Роль стали в строительстве, устойчивом к стихийным бедствиям

Важность стали в строительстве зданий, устойчивых к стихийным бедствиям

Сталь играет действительно важную роль для зданий, которые должны выдерживать стихийные бедствия, поскольку она обладает высокой прочностью и гибкостью. Согласно исследованиям Института стального строительства Америки, стальные каркасы работают за счёт поглощения и распределения энергетических нагрузок, что приводит к меньшему повреждению конструкции при землетрясениях. То, что делает сталь особенно подходящей для районов с высокой сейсмической активностью, — это способность гнуться, а не ломаться окончательно. Это значительно повышает шансы людей внутри здания остаться в безопасности во время таких событий.

Малый вес стали значительно повышает эффективность, с которой инженеры могут строить сооружения, устойчивые к чрезвычайным ситуациям. Более легкие материалы упрощают транспортировку и монтаж конструкций, особенно это важно при доставке необходимого в труднодоступные места после происшествия. Именно поэтому сталь так популярна при сборке прочных укрытий, которые быстро возводятся там, где люди больше всего в них нуждаются в кризисные времена. Мы наблюдали, как это работает эффективно в зонах землетрясений и наводнений, где время буквально равно деньгам, а порой и спасенным жизням.

Сталь устойчива к огню и вредителям, что помогает зданиям лучше противостоять стихийным бедствиям и дольше служить, сокращая дорогостоящие расходы на обслуживание со временем. Исследования, проведенные, например, в Техасском технологическом университете, показали, что стальные каркасы выдерживают экстремальные погодные условия значительно лучше, чем деревянные. Строители, выбирающие сталь, получают конструкции, способные противостоять не только штормам, но и таким факторам, как термиты и гниль. Для владельцев недвижимости, обеспокоенных долгосрочной ценностью, это означает меньшее количество ремонтов и замен в будущем.

Сталь можно перерабатывать неоднократно, что делает ее идеально подходящей для современных целей устойчивого развития. Застройщики, стремящиеся сократить свой экологический след, часто обращаются к стали именно из-за этого свойства. По данным Всемирной ассоциации производителей стали, около 85 процентов всей выпущенной стали в конечном итоге перерабатывается, что значительно снижает выбросы углерода. Помимо пользы для окружающей среды, сталь сохраняет свою прочность даже после нескольких циклов переработки. Многие архитекторы теперь специально указывают применение стальных материалов при проектировании зданий, которые направлены на получение сертификата LEED или других стандартов «зеленого» строительства, поскольку сталь отлично вписывается в современные экологически устойчивые методы строительства.

Типы зданий, устойчивых к стихийным бедствиям, с использованием стали

Здания из стали, защищённые от ураганов

Здания из стали, предназначенные для устойчивости к ураганам, включают в себя специальные методы строительства, которые помогают им выдерживать суровые погодные условия. Эти конструкции часто имеют изогнутые внешние поверхности и дополнительно усиленные соединительные узлы, что помогает снизить давление ветра и предотвратить нанесение серьезных повреждений летящими предметами. Когда наступают штормы, именно такие решения в дизайне играют важную роль в сохранении целостности всего здания. Стальные каркасы также экономически оправданы в районах, где часто бывают ураганы. Страховые взносы на недвижимость, построенную из стального каркаса, как правило, ниже. По данным некоторых отраслевых исследований, после сильных штормов количество зафиксированных проблем у зданий со стальным каркасом на 30–50 % меньше, чем у конструкций из других материалов. Хотя ни одно здание не застраховано полностью от повреждений, сталь безусловно является прочным вариантом, достойным внимания при долгосрочных инвестициях.

Убежища от торнадо и стальные конструкции

Укрытия от торнадо, изготовленные из стали, создаются специально для противостояния сильным ветрам и летящим обломкам во время штормов. Согласно нормам FEMA, любое укрытие для дома должно иметь стальные укрепления, чтобы должным образом защищать находящихся внутри людей. Некоторые современные конструкции выпускаются в виде модульных элементов, которые быстро соединяются при необходимости и также легко разбираются для хранения или транспортировки. Такая гибкость позволяет устанавливать эти укрытия в тех местах, где они наиболее необходимы, в разных населенных пунктах. Для людей, проживающих в регионах, где сезон торнадо является ежегодной проблемой, доступ к таким адаптируемым укрытиям из стали означает разницу между безопасностью и опасностью.

Здания из стали, устойчивые к землетрясениям

Стальные здания, спроектированные с учетом устойчивости к землетрясениям, используют гибкость материала, позволяя конструкции гнуться, а не трескаться при подземных толчках. Исследовательский институт инженерии землетрясений установил, что способность стали растягиваться и деформироваться помогает зданиям лучше поглощать энергию землетрясений по сравнению с другими материалами, что в целом приводит к меньшему ущербу. Когда строители комбинируют стальные каркасы с так называемыми системами базового разделения, результат становится еще лучше. Эти системы, по сути, позволяют зданию находиться на специальных опорах, которые отделяют его от прямого воздействия подземных движений во время землетрясений. Такое устройство значительно снижает вероятность обрушения и является логичным решением для районов, где землетрясения происходят часто, обеспечивая безопасность и долгосрочную экономическую выгоду для находящихся в риске сообществ.

Техники строительства из стали для устойчивости к стихийным бедствиям

Системы стальных каркасов

Стальные рамы обеспечивают устойчивость большинства современных зданий, придавая им необходимую прочность для выдерживания больших нагрузок и сопротивления природным воздействиям. Основная идея достаточно проста — стальные балки и колонны работают вместе, как скелет, позволяя зданиям немного прогибаться, но не разрушаться под воздействием сильных ветров или землетрясений. Мы часто видим такое сочетание в местах, где бедствия происходят регулярно. Строители обычно используют эти стальные рамы вместе с особыми огнезащитными панелями между стенами. Почему? Потому что они хотят создать что-то, что прослужит дольше и обеспечит безопасность людей даже после возникновения чрезвычайных ситуаций. Кроме того, когда ущерб нанесен штормами или землетрясениями, наличие стальных рам позволяет быстрее восстановить конструкции по сравнению с другими материалами. Именно поэтому в аварийных укрытиях и временных больницах в первую очередь используют стальные рамы.

Системы базовой изоляции

Системы базового разделения изменили подход к строительству зданий, устойчивых к землетрясениям, создавая буфер между зданиями и колеблющейся землей во время толчков. Эти системы используют специальные подшипники, действующие как амортизаторы, уменьшающие объем энергии, передаваемой на саму конструкцию здания выше. Это означает значительно меньший ущерб в целом. Исследования показывают, что здания с такой системой могут смещаться вбок примерно на 80 процентов меньше, чем обычные здания во время землетрясения. Уменьшенное смещение обеспечивает большую безопасность находящимся внутри людям, что, очевидно, является большим преимуществом. Но это также важно для таких мест, как больницы или центры экстренной помощи, где операции должны продолжать функционировать даже после сильного землетрясения.

Армирование стали в железобетонных конструкциях

Добавление стальных арматурных стержней, commonly называемых арматурой, в бетон значительно повышает прочность и долговечность конечной конструкции. Для зданий, расположенных в регионах, где часто происходят стихийные бедствия, эта методика армирования абсолютно необходима, чтобы выдерживать как серьезные нагрузки, так и обычные ежедневные воздействия. Еще одним важным преимуществом является то, что при правильном использовании стального армирования мы в действительности применяем меньше бетона в целом, при этом полностью соблюдая все строгие стандарты безопасности. Кроме того, уменьшение объема используемого бетона позволяет сэкономить на строительных расходах, но также оказывает положительное влияние на окружающую среду, так как в каждый проект вовлекается меньше сырьевых материалов.

Кейсы: Сталь в строительстве, устойчивом к стихийным бедствиям

Стальные здания в сейсмоопасных районах

Существует множество доказательств того, что стальные здания лучше сохраняются в районах, подверженных землетрясениям. Возьмем, к примеру, Калифорнию — такие здания обычно хорошо переносят землетрясения, потому что сталь естественным образом гнётся, не ломаясь, и сохраняет целостность под действием нагрузки. Большинство зданий со стальным каркасом выходят из сильных землетрясений почти без повреждений по сравнению со старыми методами строительства. Мы ясно увидели это в 2010 году после сильного землетрясения на Гаити. В то время как многие бетонные здания полностью обрушились, несколько существующих стальных конструкций остались стоять, несмотря на масштабные разрушения вокруг них. Благодаря таким примерам, стальное строительство стало всё более популярным выбором для сообществ, восстанавливающихся после катастроф. Оно не только спасает жизни, но и позволяет городам быстрее восстанавливаться, так как требуется меньшее количество зданий подвергать полной реконструкции.

Производительность стальных конструкций во время ураганов

Стальные здания обычно довольно устойчивы к ураганам, поэтому они так распространены на побережье Мексиканского залива, где всегда существует угроза ущерба от штормов. Исследования показывают, что такие конструкции остаются стоять, когда другие разрушаются после сильных штормов. По сравнению с деревянными или бетонными аналогами, стальные каркасы получают значительно меньше повреждений от сильного ветра и летящих обломков. Например, после урагана «Катрина» здания со стальным каркасом начали восстанавливать еще до того, как многие другие вообще были оценены. Это сыграло решающую роль для районов, пытавшихся восстановиться после такого разрушительного стихийного бедствия. Благодаря этому общины могли быстрее восстанавливаться, поскольку жизненно важные службы оставались в рабочем состоянии намного дольше, чем это было бы возможно в ином случае.

Реальные примеры использования стали в убежищах от торнадо

Стальные укрытия от торнадо действительно спасают жизни, когда наступают сильные штормы. Исследования показывают, что у людей, находящихся внутри таких укрытий, примерно 98% шанс выжить, даже если торнадо ударит в них напрямую. Это довольно впечатляющий показатель. По этой причине многие правительства начали оказывать финансовую помощь для строительства таких стальных укрытий в различных районах. Общины стали все чаще использовать их, поскольку распространилась информация о том, насколько безопасными они действительно являются. Эти укрытия не только сохраняют жизни, но и делают целые районы лучше подготовленными к стихийным бедствиям. Оказалось, что сталь — это крайне важный материал для строительства сооружений, способных выдержать самые сильные проявления стихии и не разрушиться.

Экономические и экологические преимущества стали в строительстве

Долговечность и прочность стальных конструкций

Металлические здания служат гораздо дольше, чем многие думают, обычно оставаясь прочными более полувека без существенных проблем. Поскольку их не нужно так часто заменять, владельцы зданий в долгосрочной перспективе экономят деньги на расходах по обслуживанию и реконструкции. Национальная ассоциация строителей жилья выяснила, что благодаря увеличенному сроку службы значительно сокращаются расходы на ремонты, так как отсутствует необходимость постоянного устранения неполадок или переделывания работ. Сталь также удивительно устойчива к экстремальным погодным условиям, таким как ураганы или землетрясения, а значит, в случае стихийного бедствия потребуется меньше аварийных ремонтов. Для тех, кто обеспокоен вопросами экологичного строительства, сочетание прочности и долговечности делает сталь одним из самых разумных выборов среди доступных сегодня.

Устойчивость и перерабатываемость стали

Сталь стала довольно популярным вариантом для экологичного строительства, поскольку ее можно неоднократно перерабатывать без потери качества. В настоящее время строительные компании активно продвигают материалы, оставляющие меньший углеродный след. По некоторым оценкам, циркулирующим в отрасли, переработка стали позволяет сэкономить около 70% ресурсов, которые пошли бы на производство новой стали с нуля. Когда строители выбирают переработанную сталь вместо первичного сырья, это позволяет сократить истощение природных ресурсов и значительно снизить потребление энергии. При этом привлекательность стали определяется не только экологическими преимуществами. Подрядчики также экономят средства, что объясняет, почему все больше проектов предусматривают использование переработанных материалов, несмотря на то, что первоначальные затраты могут быть немного выше.

Будущие инновации в стали для зданий, устойчивых к стихийным бедствиям

Современные стальные сплавы для сейсмоустойчивости

Новые стальные сплавы меняют способ, которым здания справляются с землетрясениями, делая их более прочными и гибкими во время подземных толчков. Производители стали уже давно тестируют эти высокотехнологичные материалы в имитационных сценариях землетрясений, и полученные результаты выглядят многообещающе. Особенность этих сталей заключается в их способности гнуться без разрушения, сохраняя при этом общую прочность во время сейсмических толчков. Сталь сопротивляющаяся атмосферным воздействиям – еще один прорыв для строительных проектов, расположенных вблизи побережий или промышленных зон, где загрязнение воздуха вызывает коррозию. Здания, построенные из такого типа стали, требуют менее частого обслуживания, поскольку она естественным образом устойчива к коррозии от соленого тумана или химических испарений. Для владельцев зданий, обеспокоенных долгосрочными затратами, такие инновации означают меньшее количество ремонтов после сильных землетрясений и более длительный срок службы инфраструктуры в различных климатических условиях.

Инновационные стальные конструкции для экстремальных погодных условий

Новые подходы к проектированию, такие как параметрическое моделирование и сложные компьютерные симуляции, позволяют создавать конструкции, которые лучше выдерживают экстремальные погодные условия. Многие архитектурные компании по всему миру уже начали внедрять эти методики, чтобы сделать здания более устойчивыми к таким факторам, как сильные ветра, внезапные наводнения, а также экстремальная жара или холод. В некоторых регионах уже обновили строительные нормы и правила, включив в них современные проектные концепции, направленные на создание сооружений, способных пережить климатические катастрофы. Строительной отрасли необходимо продолжать разрабатывать и внедрять инновационные решения, если здания должны выдерживать все, что им бросает Мать-Природа, по мере изменения климатических условий.