ARKITEKTURA SIZMIKE

Mentor Llunji ARKITEKTURA SIZMIKE Roli i arkitekturës në reagimin sizmik të strukturave Recensues: 1.Prof. Dr. Musa Stavileci, Fakulteti i Ndërtimtarisë dhe Arkitekturës, Universiteti i Prishtinës 2.Prof. asoc. Dr. Violeta Nushi, Fakulteti i Ndërtimtarisë dhe Arkitekturës, Universiteti i Prishtinës Botues: Asociacioni i Arkitektëve të Kosovës Asociacioni i Arkitektëve të Kosovës në Prishtinë, në mbledhjen e mbajtur më 02.03. 2012, me vendimin nr. 20120302/1, vendosi të lejoj publikimin e këtij teksti. © Të gjitha të drejtat janë të rezervuara.Nuk lejohet shumëfishimi me çdo mjet apo formë pa lejen me shkrim të autorit.

ISBN 978-9951-8863-0-7 Përpunimi grafik Gazmend Çitaku Ballina Marian Shkreli Formati 19 x 24,5cm U shtyp në shtypshkronjën IVPE Ulqin qershor 2012

MENTOR LLUNJI

ARKITEKTURA SIZMIKE ROLI I ARKITEKTURËS NË REAGIMIN SIZMIK TË STRUKTURAVE

Asociacioni i Arkitektëve të Kosovës 2012

Në kujtim të gjyshes, Ferihasë, viktimë e tërmetit të Ulqinit, 1979

Arkitektura sizmike

7

PËRMBAJTJA Parathënia

11

Hyrja

15

1. Tërmetet dhe lëkundjet e Tokës

21

1.1 Hyrje 1.2 Paraqitja dhe përhapja e tërmeteve 1.2.1 Kur dhe ku lindin/shfaqen tërmetet 1.3 Lëkundjet e Tokës-matjet 1.3.1 Tërmetet magnitude dhe intesiteti Literatura

21 23 26 28 30 33

2 Efekti i tërmetit në objekte

35

2.1 Hyrje 2.2 Forcat inerciale 2.3 Perioda e lëkundjeve dhe rezonanca 2.4 Shuarja 2.5 Spektri i reagimit 2.6 Rezistenca ndaj forcave sizmike 2.6.1 Duktiliteti 2.6.2 Rezistenca dhe shtangësia 2.7 Shpërndarja e forcës sizmike në objekt 2.8 Torzioni 2.9 Efekti ne truall dhe ndikimet sekondare 2.9.1 Likuifaksioni 2.9.1.1 Intervenimet në truall 2.9.1.2 Intervenimet në strukturë 2.9.2 Rrëshqitjet e dheut 2.9.3 Tsunami Literatura

35 37 40 46 48 51 51 54 56 61 65 66 69 70 70 72 74

3 Konceptet themelore në projektimin asizmik

77

3.1 Hyrje 3.2 Projektimi asizmik, rrugëtimi gjatë një shekulli 3.3 Normat dhe rregullativat-e shkuara e tashmja dhe e ardhmja 3.4 Eurocodi 8-fusha e zbatimit dhe kerkesat themelore

77 77 79 85

8

3.5 Projektimi sipas kapaciteteve 3.6 Metodat inxhinierike të analizës sizmike 3.6.1 Metoda e forcave statike ekuivalente 3.6.2 Analiza lineare dinamike 3.6.3 Analiza jolineare statike-Pushover Literatura

87 89 90 91 93 94

4 Sistemet strukturore asizmike

95

4.1 Hyrje 95 4.2 Llojët e sistemeve strukturore asizmike 96 4.2.1 Sistemet me mure 97 4.2.1.1 Format dhe llojet e mureve sizmike 104 4.2.1.2 Strategjia e pozicionimit të mureve në plan të objektit 105 4.2.1.3 Strategjia e shtrirjes së mureve në vertikalitet 108 4.2.2 Sistemet me rama rigjid 111 4.2.2.1 Sisteme me pllaka pa trarë 115 4.2.2.2 Duktiliteti 118 4.2.3 Sistemet duale(mikste) 122 4.2.4 Sistemet e shtanguar(kapriatë) 124 4.2.4.1 Sistemet diagrid 127 4.3 Koncepte dhe teknologji të reja 129 4.3.1 Hyrje 129 4.3.2 Koncepetet e reja mbi sistemet asizmike 130 4.3.3 Pajisjet bashkëkohore asizmike-pajisjet për izolim dhe shuarje 132 4.3.3.1 Izolimi në bazë/base isolation 132 4.3.3.2 Aplikimi i izolimit sizmik per mbrojtjen e artifakteve 138 4.3.4 Pajisjet për shuarje 141 4.3.5 Disa ide mbi konceptet e reja strukturore 144 4.3.6 Në vend të konkludimit 146 Literatura 148 5 Konfiguracioni i objektit dhe ndikimi në reagim sizmik

151

5.1 Hyrje 151 5.2 Ndikimi i zgjidhjeve arkitekturore-roli i konfiguracionit të objektit 153 5.3 Karakteristikat gjeometrike me rëndësi për reagimin sizmik të objekteve 160 5.3.1 Përmasat 160 5.3.2 Lartësia 160 5.3.3 Gjërësia/thellësia 161 5.3.4 Proporcioni 163 5.3.5 Simetria 164 5.3.6 Densiteti i elementeve strukturore 169

Arkitektura sizmike

9

5.4 Efektet e parregullsive në reagimin sizmik të objekteve 5.4.1 Diskontinuiteti në diafragmat horizontale 5.4.2 Katet e buta 5.4.3 Diskontinuitete tjera të shtangësisë në vertikalitet 5.4.4 Parregullsi në shtangësinë e perimetrit 5.4.5 Planimetri e thyer e objektit (forma L,U,C,+) 5.5 Trajtimi sizmik i formave të parregullta arkitekturale 5.5.1 Krijimi i parregullësisë me anë të fasadës 5.5.2 Mundësimi i parregullsisë me përdorimin e bërthamave betonarme 5.5.3 Krijimi i parregullësisë me vet strukturën Rezyme/përmbledhje Literatura

175 178 182 191 204 208 216 221 224 228 230 231

6 Arkitektura bashkëkohore në zona sizmike

233

6.1 Hyrje 1. TOD’s -Japoni, Tokio/ Arkitekt: Toyo Ito 2. Tama Art University Library-Japoni, Hachioji/ Arkitekt: Toyo Ito 3. Walt Disney Concert Hall, Los Angelos, SHBA / Arkitekt: Frank O. Gehry 4. CCTV Tower, Pekini (Beijing)-Kinë/ Arkitekti: Rem Kolhas/Struktura: ARUP 5. Vila Bordaux, Bordaux, Francë/Arkitekti: Rem Koolhaas/ Struktura: Cecil Balmond Rezyme/përmbledhje Literatura

233 238 240

7 Projektimi asizmik për elementet jostrukturore

255

7.1 Hyrje 7.2 Elementet jostrukturore-definicioni/përkufizimi 7.3 Reagimi i elementeve jostrukturore 7.4 Kodet dhe elementet jostrukturore 7.5 Klasifikimi i elemnteve jostrukturore 7.5.1 Muratura mbushëse ndarëse 7.5.2 Elementet tjera jostrukturore 7.5.2.1 Fasada 7.5.2.2 Dritaret dhe fasadat nga xhami 7.5.2.3 Tavanet e varur 7.5.2.4 Instalimet tjera Literatura

255 256 259 263 265 265 274 275 278 283 288 291

243 244 248 251 253

10

8 Sanimi sizmik i objekteve ekzistuese

293

8.1 Hyrje 293 8.2 Filozofia dhe qëllimi i sanimit të objekteve ekzistuese 295 8.3 Cilat janë objektet e rrezikuara 298 8.4 Hapat dhe mënyrat e rehabilitimit sizmik të objekteve ekzistuese 301 8.5 Sanimi sizmik i strukturave nga çeliku 307 8.6 Sanimi sizmik i strukturave nga betoni 310 8.7 Sanimi sizmik i strukturave të gurit-muraturës 315 8.8 Përforcimi i objekteve historike 317 Literatura 323 9 Planifikimi urban në zonat sizmike

325

9.1 Hyrje 9.2 Planifikimi urban dhe tërmetet 9.2.1 Planet hapësinore urbanistike në zona sizmike 9.2.2 Planet gjenerale hapësinore në zona sizmike 9.2.3 Planet detaje urbanistike në zona sizmike 9.3 Planifikimi për rreziqet tjera pasuese 9.4 Një vështrim mbi gjendjen sot 9.5 Planifikimi urban një aktivitet interdisciplinar Literatura

325 325 332 333 335 337 339 341 342

10 Arkitektura sizmike

343

10.1 Hyrje 10.2 Struktura si arkitekturë 10.3 Origjina e idesë mbi arkitekturën sizmike 10.4 Arkitektura sizmike mundësitë 10.5 Arkitektura sizmike - shembull Literatura

343 345 347 355 358 362

Arkitektura sizmike

11

Parathënie

Ky tekst paraqitet si produkt i materialit të përgatitur nga autori gjatë një periudhe disavjeçare angazhimesh në dizajnimin dhe llogaritjen e strukturave të ndryshme inxhinierike. Përgatitja dhe botimi i këtij teksti ka pasur për synim t’u vijë në ndihmë studentëve të kurseve pasuniversitare (pasdiplomike) inxhinierike të profilit “Projektim” në Prishtinë, Tiranë apo vende të tjera, ku një publikim i tillë mbi rolin e arkitekturës në reagimin sizmik të strukturës në gjuhën shqipe mund të ndihet i nevojshëm për t’u shfrytëzuar efektivisht. Ndërkohë, teksti mund të jetë i dobishëm edhe për kurse të tjera, në të cilat përmbahen kërkesa për njohuri bazë për arkitekturën sizmike. Mund të jetë i vlefshëm, gjithashtu, për studentë të profileve të ndryshme inxhinierike të ciklit universitar, të cilët dëshirojnë të zgjerojnë e thellojnë njohuritë e tyre në Projektimin e strukturave. Por, të interesuar mund të jenë edhe inxhinierë të diplomuar, projektues konstruktorë e studiues të fushave dhe profileve të sipërpërmendura. Projektimi i strukturave të ndryshme në troje aktive sizmike është sfida me të cilën ballafaqohet pjesa dërrmuese e inxhinierëve në mbarë botën, me të vetmin qëllim që të sigurojnë “mbijetesë” të strukturës edhe pas kalimit të veprimeve sizmike. Arkitekti, para se t’ia dorëzojë projektin strukturistit për llogaritje, duhet të ketë pasqyrim të qartë se si do të punojë struktura e projektuar. Po ashtu, ai duhet të vlerësojë pasojat të cilat mund të rrjedhin nga thjeshtimet, përvetësimet dhe teoritë të cilat është i detyruar t’i zbatojë.

12

Duke analizuar arsyet e dështimeve të stabilitetit, dëmtimeve të caktuara, si dhe të mbijetesës së objekteve pas tërmeteve, të llogaritura me norma aktuale të kohës së projektimit, por dhe, duke analizuar rezultatet e eksperimenteve të shumta në këtë drejtim, autori i këtij botimi potencon nevojën e domosdoshme të bashkëpunimit të ngushtë të pjesëmarrësve në projektim (arkitektit, strukturistit, teknologut, investitorit etj.) që nga faza e projektit ideor, projektit kryesor – detajet, realizimit e deri në shfrytëzimin e objektit. Felix Candela, ka shpjeguar shumë qartë raportin inxhinier – arkitekt, kur thotë “…Është një dialog i pamundur ndërmjet njerëzve që “flasin” dy gjuhë të ndryshme…”. Përmirësimi i këtij komunikimi në zgjidhjen e problemeve sizmike, sidomos tek ne, është imediate. Përndryshe, as llogaritja më e mirë dhe as detajet më të sakta nuk mund t’i kompensojnë gabimet eventuale në konceptin e projektimit asizmik. Nëpërmjet këtij botimi, pikërisht synohet të jepet një ndihmesë, sado modeste, në Arkitekturën sizmike – rolin e arkitekturës në reagimin sizmik të strukturës. Gjatë projektimit asizmik arkitekti, pa dyshim, e ka rolin e vet. Kontributin e tij ai mund ta japë që nga konceptimi i idesë fillestare arkitektonike. Hapi më i rëndësishëm i tij është të bëjë “revidimin paraprak” në kontekstin e ndikimit të parametrave arkitektonike dhe strukturore, me qëllim që të shihet sa është “e shëndosh” ideja fillestare arkitektonike në aspektin e reagimit sizmik. Ky botim është vetëm një kontribut i vogël në këtë drejtim, duke shpresuar se do të ngacmojë që, së paku, të mendohet në afrimin e profesionit arkitekt - projektues dhe inxhinier - strukturist, afrim i domosdoshëm për kërkesat e arkitekturës së sotme. Autori ka qenë i vetëdijshëm për vështirësitë me të cilat do të ndeshet gjatë përpilimit të materialit të paraqitur, pra edhe për përgjegjësinë e madhe që ka marrë për të përcak-

Arkitektura sizmike

13

tuar përmbajtjen adekuate, vëllimin e konsiderueshëm dhe mënyrën e përshtatshme të zbërthimit të tij. Duke pasur parasysh shtrirjen e madhe të tematikës së projektimit, si përsa u përket aspekteve teorike ashtu edhe atyre aplikative, kuptohet se nuk do të ishte e mundshme dhe nuk është pretenduar që në këtë botim të përfshihej e gjithë ajo tematikë. Përkundrazi, këtu, përveç trajtimeve të domosdoshme teorike e praktike, është synuar të paraqiten kryesisht bazat e konceptit të projektimit asizmik. Autori i këtij botimi shpreson që materiali i paraqitur të jetë i dobishëm për lexuesit e interesuar. Ndërkohë, do të jenë të mirëpritura vërejtjet dhe sugjerimet e tyre. Ulqin, prill, 2012

16

trafik. Sidoqoftë, paraqitja e paparalajmëruar dhe shkatërrimet e menjëhershme që sjellin tërmetet kanë një efekt të pashlyeshëm psikologjik te njerëzit, efekt që mbjell një frikë të pakrahasueshme. Tërmeti i Haitit, i janarit 2010, me mbi 230.000 të vdekur, Tsunami i Indonezisë në vitin 2004, mbi 240.000 viktima, apo më famëkeqi, ai i qytetit Tangshan në Kinë, viti 1976 me mbi 250.000 viktima, janë vetëm disa nga tërmetet shkatërruese të kohëve të fundit. Pamjet e këtyre qyteteve i përngjajnë efektit të një bombe atomike. Edhe rasti i tërmetit të Haitit, por edhe i Tangshanit janë shkatërrime të cilat kanë ndodhur vetëm për shkak të mosrespektimit të rregullave bazë asizimike, saktësisht të përdorimit të materialeve të dobëta, duke mos u bazuar në norma dhe rregullat themelore ndërtimore. Pavarësisht nga kjo, shpesh ndodh që edhe në rastet të ndërtimeve kualitative, që objektet mos t’u rezistojnë tërmeteve. Një shembull tipik është tërmeti i Mexico City-it, i vitit 1985, ku përkundër ndërtimeve sadopak kualitative, shkatërrimet kanë qenë shumë të mëdha edhe atë falë kualitetit të dobët të shtresave të Tokës të cilat e rritën disa herë efektin e lëkundjeve.

pFig. 2 Pamje nga rrënojat e Pallatit Presidencial në Port–au-Prince, më 12 janar 2010

Arkitektura sizmike

17

pFig. 3 Objekt i praptuar Alto Rio Edificio - me rastin e tërmetit të 27 shkurtit 2010, në Concepcion, Kil

Përkundër faktit se tërmetet nuk mund të parandalohen, shkenca moderne dhe inxhinieria e sotme kanë siguruar mënyra dhe mjete të cilat po që se përdoren si duhet mund dukshëm të reduktojnë efektin e tërmeteve të fuqishme. Sot, ne mund të dimë përafërsisht se ku do të ndodhin tërmetet dhe me çfarë intesiteti. Nëse i shtojmë kësaj edhe një projektim të mirë për përballimin e forcave sizmike, shanset për shpëtimin e njerëzve dhe të mirave materiale janë të mëdha. Roli i arkitektit Bërja e arkitekturës çdo herë ka qenë një aventurë interdisciplinare, pa kufij ndërmjet dizajnit dhe inxhinierisë, dhe prej fillimit arkitektura nuk është arritur vetëm me përfshirjen e arkitektit, por me kontributin e ndërtuesve, filozofëve, historianëve dhe, mbi të gjitha, inxhinierëve. Shpeshherë elementet kryesore arkitektonike janë pikërisht edhe elementet kryesore mbajtëse në një objekt. Nga ana tjetër, ndodh që zgjidhja arkitektonike bie ndesh

Tërmetet dhe lëkundjet e Tokës

25

p1-5 Llojet e valëve sizmike dhe mënyra e përhapjes së tyre Pikëfillimi i frakturës në mes pllakave quhet hipoqendër apo vatra e tërmetit, ndërsa projeksioni i kësaj pike në sipërfaqe të tokës quhet epiqendër (fig. 1-7).

p1-6 Lëkundjet e gjar-

përuara të valëve sizmike përcillen në sipërfaqe të tokës - Deformimi i binarëve nga tërmeti në Cristchurch, Zelandë e Re, 2010.

Efekti i tërmetit në objekte

39

madhe, gjë që është rrjedhojë e faktit se nxitimi në objekt rritet në varësi të lartësisë. Pra, katet më të larta pësojnë nxitim më të madh sesa katet e poshtme. Nga shprehja për forcat inerciale F = m x a, kuptohet që me rritjen e nxitimit rritet edhe forca inerciale.

b)

a)

Cm

Cm

d)

c)

▲2-2 a), b) Forca inerciale e shpërndarë në elemente në varësi nga masa e tyre - pamje në aksionometri dhe në bazë; c), d) Thjeshtimi i veprimit të forcës inerciale - një masë e përqendruar në kate – nivele; Një ndryshim më i theksuar është me forcat e erës, që konsiderohen forca të jashtme dhe sipërfaqësore, intensiteti i të cilave varet nga sipërfaqja ku vepron era, lartësia gjeografike, pozicioni i objektit etj. Edhe pse veprimi i erës mund të konsiderohet si veprim dinamik, ku intensiteti ndërron me kohën, natyra ciklike e tërmetit i bën këto forca të ndryshme. m3

Fi3

▲2-3

a) Modeli i thjeshtësuar për llogaritje -rama me masa-forca inerciale të përqendruara në nivelin e kateve; b) Diskretizimi përfundimtar i modelit - një konsol me masa-forca inerciale të përqendruara në nivelin e kateve;

Fi2 Fi1

m2 m1

h3 Fi2 h2 Fi1

m2 m1

h3 h2 h1

h1 a)

m3

Fi3

b)

52

ARKITEKTURA SIZMIKE

Nyjet plastike ‘projektohen’ në vendlidhjen e elementeve mbajtëse. Preferohet që të pozicionohen në trarë, kurse në shtylla dhe mure te vendi i inkastrimit për konstruksionin e themeleve (fig. 2-16) [15]. Për duktilitetin ekzistojnë shumë definicione. Ai përkufizohet edhe si kapacitet për ruajtjen e aftësisë mbajtëse gjatë deformimeve joelastike. Fig. 2-17 tregon dallimin ndërmjet reagimit elastik dhe duktil të strukturës [13].

a)

b)

c)

d)

▲2-16 Pozicionimi i nyjave të mundshme plastike:

a) tek objektet me mure paraqitet në vendin e inkastrimit në themele b) te ramat rekomandohet që nyjat të paraqiten në fundin e trarëve dhe te shtyllat në inkastrim, në themele c) te muret e lidhura me trarë, përveç në vendin e inkastrimit, nyjat plastike duhet të parashihen edhe te trarët lidhës d) rasti i pavolitshëm - nyjat e paraqitura në shtylla ‘sigurojnë’ një sistem labil në forca sizmike

Fi=Forca inerciale Fi=Forca e projektuar

(zhvendosja)

Fi

C

Fi

Fd

tik as el

B

i im ag re reagimi duktil

D

pika e deformimit

y

o

u

▲2-17 Reagimi elastik dhe duktil i një strukture të thjeshtë

Efekti i tërmetit në objekte

63

së ngarkesave në plan. Në praktikë, ndodh shumë rrallë që objekti të mos përjetojë përdredhje për shkak se edhe tek objektet me simetri të përkryer, çdoherë paraqiten imperfeksione gjatë ndërtimit, josimetri në ngarkim, por edhe për shkak se tërmeti është një fenomen kaotik dhe i parregullt, faktorë këto që ndihmojnë për spostimin, qoftë të qendrës së masës apo të ngurtësisë. Për këtë arsye, gjatë llogaritjes edhe për objektet simetrike merret parasysh përdredhja që quhet edhe përdredhje aksidentale për shkak të arsyeve ’aksidentale’ të shfaqjes së saj. Thënë thjesht, mungesa e balancës ndërmjet qendrës së masës dhe ngurtësisë prodhon torzionin. ’Fajtor’ mund të jetë spostimi i qendrës së ngurtësisë për shkak të pozicionimit josimetrik të elementeve vertikale mbajtëse (shtyllave, mureve) (fig. 2-29) apo spostimi i qendrës së masës ▲2-28 Plasaritjet diagonale nga qendra natyrore (gjeometrike). Qendra e masës jo çdo në faqet e një godine shumëkatëshe në Mexico City (1985), si pasojë e herë gjendet në mesin gjeometrik të planit të objektit dhe varet nga uniformiteti i shpërndarjes së ngarkesave në kate përdredhjes së strukturës (fig. 2-30). e

Cs

Mt=Fi x e

Cm

Cs

Fi

a)

b)

Cs Mt

▲2-29 Fazat e krijimit të tor-

zionit në një objekt me strukturë josimetrike a) veprimi i forcës inerciale dhe kundërvënia e forcës rezistuese b) mospërputhja e këtyre dy forcave krijon rrotullimin c) objekti i deformuar nga veprimi i torzionit

c)

Cm

Mt

Cm

68

ARKITEKTURA SIZMIKE

Ka disa qasje për të luftuar likuifaksionin. Qasja më e thjeshtë dhe e cila rrallëherë respektohet është - të mos ndërtohet në toka të ndjeshme ndaj likuifaksionit. Pra, të ndërtohet në toka të konsoliduara, joranore dhe jo me nivel të lartë të ujërave nëntokësore. Pasi zonat e ndjeshme ndaj likuifaksionit mund të shtrihen edhe në disa hektarë, atëherë tentohet që të gjenden mënyra për tejkalimin e këtij problemi. Masat që mund të ndërmerren janë ndërhyrjet në truall/dhera dhe në konstruksion.

▲ 2-33 Tërmeti në Nigata - Japoni, 1964

▲ 2-34 Shembja e objektit si pasojë e likuifaksionit - Adapazi, Turqi, 1999

88

ARKITEKTURA SIYMIKE

Duhet të identifikohen elementet që do të shërbejnë si disipues të energjisë sizmike dhe, konform kësaj, edhe të dimensionohen dhe armohen.

a)

b)

c)

▲3-5 a) Veprimi i forcës sizmike; b) formimi i nyjave plastike; c) pozicionimi i pafavorshëm i nyjave plastike në shtylla.

Detajizimi i armimit luan rol kyç në krijimin e strukturave me duktilitet të mjaftueshëm. Identifkimi i zonave ku mund të formohen nyjat plastike është i një rëndësie të veçantë

a)

b)

c)

▲3-6 a) Trarët më të shtangët sesa shtyllat - Kobe, Japoni (1995); b) detajizim i dobët i shtyllës - 4 shufra

vertikale dhe stafat horizontale të vendosura rrallë - Christchurch, Zelandë e Re (2010); c) detajizim i dobët i armaturës së shtyllave, mungesa e stafave më të shpeshta - Olive view hospital, San Fernando, SHBA (1971).

Konceptet themelore në projektimin asizmik

93

3.6.3. Analiza jolineare statike - “Pushover” Gjatë tërmetit struktura e ndërron shtangësinë e vet dhe në momente të ndryshme të veprimit të tërmetit, struktura do të ketë skema të ndryshuara statike. Struktura deformohet dhe në këtë mënyrë forcat që veprojnë në objekt ripozicionohen duke mbingarkuar elementet e caktuara mbajtëse. Analiza jolineare ‘pushover’ merr parasysh pikërisht këtë riprojektim të strukturës gjatë tërmetit. Koncepti bazë i analizës ‘pushover’ është ngarkimi i strukturës me forca anësore

1

2 GJENDJA FILLESTARE E STRUKTURES

JOLINEARITETI I PARE-Deformimi i shtangimit nga shtypja-nderron shtangesia e struktures

4

3 GJENDJA E DEFORMUAR-Shufra e deformuar nuk ndihmon shtangesine e struktures

5

JOLINEARITETI I DYTE-Keputja e shufres shtanguese nga terheqja-nderron shtangesia e struktures

6 GJENDJA E DEFORMUAR-Shufra ne terheqje e larguar-stabiliteti anesor dukshem i zvogeluar

JOLINEARITETI I TRETE-Deformim total i shufres shtanguese nga shtypja-struktura ne prag te kolapsit

derisa të mos paraqiten nyjat e dobëta, të cilat ‘krijojnë’ një strukturë të re me shpërndarje tjetër të forcave në të. Struktura pastaj ‘shtyhet’ (push - ang.) përsëri me forca anësore derisa të ‘zbulohen’ pikat e tjera të dobëta. Ky proces vazhdon derisa të definohet në tërësi skema e deformimit të strukturës. Edhe pse metodë e sofistikuar, nuk është e përshtatshme të përdoret për objekte me konfiguracione komplekse, për të cilat janë të rezervuara metodat jolineare dinamike. Skema e mësipërme tregon ngarkimin sukcesiv të strukturës dhe rrjedhimisht fazat e jolineariteteve, skemë që përdoret në analizën ‘pushover’. Çdo ngarkim ndërron skemën statike të strukturës dhe shtangësinë, deri në shkatërrimin e saj total.

100 ARKITEKTURA SIZMIKE

pra, një rritje të momenteve dhe forcave prerëse (transversale) si te të gjithë strukturat konsol (fig 4-5). T5

F5

T4+T5

F4 F3

T3+T4+T5 T2+T3+T4+T5

F2 F1

T1+T2+T3+T4+T5 FS

M

T=FS

▲4-5. Muret ndaj forcave sizmike veprojnë si një konsol vertikale. Diagramet e momenteve dhe forcave transversale

Muri ngarkohet me moment të përkuljes si dhe me forca të mëdha transversale. Përballimi i forcës transversale bëhet kryesisht me anë të dimensioneve të mëdha të prerjes tërthore - gjerësisë dhe gjatësisë (një pjesë edhe me ndihmën e arma- armatura kryesore turës horizontale). Ndërkaq momenti i përkuljes te muri +600 manifestohet me armatura kryesore forca të mëdha 2-2 2 ˜L/10 të tërheqjes dhe armimi për forca prerëse shtypjes në skaje +3.00 të murit. Kjo na bën të kuptojmë L se pikërisht në ▲4-6. Armatura kryesore te muret skaje duhet të ‘grumbullohet’ në skaje aty ku është kon0.00 vendosim armacentrimi më i madh i forcave tërheqëse, turën kryesore përkatësisht shtypëse. Armatura horizontale shërben për pranimin e forcës prerëse. që do të përballojë shtypjen apo tërheqjen (fig 4-6).

20 - 40cm

110 ARKITEKTURA SIZMIKE

▲4-17. Objekti në Nagano të Japonisë, me shtrirje vertikale – jo të zakonshme të mureve

▲4-18. Muret e shkurtëra - reagimi dhe armimi

Sistemet strukturore asizmike 121

këndëshe shpesh vetëm një stafë perimetrike nuk është e mjaftueshme, por është e domosdoshme të shtohen edhe stafa dytësore të cilat do të lidhin më mirë prerjen tërthore të shtyllës. Nyjat plastike në trarë krijohen në faqen e shtyllës (murit) ku lidhet trari. Për shkaqe praktike rekomandohet që kjo nyje plastike të spostohet më larg nga faqja e shtyllës në distancë prej h (lartësia e trarit) apo 50 cm (fig 4-29). Pjesa e paraparë për nyjën plastike duhet të mbulohet me armaturë përkatëse në gjatësi prej së paku 2h (2 herë lartësia e trarit). Te ramat e betonit detajizmi i nyjave bëhet me detajizim dhe projektim karakteristik të armaturës, ndërkaq të ramat e çe-

▲ 4-30. Shkatërrimi i shtyllave si pasojë e armimit joadekuat - stafat e holla dhe të larguara

▲ 4-31. ‘Projektimi’ i nyjës plastike te strukturat e çelikut me dobësimin e prerjes së trarit

Sistemet strukturore asizmike 139

▲4-49. Izoluesi TCR për izolimin e veprave të dimensioneve të vogla Artifakti

Mbeshtetja

a)

b)

▲4-50. Izolimi i artefakteve -a), b) artefakti i rrezikuar nga lëkundja

▲4-51. Izolimi i artefakteve-a), b) skemat e mundshme të pozicionimit të izoluesve në mbrojtjen e artefakteve Për objekte më të mëdha artistike, si skulpturat e vjetra, duhet të përdoret izolimi me anë të izolatorëve që përdoren për izolimin e strukturave ndërtimore. Çuditërisht, por edhe përkundër vlerës së tyre,

154 ARKITEKTURA SIZMIKE

Shpesh herë termi konfiguracion në literaturë shërben për të treguar edhe mbi madhësinë dhe pozicionimin e elementeve strukturore, të cilat janë indirekt vendim arkitektural. Ky zgjerim i definimit të konfiguracionit është i domosdoshëm pikërisht për shkak të interaksionit të këtyre parametrave në reagim sizmik. Duke iu referuar përshkrimit të konfiguracionit kuptohet që ai si i tillë mund të jetë i ndikuar nga shumë faktorë, si p.sh.: nga kushtet dhe kërkesat urbanistike (për lartësi të objektit, përshtatje të ambientit të caktuar etj.), aspekti funksional (dedikimi të objektit) dhe, sigurisht, nga efekti estetik (p.sh. stili arkitektural). Përzgjedhja finale e konfiguracionit është rezultat i procesit krijues i cili balanson me kërkesat estetike, funksionale dhe të sigurisë, e të cilat janë në ndërvarshmëri të plotë me njëra tjetrën. Konfiguracioni, pra, është derivat direkt i përmbushjes së kërkesave të funksionalitetit dhe dëshirës për origjinalitet estetik dhe është një nga faktorët kyç në reagimin sizmik të objekteve. Kjo na bën të kuptojmë se arkitekti me definimin e konfiguracionit ka definuar edhe mënyrën e reagimit sizmik a) të objektit dhe për këtë arsye projektimi asizmik është një përgjegjësi e përCm1 Cm1 bashkët sa e inxhinierit aq edhe arkitektit. Diskutimi mbi ndikimin e konfiguracionit në reagim sizmik, bazohet pikërisht në identifikimin e variablave të konfiguracionit të cilat ndikojnë në shpërndarjen e forcës sizmike. Këto variabla në literaturë shpjegohen si parregullsi, apo devijim nga format, konfiguracionet e rregullta dhe optimale sa i përket ballafaqimit të forcës sizmike. Parregullsia në konfiguracion bart mbi vete edhe parregullsinë në veprimin e forcave sizmike çka mund të prodhojë reagime të ndryshme në objekt (fig. 5-3).

b)

Cm

▲5-3 a) Konfiguracioni më pak i rregullt prodhon reagim më të komplikuar - zhvendosje edhe rrotullim, b) konfiguracioni i rregullt dhe simetrik e ka reagimin e thjeshtë, duke prodhuar vetëm zhvendosje translatore, çka edhe mund, saktësisht, të parashihet dhe të llogaritet me lehtë

Konfiguracioni i objektit dhe ndikimi në reagim sizmik 193

RASTI 2: Imperial County Service Building, Ele Centro Kaliforni, SHBA Reagimi i Imperial County Service Building është një shembull tipik - shkollor, se në cilën masë arkitektura ndikon në reagim sizmik të objekteve. Ky rast i vitit 1979 është dokumentuar mirë dhe ka vulosur mendimin se në ç’masë arkitektura ‘e gabuar’ mund të jetë fatale për një objekt. Objekti 6-katesh nga betonarmeja është ndërtuar në vitin 1969. Një dekadë më vonë ndodhi tërmeti i vitit 1979 në El Centro, Kaliforni, që ka qenë tërmet i moderuar me magnitudë 4.9 dhe ka shkaktuar dëme vetëm në disa objekte të ndërtimit të dobët dhe atë objekte nga muratura e paarmuar, ndërkaq objekti betonarme në fjalë ka pësuar dëme të pariparueshme me thyerjen e disa shtyllave mbajtëse në katin e parë. Arsyeja e dështimit ka qenë në radhitjen e gabuar të elementeve mbajtëse në përdhese, duke mbingarkuar kështu shtyllat mbajtëse më fleksibile se pjesa tjetër e strukturës. Menjëherë pas tërmetit objekti është demoluar. Kati i hapur përdhesë, si dhe vendosja e gabuar e mureve betonarme, qe vendim i gabuar sa arkitektural aq edhe inxhinierik. Edhe pse në

▲5-48 Imperial County Service Building, El Centro Kaliforni

Arkitektura bashkëkohore në zonat sizmike 249

▲6-16. Vila Bordaux, Francë Rem Koolhaas

▲6-17. Skema statike - skicë

Sanimi sizmik i objekteve ekzistuese 305

Zvogëlimi i masës së përgjithshme të objektit duhet të jetë gjithmonë një nga intervenimet e para që duhet te ndërmerren me qëllim të përmirësimit të reagimit global të strukturës. Siç u cek në Kapitullin 2, sa më vogël masa, aq më vogël forca sizmike. Masat e tepërta janë, p.sh., ato të koncentruara në muret ndarëse nga blloqet apo tullat, të cilat mund të zëvendësohen me muret nga materialet më të lehta (gjipsi), duke shkarkuar kështu objektin nga një pjesë jo e vogël e forcës sizmike.

a)

d)

b)

e)

c)

f)

▲8-4. Konceptet për sanimin sizmik të objekteve ekzistuese - modifikimi i reagimit global, a) me mure sizmike të betonit, b) me shtangime diagonale, c) me kontrafore në drejtime të veprimit të tërmetit, d) me ram betonarme apo çeliku, e) me izolim sizmik, f) me strukturë të re, duke ruajtur vetëm fasadën.

▲8-5. Strukturë e re e çelikut e cila është bërë arkitekturë e re për objektin ekzistues (San Francisko - SHBA)

312 ARKITEKTURA SIZMIKE

aftësinë mbajtëse të betonit. Përparësia e shiritave të karbonit është se vendoset shpejt, në mënyrë jo desktruktive për elementin dhe nuk ndërrojnë formën e prerjes tërthore. Përveç elementeve vertikale për përmirësim e reagimit sizmik të objektit, duhet të vlerësohet edhe gjendja e diafragmave horizontale - pllakave të meskatit. Në rast se janë deformabile, pra, kanë trashësi të vogël, apo janë me hapje të mëdha, të cilat ia zvogëlojnë shtangësinë horizontale, atëherë duhet t’i zmadhohet trashësia me shtresë të re betoni apo/dhe të përforcohen hapjet me trarë perimetrikë.

a)

b)

c)

a)

▲ 8-13. Përforcimi i shtyllave: a) përforcimi me zgjerimin e shtyllës, b) përforcim me zgjerim në rast kur është i pamundur zgjerimi në katër anët, c) përforcim me shirita çeliku, d) përforcim me shirita me fibra karboni (CFRP)

d)

b)

c)

d)

▲ 8-14. Përforcimi i trarëve, a) përforcimi me zgjerimin e trarit, b) përforcim me shirita - me fibra karboni (CFRP), c) përforcim me shirita çeliku, d) përforcim me profile anësore çeliku

332 ARKITEKTURA SIZMIKE

• Planet hapësinore urbanistike që janë në nivel shteti apo qyteti, • Planet gjenerale urbanistike të cilat kohëve të fundit identifikohen edhe me planet hapësinore për nivel të qytetit - komunës. • Planet detaje urbanistike. 9.2.1 Planet hapësinore urbanistike në zona sizmike Konceptimi i trendeve të ardhshme zhvillimore në planet hapësinore duhet të trajtohet nga aspekti i zvogëlimit të riskut sizmik dhe atë: • Shpërndarjen adekuate dhe orientimin hapësinor të popullatës, • Kontrollimin e rritjeve urbane me koncentrim të madh, • Pozicionimi hapësinor i aktiviteteve ekonomike duke pasur parasysh nivelin e riskut sizmik, • Pozicinomin hapësinor të sistemeve të mëdha infrastrukturave. Menaxhimi i lëvizjeve të popullsisë brenda zonës të cilën e përfshin plani hapësinor është element shumë me rëndësi i cili duhet të rregullohet në mënyrë që të ndalohet procesi i popullimit të atyre rajoneve në të cilat është i identifikuar risku i lartë sizmik. Zhvillimet e ardhshme kanë tendencën e rritjes së popullatës, e sidomos gravitimin e saj drejt qendrave urbane qyteteve. Për atë arsye paraqitet nevoja e intervenimit të shoqërisë në formën e orientimit të planifikuar të urbanizimit dhe vendbanimeve me tendencë të zvogëlimit të koncentrimit -duke pasur parasysh se pikërisht niveli i koncentrimit në zona të caktuara është faktor me rëndësi i riskut sizmik.

Planifikimi hapësinor në zonat sizmike 335

are nga zjarri. Në rast se ky sistem është i domosdoshëm, atëherë është e nevojshme që të sigurohet ndërprerja automatike nga sistemi qendror në rast tërmeti. • Sistemi i kombinuar i kanalizimit, d.m.th. për ujëra të zeza dhe ato të reshjeve, është më efektiv se sistemet tjera. Nëse është e mundshme, duhet të përbehet nga dy tuba. 9.2.3 Planet detaje urbanistike në zona sizmike Gjatë punimit të planeve detaje urbanistike, të cilat paraqesin përpunimin më detaj të planit gjeneral, zakonisht definohen shumë karakteristika të objekteve individuale apo komplekseve më të mëdha dhe, në ketë rast, duhet të merret parasysh si vijon: • Objektet fqinje duhet të ndahen me fuga separacioni. Kusht i domosdoshëm që mos të dëmtojnë njëri-tjetrin gjatë tërmetit (fig. 9-5). • Objektet duhet të jenë me forma dhe konfiguracione sa më të rregullta. Siç u cek në kapitujt më herët, konfiguracioni është një prej faktorëve të rëndësishëm në reagimin sizmik të objekteve (fig. 9-6). • Objektet të cilat kanë të njëjtën periodë të lëkundjes, si trualli apo janë në rezonancë me lëkundjet e truallit, dëmtohen më tepër se objektet që nuk janë ne rezonancë. Për këtë arsye, gjatë caktimit të etazhitetit të objekteve në planet detaje, harta e shtrirjes së periodave të truallit në zona urbane duhet të merret parasysh. Kështu në zona me perioda të vogla, p.sh., 0.15-0.30 sekonda, nuk është e favorshme të planifikohen objekte të ulëta, përkatësisht, objekte prej 1-3 kate. • Blloqet e banesave duhet koncipuar ashtu që të parashihen sipërfaqe të lira, apo të gjelbra të cilat në kushte normale shërbejnë si hapësira rekreacioni, ndërsa, në kushte të fatkeqësive, si hapësira për tubimin e qytetarëve të evakuuar.

Arkitektura sizmike 353

▲10-7. Nunotani Headquarters Building – Tokio (1992) /Piter Eisemann Arkitektura e sotme, në përgjithësi nuk mbështetet shumë në filozofi të caktuar arkitekturale dhe, për këtë arsye, deshifrimi i simbolikës është tejet subjektiv. Simbolikat sot janë të padefinuara dhe, ndodh shpesh, që arkitektët arsyetojnë simbolikën me anë të formës së objektit dhe jo anasjelltas. Kështu, objekti në fig. 10-8, me formë më tepër lë përshtypjen e lëkundjes së objektit gjatë tërmetit se sa përkujton në vijat e një femre elegante, siç thotë vetë autori. Emblema kryesore e arkitekturës së objektit në fig 10-9 përkujton më tepër në shënimin e një sizmogrami se sa në ‘valët’ e lumit Clyde, siç thekson autorja e projektit.

▲10-8 De Beers Ginza Building – Tokio (2008) /Jun Mitsui & Associates Architects

360 ARKITEKTURA SIZMIKE

▲ 10-14. Manantinales Building – Santiago de Chile, Kil

Manantinales Building duhet të shërbejë si shembull se në ç’masë mund të interferojë tërmeti në arkitekturë dhe në çfarë mënyre mund të shndërrohet problem sizmik në zgjidhje arkitekturale.