¿Diseño sísmico de un edificio industrial de una sola planta con columnas de ladrillo?
Los edificios industriales de un solo piso con columnas de ladrillos tienen las ventajas de un precio bajo, una estructura simple y una construcción conveniente, y se usan ampliamente en fábricas industriales pequeñas y medianas. Los edificios de fábricas con columnas de ladrillo utilizan columnas (paredes) de ladrillo como componentes portantes y resistentes a fuerzas laterales. Debido a la naturaleza frágil del material, su comportamiento sísmico es peor que el de los edificios de fábricas con columnas de hormigón armado. El edificio de la fábrica de columnas de ladrillo está vacío y la distancia entre las paredes horizontales es grande, es difícil resistir un terremoto durante un terremoto. La resistencia al colapso no es tan buena como la de los edificios civiles con estructuras de mampostería. Por lo tanto, de acuerdo con las características de daño sísmico de los edificios de fábricas con columnas de ladrillo, es necesario descubrir los eslabones débiles de los terremotos, proponer las medidas antisísmicas correspondientes y mejorar sus capacidades antisísmicas.
Palabras clave: Diseño estructural de edificio industrial de columnas de ladrillo
1. Daños por sismo y sus características:
Los daños por sismo se muestran: monocapa en 6 y 7 grados. zonas El daño a los edificios de la fábrica de columnas de ladrillo fue relativamente menor, con algunas columnas de ladrillo mostrando grietas horizontales por flexión: se produjo un colapso o colapso parcial en el área de octavo grado, lo que causó daños a la estructura principal y se produjeron daños graves en los edificios de la fábrica; el área de noveno grado, con una alta tasa de colapso.
Desde la perspectiva de las características de los daños sísmicos, las columnas de ladrillo son el eslabón débil del edificio de la fábrica. Las columnas de ladrillo de la pared longitudinal exterior tienen grietas horizontales a la altura del alféizar de la ventana o en la parte inferior de la misma. Edificio de la fábrica. Las columnas de ladrillo de la pared longitudinal interior tienen grietas horizontales en la parte inferior. El daño a las columnas de ladrillo fue la causa principal del colapso del arcén de la fábrica. Durante un terremoto, el muro a dos aguas sufrirá daños por flexión fuera del plano representado por grietas horizontales. El muro a dos aguas se inclinará hacia afuera y las correas se arrancarán. En casos severos, el muro a dos aguas colapsará y el techo del tramo final. colapsar. La forma del techo tiene un cierto impacto en el comportamiento sísmico del edificio de la fábrica. El daño sísmico de los edificios de la fábrica con techos pesados es generalmente mayor que el de las fábricas con techos livianos. Los techos de tejas corrugadas y el revestimiento escasamente pavimentado tienen una horizontalidad deficiente. rigidez y efecto espacial, y son propensos a terremotos. El techo es propenso a inclinarse.
2. Ámbito de aplicación y disposición estructural
2.1 Naves fabriles de un solo vano y de varios vanos, de una sola planta, de igual altura, cuando no exista grúa y el vano. y la elevación superior de la columna no es grande, el daño del terremoto fue menor. Debido a la influencia de las altas vibraciones en los edificios de las fábricas con diferentes alturas, las columnas superiores de las columnas de sección variable resultan gravemente dañadas por los terremotos y son difíciles de reparar, lo que puede provocar fácilmente el colapso de las vigas del techo. Por lo tanto, se estipula que el alcance aplicable de los edificios de fábricas con columnas de ladrillo son las fábricas pequeñas y medianas de uno o varios tramos sin puentes grúa. A 6-8 grados, la luz del edificio de la fábrica no supera los 15 m y. la elevación de la parte superior de la columna es superior a 6,6 m a 9 grados. La luz no excederá los 12 m y la elevación de la parte superior de la columna no excederá los 4,5 m.
2.2 La fachada plana del edificio fabril debe ser sencilla y regular. El plano debe ser rectangular. Cuando el plano tiene forma de L o T, las esquinas internas del edificio de la fábrica son propensas a sufrir daños por terremotos, especialmente si la rigidez del plano es asimétrica, se producirá concentración de tensiones. En fábricas con fachadas complejas, cuando los techos están a diferentes alturas, se producirán colisiones debido a vibraciones descoordinadas y los daños causados por el terremoto serán más graves.
2.3 Cuando el edificio de la fábrica tiene una forma compleja o hay casas (o estructuras) construidas junto a él, se deben establecer juntas antisísmicas para dividir el edificio de la fábrica y los edificios auxiliares en sismo independientes y simples. -Unidades resistentes para evitar daños al propietario durante un terremoto. En vista de las características de las fábricas pequeñas y medianas, las naves industriales de columnas de ladrillo sin techos de sándalo sobre hormigón armado deben estar equipadas con juntas antisísmicas, mientras que las naves industriales de columnas de ladrillos con techos ligeros no necesitan estar equipadas con juntas antisísmicas. -juntas sísmicas. Se deben instalar columnas dobles o paredes dobles en las juntas sísmicas para garantizar la estabilidad general y la rigidez de la estructura. El ancho de las juntas sísmicas debe calcularse y determinarse en función de la deformación elástico-plástica máxima durante un terremoto. Generalmente, se pueden utilizar entre 50 y 70 mm.
3. Sistema estructural
3.1 El grado de daño al edificio de la fábrica durante un terremoto está relacionado con el tipo de techo. En términos generales, los edificios de la fábrica con techos pesados sufrirán fuertes terremotos. daños, mientras que las fábricas con techos ligeros tendrán daños leves. El impacto es más evidente en áreas de alta intensidad. Por lo tanto, se requiere que se utilicen techos ligeros cuando la temperatura sea de 6 a 8 grados, y que se utilicen techos ligeros cuando la temperatura sea de 9 grados. La investigación de daños por terremotos humanos muestra que a 6 y 7 grados, los edificios de fábrica de columnas de ladrillo de un solo tramo y de varios tramos de igual altura están básicamente intactos o ligeramente dañados, y a 8 y 9 grados, las columnas de las filas tienen algún daño por terremoto o incluso colapsar. Por lo tanto, el "Código para el diseño sísmico de edificios" (G8Jll-89) estipula que se pueden usar columnas de ladrillo no reforzadas con secciones transversales para sitios de 6 y 7 grados, columnas de ladrillo combinadas deben usarse para sitios de 8 grados 1 y 2, y Se deben utilizar sitios de 8 grados 3 y 4. En los grados 9 y 9, las columnas laterales están hechas de columnas de ladrillo compuesto y la columna central está hecha de columnas de hormigón armado. Después del análisis de los daños causados por el terremoto, se descubrió que un número considerable de edificios industriales con columnas de ladrillo de un solo piso con diseño no sísmico estaban básicamente intactos después de un terremoto de 8 grados. La mayoría de los hombros de la fábrica colapsados también tenían deficiencias inherentes en el diseño y la construcción. Por lo tanto, diseño normal y construcción normal. Después de compararlo con la fábrica de una sola capa de columnas de ladrillo no reforzadas en uso normal, todavía tiene un cierto grado de resistencia sísmica en la zona de 8 grados. Se puede ver que los requisitos para el refuerzo de edificios industriales con columnas de ladrillo de un solo piso en el área de 8 grados son relativamente estrictos. En el borrador revisado del código sísmico, "debería" utilizar ladrillos compuestos para 8 grados 1 y. 2 sitios se cambiaron para "debería" utilizar ladrillos compuestos. Las columnas de ladrillo permiten a los diseñadores elegir si reforzar o no según las diferentes situaciones.
En términos generales, cuando una fábrica de columnas de ladrillo de un solo piso cumple con las condiciones rígidas del esquema de la estructura de mampostería y la capacidad de carga cumple con los requisitos después de la verificación sísmica, se pueden usar columnas de ladrillo no reforzadas.
3.2 Aún se requiere que la dirección longitudinal de una fábrica de columnas de ladrillo de un solo piso tenga suficiente resistencia y rigidez. No es suficiente depender únicamente de las columnas de ladrillo como componentes resistentes a las fuerzas laterales. Los soportes de las columnas se proporcionan como edificios de fábrica de columnas de hormigón armado, que atraerán considerables fuerzas de corte sísmicas. Los ladrillos se dañarán debido al corte. Para mejorar la capacidad de carga sísmica longitudinal del edificio de la fábrica, es un método económico y eficaz construir muros de ladrillo longitudinales que estén conectados integralmente a las columnas para reemplazar el soporte entre las columnas.
3.3 Cuando los dos extremos del edificio de la fábrica son frontones que no soportan carga, es difícil conectar la parte superior del hastial a las correas o paneles del techo. Solo puede confiar en la conexión entre los dos extremos del edificio de la fábrica. La cuerda superior de la armadura del techo y el extremo superior de la columna a prueba de viento como punto de apoyo de la parte superior del hastial. Esto no solo reduce el efecto espacial general de la casa también es perjudicial para prevenir daños fuera del plano. frontones, por lo que se deben instalar frontones de carga en ambos extremos del edificio de la fábrica.
3.4 Los tabiques internos verticales y horizontales del edificio de la fábrica se convierten en muros resistentes a terremotos. El propósito es aprovechar al máximo la función del edificio y evitar daños a la estructura principal. Cuando la pared divisoria interna no se puede convertir en una pared resistente a terremotos, es mejor usar una pared divisoria liviana para evitar los efectos adversos de la pared en las columnas y los nodos de conexión entre las columnas y las armaduras del techo. Si se utilizan tabiques ligeros, se debe considerar el tabique sobre las columnas y la fuerza de corte adicional generada por él y los nodos de la armadura del techo. (Consulte el "Sitio web de arquitectura china")
3.5 Los marcos sin ventanas no deben conducir a los tramos finales de las unidades de construcción de fábricas para evitar debilitar excesivamente la rigidez del techo. Cuando el marco del tragaluz está hecho de paredes de ladrillo para soportar la carga, causará daños graves por terremotos o incluso colapsará, por lo que se debe evitar su uso en áreas sísmicas.
4 Cálculo de la capacidad portante sísmica
4.1 Cálculo sísmico transversal
El diagrama de cálculo para el cálculo sísmico transversal de ladrillos monocapa al edificio de la fábrica puede ser seleccionado de acuerdo con las siguientes regulaciones: (1) Cuando las columnas del edificio de la fábrica son columnas de ladrillo no reforzado o las columnas laterales son columnas de ladrillo compuesto y la columna intermedia es una columna de hormigón armado, un modelo de estructura de bastidor con un extremo inferior fijo y un extremo superior con bisagras. se puede utilizar el extremo (2) Cuando el hombro de la fábrica y las columnas laterales son una columna de ladrillo no reforzada y la columna del medio es una columna de hormigón armado. Al determinar el período de vibración natural del edificio de la fábrica, el extremo inferior de la columna de ladrillo. se considera fijo Al calcular la acción sísmica horizontal, el extremo inferior de la columna de ladrillo se considera articulado. Esto se debe principalmente al hecho de que bajo la acción sísmica, a medida que la deformación continúa aumentando, los extremos inferiores de las columnas de ladrillos no reforzados se agrietan y dejan de funcionar, y todas las acciones sísmicas laterales son soportadas por las columnas de hormigón armado en el medio. Para el cálculo sísmico lateral de una fábrica de columnas de ladrillo de un solo piso con techo ligero, se puede ignorar la influencia del trabajo espacial y se adoptan los cálculos planos de entrada y pasillo. Para el techo superior de hormigón armado y el arcén de la fábrica con tejado de tejas con revestimiento densamente pavimentado, su efecto espacial no puede ignorarse y debe calcularse según el método de análisis espacial: Sin embargo, en aras de la simplicidad, los edificios de la fábrica bajo ciertas condiciones pueden ser Dispuestos según el plano, teniendo en cuenta el impacto de su trabajo espacial, es necesario ajustar los efectos de la acción sísmica calculados.
4.2 Cálculo de la resistencia sísmica longitudinal
Para una fábrica de múltiples vanos de ladrillos y columnas con cubierta de hormigón armado, al considerar que la cubierta es rígida, el sismo longitudinal actúa entre cada columna. La distribución es proporcional a la rigidez lateral de las columnas: cuando se considera la elasticidad del techo para el análisis espacial, los efectos sísmicos distribuidos por columnas con mayor rigidez lateral son menores que los distribuidos por techos rígidos, mientras que la rigidez lateral es menor. Los efectos sísmicos distribuidos por columnas son mayores que los distribuidos por cubiertas rígidas. Para aprovechar la forma de distribución simple de la acción sísmica longitudinal cuando se asume el techo rígido en el diseño, la rigidez del movimiento lateral de las columnas se puede multiplicar por el coeficiente de corrección para diferentes formas del techo como la rigidez de la columna durante la acción sísmica longitudinal. distribución, y todo el El período de vibración natural calculado del edificio de la fábrica se corrige para tener en cuenta la influencia elástica del techo.
Para un edificio de fábrica de un solo tramo con paredes longitudinales dispuestas simétricamente, corte el edificio de la fábrica longitudinalmente a lo largo del tramo medio, tome una columna y realice cálculos longitudinales por separado, y los resultados serán los mismos que los del análisis general. del edificio de la fábrica. Para edificios industriales de varios tramos con techos livianos, aunque el techo todavía tiene una cierta rigidez horizontal, considerando que los valores de deformación límite elástica del techo y la pared de ladrillos son bastante diferentes, en aras de la simplicidad en el cálculo, se puede Todavía se puede suponer que cada columna longitudinal vibra de forma independiente durante un terremoto, calculado según el método de la columna.
5 Medidas estructurales sísmicas
5.1 Cuando el edificio de la fábrica de columnas de ladrillo de un solo piso adopta un techo de hormigón armado, las medidas estructurales sísmicas pueden referirse a las regulaciones pertinentes de los edificios de la fábrica de columnas de hormigón armado. Cuando se utilizan tejados de tejas, la resistencia sísmica de un tejado completamente pavimentado es mucho mayor que la de un tejado sin paneles. Los paneles del tejado pueden evitar que la armadura del tejado se incline. Los daños causados por terremotos muestran que para los techos de tejas corrugadas sin soportes horizontales superiores e inferiores, las armaduras del techo se inclinarán o incluso colapsarán. Por lo tanto, se debe instalar un sistema de soporte de techo suficiente para garantizar que el techo tenga suficiente rigidez y resistencia longitudinal para resistir los terremotos. requisitos de resistencia.
5.2 Las vigas anulares desempeñan un papel importante en la mejora de la integridad del edificio de la fábrica. Sin embargo, las vigas anulares prefabricadas tienen poca resistencia sísmica y se rompen fácilmente fuera de la conexión durante un terremoto. Las vigas anulares deben colarse in situ y en la parte superior de las columnas del edificio de la fábrica. La elevación se cierra a lo largo de los muros exteriores de la casa y los muros interiores de carga. Para 8. En el área de indexación, se debe agregar una viga anular cada 3-4 m a lo largo de la altura de la pared, lo que puede mejorar el rendimiento sísmico de la pared de ladrillos, limitar el desarrollo de grietas en la pared durante los terremotos y reducir el daño a la pared. Cuando los cimientos son suelos arcillosos débiles, suelos licuados, suelos recién rellenados o una capa de suelo muy irregular, es probable que se produzcan grietas sísmicas. Si las grietas atraviesan el edificio de la fábrica, la casa se romperá. la superficie superior de los cimientos para reducir los desastres causados por terremotos. Cuando la viga anular sirve como dintel de puerta o ventana o resiste la influencia de un asentamiento desigual, la sección y el refuerzo de la viga anular no sólo deben cumplir con los requisitos de las estructuras sísmicas, sino que también deben determinarse con base en cálculos de tensión reales.
En los edificios industriales de columnas de ladrillo con techos de hormigón armado sin correas, es probable que aparezcan grietas horizontales en las paredes de ladrillo debajo de las vigas anulares del techo hasta cuatro pieles durante un terremoto, por lo tanto, a las 8 o 9. grados Celsius, entierre una barra de acero vertical de 8 ejes cada 1 m a lo largo de la pared superior e insértela en la viga del anillo superior para evitar el daño causado por el terremoto antes mencionado.
En los terremotos de 5.3, hay muchos casos de terremotos en los que las armaduras del techo y las columnas de ladrillo no están firmemente conectadas, las cabezas de las columnas se dañan e incluso los techos colapsan. Para fortalecer la conexión entre la armadura del techo y las columnas de ladrillo, las almohadillas superiores de las columnas deben fundirse integralmente con las vigas del anillo superior de la pared, y las partes incrustadas de las armaduras y las almohadillas del techo deben atornillarse o soldarse. Cuando el espesor de la almohadilla o el refuerzo es demasiado pequeño. El anclaje de las piezas empotradas no puede cumplir con los requisitos. El espesor de la plataforma debe ser inferior a 240 mm. El pozo debe estar equipado con dos capas de malla de acero con un diámetro no inferior a 8 y una separación no superior a 100 mm. Cuando la intensidad es alta, el techo soportará mayores efectos sísmicos y las vigas anulares fundidas integralmente con la plataforma estarán sujetas a un mayor torque. Los estribos de las vigas anulares dentro de los 500 mm a ambos lados de la plataforma deben ser más densos y sus estribos. el espacio no debe ser demasiado grande, 100 mm.
5.4 El muro a dos aguas es la parte débil del edificio de la fábrica de columnas de ladrillo contra los terremotos. Puede inclinarse hacia afuera, colapsar parcialmente o incluso colapsar completamente durante un terremoto. la parte superior de la pared a dos aguas no está firmemente conectada al sistema de techo. Para conectar de manera confiable el techo y la pared a dos aguas, se debe colocar una viga horizontal superior de concreto reforzado en la parte superior del pei de montaña, y las partes incrustadas en la viga horizontal se deben anclar a los componentes del techo.
Debido a que el muro a dos aguas es relativamente alto, bajo la acción de terremotos transversales, la tensión de flexión plana en el muro causará grietas horizontales en el muro, y la fuerza cortante en el muro causará grietas transversales en el muro bajo la acción de terremotos longitudinales Abajo, el muro colapsará fuera del plano. El refuerzo en las columnas del muro a dos aguas puede prevenir o reducir la ocurrencia del daño por terremoto mencionado anteriormente. La sección transversal y el refuerzo de las columnas a dos aguas no deben ser más pequeños que las columnas de la fila y deben conectarse a la parte superior del muro para conectarse. las vigas horizontales y los componentes del techo.
Para evitar fallas por corte de frontones y muros transversales, sus aberturas deben ser limitadas y el área de la sección transversal horizontal de las aberturas no debe exceder el 50% del área de la sección transversal total. A 8 y 9 grados, se deben instalar columnas estructurales en ambos extremos del hastial y las paredes horizontales, y a 9 grados, se deben instalar columnas estructurales a ambos lados de la abertura alta.
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