Dlaczego drewniane domy są bardziej odporne na trzęsienia ziemi niż beton czy cegła?

Domy o konstrukcji drewnianej są czasami określane jako zbyt lekkie, aby mogły być wytrzymałe. Jednak lekkość ma wiele zalet: prostsze i tańsze fundamenty, cieńsze ściany, co oznacza więcej przestrzeni użytkowej na tej samej powierzchni podłogi, lepsze zachowanie podczas trzęsień ziemi. Rumunia jest krajem o wysokim ryzyku sejsmicznym i mamy bardzo złe wspomnienia z takich wydarzeń. Nic więc dziwnego, że kiedy ludzie decydują się na budowę, są zainteresowani tym, aby ich domy były jak najbardziej odporne. Drewno, które jest elastyczne i lżejsze niż zwykłe materiały budowlane, może sprawić, że domy tego typu będą odporne na trzęsienia ziemi.

Jak trzęsienia ziemi wpływają na dom

Trzęsienia ziemi są spowodowane zjawiskami geologicznymi. Mają one centralny punkt, zwany epicentrum, z którego rozchodzą się fale uderzeniowe, dzięki czemu trzęsienie ziemi jest odczuwalne daleko od miejsca, w którym wystąpiło. Te fale sejsmiczne powodują ruch ziemi, a wraz z nią zaczynają się poruszać domy. Ruch ziemi nabiera pewnego przyspieszenia, które wraz z ciężarem domu (a dokładniej jego masą) tworzy sejsmiczną siłę bezwładności działającą bocznie na ściany. Jest to najważniejsza siła działająca podczas trzęsienia ziemi i najbardziej niebezpieczna. W rezultacie ściany zawalają się, a niepodparty sufit również ulega zawaleniu.

Siły sejsmiczne działają na każdy budynek, bez względu na materiał, z którego jest wykonany. Dlatego też domy są projektowane z uwzględnieniem tego zjawiska. Odporność budynków na trzęsienia ziemi, zarówno mieszkalnych, jak i komercyjnych, jest regulowana przez Sejsmiczny kod projektowy P100wydane przez Ministerstwo Rozwoju, Robót Publicznych i Administracji. Zgodnie z tymi przepisami elementy konstrukcji oporowej i ich rozmieszczenie są obliczane w taki sposób, aby zoptymalizować reakcję budynku na trzęsienia ziemi.

Dom o konstrukcji drewnianej jest 3-4 razy lżejszy niż dom betonowy lub murowany

Stabilność i wytrzymałość budynku zależy od wytrzymałości mechanicznej materiału, z którego został zbudowany. Drewno ma wytrzymałość mechaniczną porównywalną do powszechnie stosowanych materiałów budowlanych. Na przykład drewno świerkowe ma wytrzymałość na ściskanie 24 N/mm², czyli nieco wyższą niż zwykła cegła lub beton, podczas gdy dąb ma taką samą wytrzymałość jak beton o wysokiej wytrzymałości, z wytrzymałością na ściskanie 50 N/mm². W lasach uprzemysłowionych, takich jak LVL lub belki laminowaneWytrzymałość na ściskanie jest jeszcze wyższa.

Drewno ma jednak niższy ciężar właściwy niż wspomniane wyżej materiały budowlane, a różnica jest znacząca. Przykładowo, suche drewno świerkowe ma ciężar właściwy 405 kg/m³, podczas gdy ciężar właściwy zwykłego betonu budowlanego wynosi 2200 kg/m³. Oznacza to, że drewniany element konstrukcyjny jest znacznie lżejszy niż podobny betonowy lub ceglany element konstrukcyjny o porównywalnej wytrzymałości na ściskanie. Waga elementów budowlanych jest dodawana do całkowitej wagi domu, co oznacza, że dom o konstrukcji drewnianej o takiej samej wytrzymałości mechanicznej jak dom betonowy lub murowany jest znacznie lżejszy. Eksperci twierdzą, że dom drewniany jest 3-4 razy lżejszy niż dom betonowy lub murowany.

Siła sejsmiczna działająca na dom jest wprost proporcjonalna do jego masy, a im cięższy dom, tym większa siła sejsmiczna. Ponieważ dom drewniany jest lżejszy niż dom betonowy lub murowany o tej samej wytrzymałości, siła sejsmiczna będzie niższa podczas trzęsienia ziemi.

Drewno może się wypaczać bez wpływu na jego wytrzymałość

Wytrzymałość mechaniczna nie jest jedyną właściwością drewna, która wpływa na odporność na trzęsienia ziemi. Ważna jest również jego elastyczność, plastyczność i twardość.

Naturalna zdolność drewnianych budynków do powrotu do pierwotnej formy po trzęsieniu ziemi sprawiła, że stały się one popularnym wyborem w regionach podatnych na wstrząsy sejsmiczne. Niektóre wielowiekowe drewniane budynki pozostały w niezmienionym stanie po poważnych trzęsieniach ziemi, podczas gdy nowoczesne budynki z betonu zbrojonego doznały znacznych uszkodzeń. Jako przykład, najstarszy drewniany budynek na świecie,Pięciopiętrowa pagoda w Japonii, kraju aktywnym sejsmicznie, ma ponad 1000 lat.

Elastyczność drewna tworzącego konstrukcję, wraz z łącznikami - śrubami, metalowymi łącznikami, łącznikami - daje budynkowi zdolność do odkształcania się, a następnie powrotu do pierwotnego kształtu, tłumiąc w ten sposób siłę trzęsienia ziemi. Siła rozprasza się, a budynek pozostaje na swoim miejscu.

Plastyczność i twardość drewna są również ważne podczas trzęsienia ziemi. Drewno jest w stanie wytrzymać boczne siły sejsmiczne bez zniszczenia, a fakt, że jest to twardy materiał, sprawia, że jest odporny na uderzenia lub tarcie bez uszkodzenia.

Jest jasne i udowodnione, że drewniany budynek jest znacznie bardziej odporny na trzęsienia ziemi niż betonowy lub ceglany. Ostatni test wykazały, że budynek o konstrukcji drewnianej o wysokości do sześciu kondygnacji może wytrzymać trzęsienie ziemi o sile 7,5 magnitudy z bardzo niewielkimi uszkodzeniami. Nie możemy budować tak wysokich drewnianych budynków, ponieważ przepisy wciąż nie zezwalają na więcej niż 3 kondygnacje (parter i 2 piętra). Jeśli jednak chcesz zbudować nowy dom, rozważ tę opcję, ponieważ odporność na trzęsienia ziemi nie jest jedyną zaletą budynków drewnianych. domy o konstrukcji drewnianej.