Wspierają:

     

 

 

 

Studenckie wersje oprogramowania

Ostatnie Komentarze

Główna arrow Studia arrow Ciekawostki arrow Domy na resorach
       
Domy na resorach Utwórz PDF Drukuj
Redaktor: Administrator   
10.06.2011.

Wiemy dużo na temat budownictwa krajowego, znamy materiały budowlane, normy projektowe itd., pytanie jak są budowane budynki w innych krajach np. w Japonii...?

Budownictwo jak wiadomo jest szeroką dziedziną, w której każdy z nas w przyszłości będzie realizował swoje plany zawodowe. Studia na naszym wydziale dostarczają nam po szczypcie wiedzy z każdej szuflady tej dziedziny. Dzięki obustronnej współpracy nauczycieli akademickich i nas studentów wiemy jak wygląda polskie budownictwo pod kątem konstrukcyjnym, technologicznym i prawnym, natomiast mało wiemy o budownictwie zagranicznym. Czy normy projektowe są podobne do polskich? Czy przepisy prawne pokrywają się z wyznacznikami polskimi?

Trzęsienie ziemi, które nastąpiło 11 marca 2011 skierowało nasze oczy w kierunku Japonii, kraju, który pod kątem rozwoju techniki i technologii jest światowym liderem. Państwo to znajduje się na wyspach leżących w obszarze o dużej aktywności sejsmicznej i wulkanicznej, podatność na wstrząsy sejsmiczne wymusiła na japońskich inżynierach opracowanie ścisłych reguł projektowych.

Wszystkie współczesne budynki są projektowane pod kątem ewentualnych trzęsień ziemi, Japończycy posiadają surowe prawo budowlane, które ściśle określa zasady budowy niskich, średnich i wysokich budynków.

Nowe budynki do trzech pięter wysokości muszą mieć wzmocnione ściany i fundamenty o określonej grubości. Budynki o wysokości do 30 m wymagają znacznie więcej pracy inżynierów, a wyższe korzystają z innowacyjnych, zapewniających odporność na wstrząsy projektów, surowo weryfikowanych przez najlepszych inżynierów budownictwa w kraju.

W budownictwie wielokondygnacyjnym dominują dwa typy konstrukcji: wiotki i sztywny.

 Pierwsza koncepcja zakłada zastosowanie elastycznego szkieletu, który podczas wstrząsów drga  ruchem sinusoidalnym, wężowym, tzn. gdy góra przesuwa się w prawo, środek przemieszcza się w lewo. Elastycznie odchyla się od pionu, ale potem wraca do poprzedniej pozycji. Ściany i elementy konstrukcyjne nie pękają, tylko poddają się wstrząsom.

W praktyce wiotką konstrukcję mają niewielkie budynki, takiego scenariusza nie da się zastosować przy budowie drapaczy chmur. Gdyby te najwyższe budynki były zbyt giętkie, kołysałyby się w czasie silniejszych wiatrów i dlatego stosuje się sztywną konstrukcję

W pewnym momencie następuje zgranie częstotliwości drgań własnych konstrukcji budynku z częstotliwością fal sejsmicznych. Powstaje pytanie jak uchronić budynek przed zjawiskiem rezonansu, który ma niszczycielską moc? Otóż uzupełnieniem sztywnej konstrukcji są pływające fundamenty.

Japończycy posadawiają swoje budynki na specjalnych walcach, na których budynek przesuwa się w trakcie trzęsienia ziemi. Budynki podczas drgań zaczynają poruszać się poziomo w stosunku do płyty fundamentowej, która dodatkowo zakotwiczona jest palami w gruncie. Wszystko konstruowane jest tak, aby siły nacisku działające na wysoki obiekt rozkładały się bardzo równomiernie.

Inną metodą jest mocowanie amortyzatorów sprężynowych lub elastomerowych, które oddzielają fundamenty od reszty budynku, czasem są to suwnice.

Średniej wysokości budynki (jak szpitale, czy laboratoria) w Japonii oraz na zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych są często położone na ogromnych, gumowych amortyzatorach. Powstała poduszka amortyzuje wstrząsy, dzięki temu naziom budynku jest chroniony, ponieważ częstotliwość drgań jest odpowiednio absorbowana i tłumiona przez zastosowany zestaw amortyzatorów. Najważniejsze jest aby środek ciężkości obiektu zachował swoją pozycję. Dzięki tym rozwiązaniom pionowe i poziome przemieszczenia, które są wynikiem ruchów tektonicznych, w mniejszym stopniu oddziałują na górną część budynku.

Dodatkowo w celu zminimalizowania odkształceń umieszcza się na dachach budynków wieżowców odpowiedni ciężar, którym ze względów praktycznych jest najczęściej zbiornik z wodą np. basen. Falująca w nim woda pochłania energię wstrząsu. Gdy budynek odchyla się w lewo, woda w basenie przepływa w prawo. W efekcie wieżowiec jako całość jest nieruchomy. Falująca na najwyższych piętrach woda przejmuje energię wstrząsów i nie pozwala budynkowi nadmiernie się wychylić.

Niekiedy w nowatorskich rozwiązaniach funkcję tę może pełnić betonowa, kamienna lub wykonana z innego materiału kula pracująca na zasadzie wahadła. Umieszczana jest ona w najwyższych kondygnacjach obiektu. Element ten poza wyżej opisaną funkcją stanowi wtedy nieszablonowy element urozmaicenia wnętrza budynku.

Ciężar znajdujący się na szczycie budynku ma za zadanie wyhamować ruch sinusoidalny budynku wywołany drganiami sejsmicznymi.

Oczywiście projekty muszą brać pod uwagę maksymalny stopień wychylenia lub przesunięcia, aby budynek nie uderzał w sąsiednie obiekty.

Najlepszą oceną pod kątem sejsmicznym opracowanego projektu konstrukcyjnego jest przeprowadzenie symulacji. Japończycy budują sztuczne symulatory sejsmiczne, w których występują przemieszczenia pionowe i poziome. W takim urządzeniu umieszczany jest model budynku często w skali 1:1! Nie są to wieżowce ale wielokroć budynki kilkukondygnacyjne, po uruchomieniu symulatora badane są odkształcenia konstrukcji.

Tak zaawansowane technologie wpływają na koszty realizacji obiektu. Szacuje się, że są one dwu a nawet trzy krotnie większe od kosztów wybudowania tego samego obiektu na gruntach nieaktywnych sejsmicznie.

Nieustające zagrożenie dużymi trzęsieniami ziemi sprawiło, że odporne na wstrząsy biurowce stały się atrakcyjne dla najemców i pozwalają pobierać wyższe opłaty za najem ich powierzchni.

W celu uzmysłowienia sobie na jakie obciążenia projektowane są konstrukcje żelbetowe warto przytoczyć przykład polskiej ambasady w Tokio. Ze względu na niewielką skalę tego budynku (dwie kondygnacje podziemne, trzy nadziemne) przyjęto sztywny układ konstrukcyjny. Stwierdzono że gdyby ten budynek powstawał w naszym rejonie konstrukcja żelbetowa miałaby słupy rzędu 30x30 cm, natomiast wzniesiony obiekt w Japonii skonstruowany jest ze słupów od 90x90 cm do 100x100cm. Dzięki temu obiekt jest bardzo mocnym i sztywnym pudełkiem.

Pytanie jak konstruowane są budynki odpowiadające funkcją naszym domom jednorodzinnym? Należy na samym początku podkreślić, że są to przede wszystkim konstrukcje lżejsze od budynków spotykanych w Europie, przez co mieszkania powyżej dziesięciu lat traktowane są już jako stare. Domy jednorodzinne są zwykle lekkiej konstrukcji drewnianej, ponieważ zastosowane drewno jest najtańszym materiałem, który przeniesie drgania.

 Dom jednorodzinny kojarzony jest bardziej z biedniejszą częścią społeczeństwa japońskiego (np. studenci, młode małżeństwa), tak więc technologie stosowane w tym budownictwie nie są zaawansowane, a raczej są najprostsze i najtańsze. Nie ma używanego u nas przepysznie żelbetu i podobnych materiałów (ceramiki, keramzytobetonu, gazobetonu, etc.), które dają nam poczucie solidności i bezpieczeństwa konstrukcji.

Japoński dom jednorodzinny ma za zadanie być łatwym w budowie i ewentualnej odbudowie. Ustatkowani Japończycy wolą mieszkać w budynkach wielokondygnacyjnych budowanych w wyżej opisanych technologiach dających poczucie bezpieczeństwa w przypadku kataklizmu.

            Trzeba jednak szczerze sobie powiedzieć, że siła niszczycielskiego żywiołu jest tak naprawdę nieprzewidywalna, aby pokonać falę tsunami, która nawiedziła wyspy Japonii, należałoby budować budynki o konstrukcji falochronu. Jednak do tej pory opracowane przez Japończyków rozwiązania konstrukcyjne pozwalają zminimalizować skutki kataklizmu, a koncepcję konstrukcji szkieletów wieżowców są wykorzystywane w wyścigu o najwyższy budynek świata na kontynentach o mniejszej aktywności sejsmicznej.

 

Autor: inż. Marcin Gąsiorek,

Student Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Białostockiej

 

Literatura:

www.biznes.onet.pl

www.budownictwo.babia-gora.pl

www.goscniedzielny.pl

www.rp.pl

www.wiadomosci24.pl

 


 

 

 
« poprzedni artykuł   następny artykuł »

Pismo do Sejmu RP w sprawie uprawnień budowlanych

Ranking pracodawców 2013

Firmy, które oferują praktyki

Portal Studentów Inżynierii Środowiska