Σεισμικές ενισχύσεις και επανάχρηση των Ολυμπιακών Σταδίων του Πεκίνου

1 Σεισμικές ενισχύσεις και επανάχρηση των Ολυμπιακών Σταδίων του Πεκίνου Miao Han (Πανεπιστήμιο του Πεκίνου, σχολή πολιτικών μηχανικών και αρχιτεκτονικής, Πεκίνο 100044, PRC E-mail, hanmiao@bucea.edu.cn Ι. Συνοπτική εισαγωγή στα ολυμπιακά στάδια του Πεκίνου Μεταξύ των περισσότερων από 60 σταδίων που κατασκευάστηκαν για τους αγώνες και την προετοιμασία των Ολυμπιακών Αγώνων του 2008 του Πεκίνου, περισσότερα από 40 θα αναμορφωθούν και θα ανακαινιστούν. Οι ηλικίες οικοδόμησης των 40 σταδίων είναι διαφορετικές, επομένως τα επίπεδα σχεδιασμού διαφέρουν Μεταξύ των 31 σταδίων στο Πεκίνο, υπάρχουν 12 νεόδμητα στάδια, 11 βελτιωμένα στάδια και 8 προσωρινά στάδια. ΙΙ. Η αντισεισμική ενίσχυση των νεόδμητων σταδίων Η αντισεισμική ενίσχυση των σταδίων ορίστηκε σύμφωνα με τον κινεζικό κώδικα αντισεισμικού σχεδιασμού κτιρίων (GBJ50011-2001). 1. Ταξινόμηση κτιρίων βάσει σπουδαιότητας Κτίρια Α βαθμού: Σημαντικές κατασκευές, αυτές που μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές δευτερογενείς καταστροφές, όπως σταθμοί πυρηνικής ενέργειας. Κτίρια Β βαθμού: Η λειτουργία αυτών των κτηρίων δεν πρέπει να διακοπεί και τα κτήρια πρέπει να αποκατασταθούν το συντομότερο δυνατόν. Όπως οι σωστικοί μηχανισμοί. Κτήριο Γ βαθμού: Γενικά κτήρια πέρα από τους βαθμούς Α, Β και Δ, συμπεριλαμβανομένου ενός μεγάλου αριθμού βιομηχανικών και αστικών κτηρίων. Κτήριο Δ βαθμού: Δευτερεύουσες αντισεισμικές κατασκευές. 2. Κριτήρια σχεδιασμού (1) Τα περισσότερα νεόδμητα ολυμπιακά στάδια ανήκουν στην Β κατηγορία κτιρίων. (2) Τα κριτήρια σχεδιασμού των κτιρίων Β κατηγορίας είναι τα ακόλουθα: Τα μέτρα προστασίας από σεισμό θα πρέπει να είναι σύμφωνα με τις τοπικές προδιαγραφές σεισμικού μεγέθους της περιοχής. Γενικά, όταν τα σεισμικά μεγέθη είναι μεταξύ 6 και 8, τα αντισεισμικά μέτρα θα πρέπει να ανταποκρίνονται σε ένα βαθμό περισσότερο του προβλεπόμενου σεισμικού μεγέθους της περιοχής. (3) Ο αντισεισμικός σχεδιασμός για το Πεκίνο είναι στο ύψος των 8 Ρίχτερ. Ο σχεδιασμός ολυμπιακών σταδίων πρέπει να είναι σύμφωνος με τους ακόλουθους κανονισμούς. Υπολογίζεται σεισμικό μέγεθος ύψους 8. Ο αντισεισμικός σχεδιασμός γίνεται για σεισμικό μέγεθος 9. (4) Ο αντισεισμικός σχεδιασμός γίνεται για το ίδιο σεισμικό μέγεθος όπου η πιθανότητα υπέρβασης είναι 10% μέσα σε 50 έτη.

2 3. Αναμενόμενο Φάσμα σχεδιασμού Ο συντελεστής σεισμικής επίδρασης στο φάσμα σχεδιασμού σχετίζεται με την σεισμική ένταση, την κατηγορία της περιοχής, τον αντισεισμικό σχεδιασμό, την φυσική περίοδο δόνησης της κατασκευής και τον συντελεστή απόσβεσης. 2 max T g 2 max T 0.45 max 2 0.2 1 T 5T g max 0 0.1 T g 5T g Εικόνα 1 η καμπύλη του συντελεστή σεισμικής επίδρασης 6.0 T(s) Στην παραπάνω καμπύλη φθίνον εκθετικό γ στο κατιόν τμήμα Ο φθίνον συντελεστής ρύθμισης κλίσεων στο κατιόν τμήμα της ευθείας γραμμής 1 Ο φθίνον ρυθμιστικός συντελεστής 2 0.9 0.05 0.5 5 0.05 8 1 0.02 0.05 2 1 0.06 1.7 Υ.γ. Όταν 1 <0, τότε 1 =0, όταν 2 <0.55, τότε 2 =0.55 Πίνακας 1 συντελεστής οριζόντιας σεισμικής επίδρασης max Αντισεισμικός Σχεδιασμός Σεισμική επίδραση 6 7 8 9 Συχνοί σεισμοί 0.04 0.08(0.12) 0.16(0.24) 0.32 Σπάνιοι σεισμοί - 0.5(0.72) 0.9(1.2) 1.4 Πίνακας 2 Χαρακτηριστική περίοδος T g Ομάδες Αντισεισμικού Σχεδιασμού Κατάταξη περιοχής Ομάδα 1 0.25 0.35 0.45 0.65 Ομάδα 2 0.3 0.4 0.55 0.75 Ομάδα 3 0.35 0.45 0.65 0.9 4. Επίπεδο σχεδιασμού μερικών νεόδμητων σταδίων (1) Το Εθνικό Στάδιο (Bird s Nest)

3 Η ένταση αντισεισμικής προστασίας είναι για μέγεθος 9.. Η ένταση της σεισμικής δράσης είναι μεγέθους 8. amax=0.21 Εικ.2 Το Εθνικό Στάδιο Εικ.3 Το Εθνικό κολυμβητήριο (2) Το Εθνικό κολυμβητήριο (Water Cube) Η ένταση της αντισεισμικής προστασίας είναι για μέγεθος 9. Η ένταση της σεισμικής δράσης είναι μεγέθους 8. amax=0.21 (3) Το Ενικό Γυμναστήριο Η ένταση της αντισεισμικής προστασίας είναι για μέγεθος 9. Η ένταση της σεισμικής δράσης είναι μεγέθους 8. Εικ.4 Το Ενικό Γυμναστήριο III. Αντισεισμική ενίσχυση των υπαρχόντων σταδίων Για τα υπάρχοντα στάδια, είναι αδικαιολόγητο να υιοθετηθεί η αντισεισμική δράση < κινεζικός κώδικας αντισεισμικού σχεδιασμού κτιρίων (GBJ50011-2001)> κατά την σεισμική αξιολόγηση. Αυτό γιατί τα στάδια χρησιμοποιούνται λιγότερο από όσο έχει προβλεφθεί κατά τον σχεδιασμό. 1. Διανομή έντασης σεισμού, σωστή λειτουργία και πιθανότητα αποτυχίας Η πιθανή διανομή της έντασης του σεισμού μέσα στην προβλεπόμενη χρονική περίοδο λειτουργίας του κτιρίου (50 έτη). F III I ( I) exp (1) είναι το ανώτερο όριο της σεισμικής έντασης. Στον κινεζικό κώδικα το είναι μέγεθος 12. είναι η συχνή ένταση, η πιθανότητα υπέρβασης είναι 63.2% σε μια ορισμένη περίοδο. Το είναι 1.55 χαμηλότερο από την ένταση που λαμβάνεται στον σχεδιασμό για την περιοχή, σύμφωνα με τον κινεζικό κώδικα.

4 είναι η σχηματική παράμετρος που μπορεί να ληφθεί από σχετικές τοπικές στατιστικές. Πίνακας 3 Σχηματική παράμετρος Βασική ένταση 6 7 8 9 Σχηματική παράμετρος 9.7932 8.3339 6.8713 5.4028 Μέση τιμή 4.82 5.82 6.81 7.80 Τυπική απόκλιση 0.88 0.88 0.89 0.90 Συντελεστής διαφοροποίησης 0.18 0.15 0.13 0.11 Πιθανότητα υπέρβασης έντασης σεισμού κατά την περίοδο σχεδιασμού I P( I i / T ) 1 exp (2) Στον παραπάνω τύπο, T = 50a 2. Η σχέση κατανομής πιθανοτήτων έντασης σεισμού κατά τη διάρκεια οποιουδήποτε έτους t t I FIII ( I) exp (3) T Για υφιστάμενες κατασκευές, κάθε έτος t σημαίνει την υπόλοιπη διάρκεια λειτουργίας τους. Η κατανομή της έντασης σεισμών μπορεί να αποφασισθεί όταν δοθεί η υπόλοιπη διάρκεια λειτουργίας τους. t i P( I i / t) 1 exp (4) T Η πιθανότητα συμπεριλαμβανομένης της συχνής έντασης, να υπερβεί την ένταση iκατά την υπόλοιπη διάρκεια λειτουργίας τους είναι 12 i P( I i / t) 1 exp 0.02t (5) 12 Η πιθανότητα, συμπεριλαμβανομένης της βασικής έντασης είναι 3 12 i P( I i / t) 1 exp 2.10810 t (6) 12 I n Μικρή σεισμική ένταση και παραδοχή έντασης που λαμβάνεται στον σχεδιασμό για διαφορετικές διάρκειες υπόλοιπης λειτουργίας τους μπορεί να ληφθεί κατά τη διάρκεια της υπόλοιπης λειτουργίας τους και την αντίστοιχη πιθανότητα υπέρβασης. Στο χρόνος σχεδιασμού, η πιθανότητα υπέρβασης για δομικά έργα που έχουν σχεδιαστεί σε τρία επίπεδα είναι P d N 1 1 1 (7) R

Στον τύπο, R είναι η περιοδική περίοδος για ένα σχεδιαστικό επίπεδο. N είναι η περίοδος σχεδιασμού. Στον κινεζικό κώδικα αντισεισμικού σχεδιασμού κτιρίων η πιθανότητα υπέρβασης για σεισμούς μικρής έντασης, μέσης έντασης και μεγάλης έντασης, που μπορεί να συμβούν σε περίοδο λειτουργίας 50 ετών είναι 63.2%, 10% και 2~3% αντίστοιχα. Οι αντίστοιχες περιοδικές περίοδοι είναι 50a, 475a και 1642a~2475a αντίστοιχα. 5 Πίνακας 4 Πιθανότητες υπέρβασης για σχεδιασμό διαφόρων περιόδων λειτουργίας. Προβλεπόμενος χρόνος 10 λειτουργίας 20 30 40 50 60 70 80 90 Μικρή σεισμική ένταση 19.3 33.2 45.5 55.4 63.6 70.2 75.7 80.1 93.8 Μέση σεισμική ένταση 2.1 4.1 6.1 8.1 10 11.9 13.7 15.5 17.3 Μεγάλη σεισμική ένταση 0.4~ 0.8~ 1.2~ 1.6~ 2.0~ 2.4~ 2.8~ 3.2~ 3.6~ 0.6 1.2 18 2.4 3.0 3.6 4.2 4.8 5.3 Υπολογίζοντας τους τύπους (6) και (7), χρησιμοποιώντας τα στοιχεία του πίνακα 4, μπορούμε να έχουμε την ένταση που θα ληφθεί για τον σχεδιασμό για διαφορετικούς προβλεπόμενους χρόνους λειτουργίας ενός κτιρίου και αντίστοιχες συνήθεις και σπάνιες εντάσεις. Ο πίνακας 5 δείχνει τρία επίπεδα έντασης για διαφορετικές περιόδους υπόλοιπης λειτουργίας στο Πεκίνο (μέγεθος 8) που υπολογίστηκαν για περίοδο λειτουργίας 50 ετών. Πίνακας 5 Τρία επίπεδα έντασης για διαφορετικές λειτουργίες σε περιοχή με μέγεθος 8. Προβλεπόμενος χρόνος 10 λειτουργίας 20 30 40 50 60 70 80 90 Μικρή σεισμική ένταση 6.06 6.47 6.69 6.85 6.96 7.05 7.13 7.20 7.26 Μέση σεισμική ένταση 7.29 7.61 7.79 7.91 8.00 8.07 8.14 8.19 8.23 Μεγάλη σεισμική ένταση 8.02 8.29 8.44 8.54 8.62 8.68 8.73 8.77 8.82 3.Προσαρμογή του συντελεστή σεισμικής επίδρασης σε διαφορετικές περιόδους λειτουργίας. Ο στατιστικός τύπος της σχέσης μεταξύ της μέγιστης επιτάχυνσης Α και της έντασης i είναι 10 I log 20.01 A (8) Η μέγιστη επιτάχυνση της κίνησης του εδάφους max και ο συντελεστής σεισμικής επίδρασης max έχουν την ακόλουθη σχέση. A max max (9) g Στον κινεζικό κώδικα σεισμικού σχεδιασμού κτιρίων max =2.25, δίνοντας τον ακόλουθο τύπο 2.25 I log 20.01 max 10 (10) g Η μέγιστη επιτάχυνση του εδάφους max για περίοδο 50 ετών δίνεται στον κινεζικό κώδικα αντισεισμικού σχεδιασμού κτιρίων. Ο προσαρμοσμένος συντελεστής για διαφορετικό χρόνο λειτουργίας μπορεί να ληφθεί από τον ακόλουθο τύπο. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα 6.

6 It log 20.01 10 It I log 2 50 log 2 0.01 10 I 10 t max 50 50 max (11) Πίνακας 6 Ο προσαρμοσμένος συντελεστής για διαφορετικό χρόνο λειτουργίας Διαφορετικός προβλεπόμενος 10 χρόνος λειτουργίας 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Προσαρμοσμένος συντελεστής 0.37 0.59 0.75 0.88 1.00 1.10 1.20 1.28 1.36 1.43 4.Υπολειπόμενος χρόνος λειτουργίας για ορισμένα στάδια που επεκτάθηκαν Rest working life of some extension stadiums (1) Γυμναστήριο των Εργατών του Πεκίνου. Χτίστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1960. Ο υπολειπόμενος χρόνος λειτουργίας του είναι 25 ή 30 έτη. (2) Κεντρικό Ολυμπιακό Συγκρότημα του Πεκίνου. Χτίστηκε το 1998. Ο υπολειπόμενος χρόνος λειτουργίας του είναι 35 έτη. Εικ. 5 Γυμναστήριο των Εργατών του Πεκίνου Εικ. 6 Το κενρικό Ολυμπιακό Συγκρότημα IV. Η επανάχρηση των Ολυμπιακών σταδίων Δώσαμε μεγάλη προσοχή από τα πρώτα κιόλας στάδια δημιουργίας του αναπτυξιακού σχεδίου για τα Ολυμπιακά στάδια του Πεκίνο, στην ανάπτυξη του κέντρου και της περιφέρειας. Χωρίζεται σε 4 περιφέρειες. Ένας κεντρικός τομέας Κεντρικός ολυμπιακός τομέας του Πεκίνου Τρεις περιοχές Πανεπιστημιούπολη Η δυτική περιοχή του Πεκίνου Βόρεια τουριστική περιοχή 1. Κεντρικός Ολυμπιακός Τομέας του Πεκίνου (1) Εθνικό Στάδιο (Φωλιά του Πουλιού) Θα γίνει δημόσιο κέντρο συνάντησης για τους πολίτες και θα χρησιμοποιηθεί ως χώρος αγωνισμάτων, συνεδριακό και εκθεσιακό κέντρο, χώρος ψυχαγωγίας, επαγγελματικό συγκρότημα και εμπορικό κέντρο. (2) Εθνικό Κολυμβητήριο (Water Cube)

Το Water Cube θα διατηρήσει την ικανότητα του να φιλοξενεί σημαντικούς κολυμβητικούς αγώνες. Τα μελλοντικά προγράμματα μπορούν να χωριστούν σε 7 μέρη, συμπεριλαμβανομένου και εμπορικών κτιρίων, γήπεδο τένις, χώρο προετοιμασίας, θαλάσσιο πάρκο κτλ. Το βασικό σχέδιο προβλέπει μια τεχνητή παραλία για σερφ. (3) Εθνικό Γυμναστήριο Πρόκειται για το κλειστό στάδιο που κατέχει τα περισσότερα καθίσματα στο Πεκίνο και θα χρησιμεύσει σαν πολυλειτουργικό κέντρο δραστηριοτήτων για τους πολίτες. Η κύρια λειτουργία του θα είναι η διοργάνωση εθνικών και πανεθνικών επαγγελματικού επιπέδου αθλητικών γεγονότων και παραστάσεις με σκοπό το εμπόριο., 2. Πανεπιστημιούπολη Όλα τα στάδια που βρίσκονται στις περιοχές γύρω από τα πανεπιστήμια θα χρησιμοποιηθούν ως χώροι διδασκαλίας, προπόνησης, και αγωνισμάτων. 7 Εικ.7 Το Πανεπιστημιακό Γυμναστήριο του Πεκίνου Εικ.8 Το Αγροτικό Πανεπιστημιακό Γυμναστήριο Εικ.9 Πανεπιστημιακό Γυμναστήριο Επιστήμης και Τεχνολογίας

8 Εικ 10 Το Πανεπιστημιακό Γυμναστήριο Επιστήμης και Τεχνολογίας 3. Η δυτική περιοχή του Πεκίνου Το Πολιτιστικό και Αθλητικό Κέντρο Wukesong θα καλύψει την ανάγκη αθλητικών εγκαταστάσεων στην δυτική περιοχή του Πεκίνου. 4. Βόρεια τουριστική περιοχή Εικ. Το Πολιτιστικό και Αθλητικό Κέντρο Wukesong Ο Εθνικός Φυσικός Υδρότοπος και ο Αγροτικός Στίβος θα αποτελέσει έναν γοητευτικό πόλο έλξης για τους τουρίστες.. Εικ. 12 Φυσικός Υδρότοπος Εικ.13 Αγροτικός Στίβος Βιβλιογραφία 1. GBJ50011-2001 Code for seismic design of buildings[s]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2001. 2. LI Xue-jun, HUO Da. Study on Seismic Fortification Criterion for Existing Gymnasium of 2008 Olympic Games [J]. Construction & Design for Project, 2005, No.5, 20-21.

9 3. MA Yu-hong, XIE Li-li. Seismic design levels of the building with different importance factors [J]. Journal of Harbin University of C. E. & Architecture, 2002.10, 35(5), 1-4. 4. WANG Yayong. The introduction of studies on the retrofitting technology of existing sport facilities for Olympic games in Beijing [J]. Sichuan Building Science, 2007.12, 153-160.