Экономичное проектирование с BRBF каркасами

Преимущества систем BRBF подтверждаются сравнительными исследованиями (например, исследование Star Seismic; исследование Dasse) и уже завершенными проектами. Системы BRBF, из-за их нижеследующих свойств, могут быть более выгодными, чем другие, обычно используемые диссипативные конструкции, особенно с точки зрения экономической эффективности:

  • отличная растяжимость и поглощение энергии,
  • низкие сейсмические нагрузки (вследствие высокого коэффициента поведения и в целом более высокого периода времени, относящегося к собственному резонансу),
  • легко контролируемое поведение конструкции,
  • меньшие размеры элементов (колонн, балок),
  • меньшие и более простые соединения,
  • можно увеличить полезную площадь здания, тем самым увеличивается рыночная стоимость недвижимости,
  • необходим фундамент меньших размеров, из-за значительного уменьшения возникающих растягивающих нагрузок,
  • простое и быстрое строительство, что дает экономию времени,
  • легко использовать в случае повышения сейсмостойкости,
  • простая проверка после землетрясений и замена элементов в случае необходимости.

Сравнительное исследование компании «Star Seismic Europe» содержит сравнение трех и семи этажного комплекса зданий с использованием гибкого метода расчета (q = 1.5), диссипативного центрально усиленного каркаса (q = 4) и системы BRB стержней (q = 7).

earthquake cost savings

Расходы на элементы систем BRBF компании «Star Seismic» по сравнению с обычными решениями q=1.5 и q=4

earthquake cost savings

Расходы на системы, противостоящие поперечным нагрузкам для зданий, имеющих обычные усиливающие системы и усиливающие системы BRBF компании «Star Seismic»

Согласно исследованию достигаемая экономия составляет 30 евро/м2 по сравнению со средне диссипативной системой (q = 4). По сравнению с системой с малой растяжимостью q = 1.5, в случае трех и семи этажного здания, экономится 86 евро/м2 и 95 евро/м2 соответственно, что приводит к значительному снижению затрат на возведение здания и обеспечивает высокую степень конкурентного преимущества для конструкторских бюро, выполняющих расчеты статики.

Для наглядности в расчете Dasse содержится сравнительное исследование специального централизованно усиленного каркаса (R=6, Special Concentrically Braced Frame, SCBF) и усиливающей системы BRB (R = 8), и дается краткое изложение основных пунктов снижения расходов по конструкции. Согласно исследованию, применение системы BRB на 34% сокращает расходы на системы, противостоящие поперечным нагрузкам.

По мнению PROHITECH: системы BRBF являются чрезвычайно экономически эффективными.

Четырехлетний научно-исследовательский проект «PROHITECH WP5, Инновационные материалы и технологии», финансируемый Европейским Союзом и проведенный с участием 12 стран, в своем окончательном обобщении пишет следующее:

«В дополнение к тому, что системы BRBF показали очень хорошее сейсмическое поведение, и путем поглощения энергии землетрясения предотвращают повреждение первичных конструктивных элементов они, являются чрезвычайно экономически эффективными». ... «Вес элементов стального каркаса по сравнению с весом всего здания легко можно уменьшить на 5-10%, что означает значительную экономию в строительной промышленности».

Экономия при последующем усилении конструкции

BRBF системы идеально подходят для усиления конструкций преимуществом является то, что шарнирные и сварные устойчивые к продольному изгибу усиливающие стержни (BRB стержни) компании «Star Seismic Europe» без каких-либо проблем могут быть соединены с имеющимися балками, колоннами и узловыми накладками, и все это может быть сделано при непрерывной эксплуатации здания.

retrofit savings

Используя имеющиеся соединения, инженеры заменили старые усиливающие стержни элементами BRB компании «Star Seismic». Таким образом была увеличена сейсмическая несущая способность конструкции без изменения каркаса.

Экономия расходов каркасно-рамочных зданий

Поскольку при расчете систем BRBF компании «Star Seismic Europe» вводится высокий коэффициент поведения (q = 6-8), здание можно рассчитывать на более низкие уровни нагрузок. Уменьшение размеров структурных элементов и узловых накладок позволяет экономить строительные материалы и трудозатраты.

frame-building-savings

При проектировании Центра «California Lottery» была выбрана система BRB стержней компании «Star Seismic», что привело к меньшему количеству усиливающих стержней, меньшему расходу материалов, уменьшению поперечного сечения балок и колонн.

frame-building-savings

Применением элементов BRB компании «Star Seismic» дало возможность устройства соединений меньших размеров в конструкции «Plum Point», а также сэкономило значительные расходы на возведение фундамента за счет сокращения необходимого количества свай.

Экономия в соединениях

Благодаря уникальной системе манжетов компании «Star Seismic», нет необходимости усиливать узловые накладки. Так как пластичность возникает в самом усиливающем стержне, размеры соединений BRB стержней компании «Star Seismic» являются минимальными.

postquake-savings

Отель «Ritz Carlton» с помощью BRB стержней компании «Star Seismic» сэкономил 1.2 млн. долларов на сокращение количества усиливающих стержней, таким образом, более чем на 50% снизили количество соединений, и, с другой стороны, уменьшили использование материала для соединений и сварных швов.

postquake-savings

Самые мощные тестированные усиливающие стержни BRB с наивысшей установленной производительностью – несущей способностью 9800кН, устойчивые к продольному изгибу были использованы для стальной каркасной рамно-связевой системы из стальных с целью повышения стабильности. Благодаря системе BRB стержней, проектированной компанией «Star Seismic», было осуществлено эффективное распределение нагрузки и уменьшилось боковое смещение.

Экономия после землетрясения

Эксперименты подтверждают, что BRB стержни компании «Star Seismic» разработаны так, чтобы противостоять значительному износу при нескольких последовательных землетрясениях. Однако если возникает необходимость в замене какого-либо усиливающего стержня, то намного дешевле заменить стержень чем колонны, балки или срезные соединительные элементы каркасов, находящихся под нагрузкой несимметрично усиленных каркасов.

postquake-savings

Для того чтобы и во время и послеэвентуального землетрясения защитить человеческую жизнь, в Сан-Франциско, в проекте Медицинского центра «UCSF» будет использовано более чем 300 BRB стержней компании «Star Seismic».

postquake-savings postquake-savings

Устойчивые к продольному изгибу усиливающие стержни идеально подходят в случае землетрясений с длительным затуханием, так как они сохраняют растяжимость и во время повторных циклов нагрузки. При строительстве ангара F-22 Военно-воздушных сил США, в целях защиты дорогостоящих самолетов, были использованы также BRB стержни компании «Star Seismic». Благодаря тому, что BRB стержни могут быть использованы и как однодиагональные системы, удалось достигнуть существенной экономии в конструкции.

share_1 share_2 share_3 print