te versterken door hun parkeerplaatsen op de begane grond te vullen met beugels of muren over hun ramen, zowel stadsbestemmingswetten als op hun hoede zijnde eigenaren van gebouwen zorgen ervoor dat dat geen optie is. In plaats daarvan, ingenieurs en aannemers gebruiken meestal een paar verschillende benaderingen om een ​​seismische retrofit met een zacht verhaal te voltooien.

"Men kan bestaande muren versterken, voeg nieuwe 'schuifwanden' toe of voeg een stalen frame toe in de zachte delen van het gebouw, " zegt bouwkundig ingenieur Adan. Om bestaande muren te versterken, afwerkingen zoals gipsplaat of stucwerk worden vervangen door steviger multiplex. Het verankeren van muren aan de fundering is ook onderdeel van het proces. Toevoegen muren afschuiven -- muren gebouwd met als enig doel zijdelingse stabiliteit toe te voegen -- kunnen ook zeer effectief zijn, op voorwaarde dat ze de functie van de structuur niet verstoren. Als ze dat doen, een stalen frame kan de beste optie zijn, hoewel dergelijke frames duurder en gevaarlijker kunnen zijn om te installeren (dankzij het brandgevaar en de schadelijke dampen die worden gegenereerd door ze op hun plaats te lassen) dan andere technieken.

In plaats van gebouwen aardbevingsbestendig te maken, renovatie is bedoeld om ze aardbevingsveilig te maken, wat betekent dat ze nog steeds staan ​​als het schudden stopt. Adan wijst er snel op dat, zelfs met deze verbeteringen, gerenoveerde gebouwen voldoen nog steeds niet aan de structurele normen van moderne constructie.

"In de meeste gevallen, de richtlijnen van de [International Code Council] voor de seismische retrofit van bestaande gebouwen vereisen dat retrofits met zachte verdiepingen ten minste 80 procent sterkte bieden van het niveau erboven (de kwetsbare verdieping) en dat de achteraf aangebrachte stijfheid ongeveer 60 procent is van die vereist voor nieuwbouw , " hij zegt.

We zullen ingaan op hoeveel retrofits hierna kosten.

Hoeveel zal die retrofit mij opleveren?

De kosten van een soft-story retrofit variëren sterk, afhankelijk van de omvang van het project, maar een groot gebouw kan meer dan $ 100 kosten, 000 om in sommige gevallen achteraf aan te passen [bron:Selna].

Duidelijk, seismische aanpassing met een zacht verhaal is niet goedkoop, maar het kan goed besteed geld zijn. Een Caltech-enquête vond een 7:1 baten-tot-kostenverhouding voor geld besteed aan schuifwanden en een 4:1-verhouding voor geld besteed aan retrofits van stalen frames [bron:Association of Bay Area Governments]. Nog altijd, eigenaren van gebouwen hebben vaak geen zin in het gedoe en de kosten van het proces, dus gebruiken steden verschillende benaderingen om aan te moedigen of, in sommige gevallen, zelfs van eigenaren eisen dat ze hun gebouwen retrofitten.

In Berkeley, bijvoorbeeld, eigenaren van gebouwen met zachte verdiepingen moeten hun gebouwen laten beoordelen op structurele zwakheden. Of ze er vervolgens voor kiezen om die zwakke punten te corrigeren, is aan hen, maar als een eigenaar besluit af te zien van de kosten, hij of zij moet een waarschuwing plaatsen waarin alle bewoners en gasten worden geïnformeerd dat het gebouw waarschijnlijk onveilig is in het geval van een aardbeving. Andere steden moedigen retrofits aan door af te zien van bestemmingsvereisten voor parkeren en andere bouwvoorschriften, fiscale prikkels bieden of eigenaren van gebouwen beletten andere renovaties of verbeteringen uit te voeren totdat ze hun gebouw voor het eerst hebben aangepast. Verder gaan, steden als Fremont vragen eenvoudigweg eigenaren van gebouwen met een zacht verhaal die vóór 1978 zijn gebouwd om ze achteraf aan te passen of worden geconfronteerd met hoge boetes [bron:Community Action Plan for Seismic Safety]. Hopelijk, beleid zoals dit, in plaats van nog een aardbeving, zal de broodnodige aandacht vestigen op de kwestie van retrofitting met zachte verhalen.

Blijf lezen voor meer aardbevingslinks die je zullen rammelen.

Waarom Californië?

In Californië, de enorme omvang en het aantal zachte verhalen, hout omlijst, multi-familie, woonstructuren zijn kleiner dan die van andere seismisch actieve regio's, zegt Adan, de bouwkundig ingenieur. Waarom? Na de grote aardbeving en brand van 1906, een groot deel van San Francisco werd herbouwd, grotendeels uit het overvloedige aanbod van lokaal beschikbaar hout. Deze hausse in het bouwen van zachte verhalen heeft geen internationaal precedent, legt Adan uit. Andere delen van Californië volgden het voorbeeld in de naoorlogse bevolkings- en bouwhausse, perioden waarin de aardbevingsrisico's niet zo goed werden begrepen en bouwvoorschriften de dreiging doorgaans niet aanpakten.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

  • Hoe slimme structuren zullen werken
  • Hoe aardbevingbestendige gebouwen werken
  • Zullen aardbevingen ooit voorspelbaar zijn?
  • Is het waar dat wetenschappers een echt grote aardbeving voorspellen die Californië zal doen zinken?

Meer geweldige links

  • United States Geological Survey -- Programma voor aardbevingsgevaren
  • Vereniging van Bay Area-overheden -- Programma voor aardbevingen en gevaren
  • California Seismic Safety Commission - De gids voor huiseigenaren voor aardbevingsveiligheid

bronnen

  • 2006 Internationale bestaande bouwcode. "Beperking van het risico op aardbevingen in bestaande houten woongebouwen met zachte, Zwakke of open muren. "2006. (17 september, 2011)
  • Vereniging van Bay Area-overheden. "Gebouwen met zachte verhalen." 30 aug. 2011. (19 september, 2011) http://quake.abag.ca.gov/housing/softstory/
  • Vereniging van Bay Area-overheden. "Zacht verhaal Woningbouw bij aardbevingen Risicobeheer en kansen voor openbaar beleid." 14 november 2005. (17 september, 2011) http://quake.abag.ca.gov/wp-content/documents/PR-Soft story.pdf
  • Chong, Jia Rui. "Bevingskwetsbaarheid van 'soft-story'-appartementen in de staat nog steeds wijdverbreid." Los Angeles Times. 17 januari, 2009. (19 september, 2011) http://articles.latimes.com/2009/jan/17/local/me-quake-building17
  • Communautair actieplan voor seismische veiligheid. "Memorandum:Soft-Story Mitigation-programma's in andere gemeenschappen." 23 okt. 2008. (19 september, 2011) http://www.sfcapss.org/PDFs/SS%20MitigationOtherCommunitiesOct23.pdf
  • Itsekson, Alexander. "Op vaste grond." Vereniging van San Francisco Appartementen. 2010. (19 september, 2011) http://www.sfaa.org/may2010/1005itsekson.html
  • Jessup, Julie. Tokamatsu, Gordon. "Duizenden zachte verhaalstructuren moeten nog worden aangepast." NBC Los Angeles. 4 februari 2011. (17 september, 2011) http://www.nbclosangeles.com/news/local/Many-Residences-Still-Unprepared-for-Big-Quake-115330879.html
  • Rijk, Kenneth. "Studie verhoogt dodental Northridge Quake tot 72." Los Angeles Times. 20 december 1995. (19 september, 2011) http://articles.latimes.com/1995-12-20/news/mn-16032_1_quake-death-toll
  • Selna, Robert. "S.F. 'soft story'-gebouwen lopen gevaar bij aardbeving." San Francisco-poort. 11 december 2008. (17 september, 2011) http://articles.sfgate.com/2008-12-11/news/17129780_1_loma-prieta-buildings-large-earthquake-scientists