Maanjäristykset ja rakenteiden seisminen suunnittelu

Abstract

Maanjäristykset ovat luonnonilmiöitä, joiden aiheuttamat tuhot voivat olla totaalisia. Maissa, joissa seisminen aktiivisuus on korkea, rakennusten suunnittelussa tulee huomioida maanjäristyksen mahdolliset vaikutukset. Nykyiset rakennukset ovat monikerroksisia, joten niiden vaurioituminen ja sortuminen voi johtaa useiden ihmishenkien menetykseen. Maanjäristysten vaikutus rakennuksiin ei suoraan riipu niiden pinta-alasta. Sen sijaan vaikutus riippuu monista tekijöistä, kuten maanjäristyksen voimakkuudesta, etäisyydestä maanjäristyksen lähteestä, rakennuksen rakenteellisesta vahvuudesta ja käytetyistä rakennusmateriaaleista. Tässä työssä tarkastellaan tekijöitä seismisen suunnittelun näkökulmasta, jossa värähtelyjen vaimentaminen on keskeistä.

Maanjäristyksen aiheuttaman tärinän vakavuus voidaan luokitella lieväksi, kohtalaiseksi tai voimakkaaksi riippuen maanjäristyksen luonteesta ja sijainnista. Voimakkaiden maanjäristysten esiintymistiheyden harvinaisuuden takia rakennukset rakennetaan pääosin kohtalaisen maanjäristysten vaatimusten mukaisesti, jolloin rakennusten ei-kantavien rakenteiden vaurioituminen on sallittua. Voimakkaiden maanjäristysten seurauksena rakennusten kantavat rakenteet saavat vaurioitua, mutta rakennus ei saa sortua.

Maanjäristystä kestävien rakennusten suunnittelussa oleellisia tekijöitä ovat rakenteiden jäykistys ja vahvistus. Tavalliset ratkaisut eivät ole riittäviä maanjäristysolosuhteissa. Insinöörit ovatkin kehittäneet vuosien varrella useita menetelmiä parantaakseen rakennusten maanjäristyskestävyyttä. Esimerkiksi maanjäristystärinän vaimennus- ja eritysperiaatteeseen perustuvat menetelmät ovat hyvin yleisiä. Tärinänsuojausperiaatteen mukaan tärinä heikkenee rakennuksen yläosassa, jakautuu tasaisesti rakenteissa tai absorboituu osittain maaperään ennen kuin saavuttaa rakennuksen. Tärinänsuojaukseen soveltuvia menetelmiä ovat esimerkiksi massiiviset rakenteet, kelluvat laatat, teräksiset kierrejouset, synteettiset eristykset ja katkaisuseinämät.