Maanjäristyksen kestävät teräsrakenteet

Raportissa käsitellään teräsrakenteiden suunnittelua maanjäristysalueille. Teksti on suunnattu lähinnä suunnittelijoille ja teoreettiset tarkastelut on pyritty minimoimaan. Suunnitteluperusteet ovat yhteisiä useimpien maiden normeille. Raportin esitys perustuu lähinnä normiin Eurocode 8. Sen lisäksi on käsitelty yhdysvaltalaista normia Uniform Building Code (UBC). Maanjäristykset synnyttävät dynaamisia kuormia rakennuksen perustuksissa. Maaperän liike saa rakennuksen värähtelemään, mikä aiheuttaa rakenteeseen muodonmuutoksia ja jännityksiä. Niiden suuruuteen ja käytännössä suunnittelukuormiin vaikuttavat rakenteen värähtelyominaisuuksien lisäksi rakennuksen sijainti, rakennetyyppi, rakenteen pysty- ja vaakasuuntainen säännöllisyys ja maaperän ominaisuudet. Rakenteiden analysoinnissa käytetään sekä ns. korvausvoimamenetelmää että vastespektrimenetelmää. Vastespektrimenetelmä on yleistymässä varsinkin tärkeiden ja monimutkaisten rakenteiden suunnittelussa. Kummassakin menetelmässä todellinen dynaaminen herätevoima korvataan rakenteen pystysuunnassa vaihtelevalla staattisella vaakavoimalla. Mitoituslaskelmat ovat siis samankaltaisia kuin mitoitettaessa rakenteita tuulivoiman varalta. Suurissa maanjäristyksissä kuormat ovat yleensä niin suuria, että rakenteita ei voi suunnitella kimmoisiksi. Rakenteet suunnitellaan joko siten, että rakenne dissipoi energiaa tai erityiset vaimenninelementit estävät rakenteen joutumasta epäelastiselle alueelle. Normien perustavoitteena on suunnitella rakennukset sitkeiksi siten, että tietyissä kohdissa rakenne myötää ja samalla dissipoituu mahdollisimman paljon energiaa. Kehärakenteissa tulee pyrkiä kokonaismekanismin syntymiseen. Epäelastisten muodonmuutosten takia suunnittelukuormia voidaan pienentää, mikä tehdään jakamalla kimmoinen suunnitteluspektri käyttäytymiskertoimella q. Käyttäytymiskerroin riippuu rakennetyypistä, joka teräsrungolla voi olla esimerkiksi momenttia kantava kehärakenne tai keskeisillä tai epäkeskeisillä vinositeillä jäykistetty kehärakenne.