Váš průvodce designem odolným proti zemětřesení

co je konstrukce odolná proti zemětřesení?

konstrukce odolná proti zemětřesení je pole nebo typ konstrukčního návrhu, jehož cílem je navrhnout budovy tak, aby odolaly zemětřesení – poskytovaly strukturální systémy, které se při zemětřesení nezhroutí, a proto zachrání životy a peníze na úlevu.

proč potřebujeme budovy odolné proti zemětřesení?

v průměru se na celém světě každoročně vyskytuje 20 000 zemětřesení, přičemž v průměru 16 je závažných katastrof. V roce 2019 zemřelo na Filipínách během zemětřesení padesát pět lidí, z nichž více než deset otřáslo zemí s magnitudou přes 6,0. Jen v jednom z nich bylo zničeno 1200 domů a poškozeno nejméně 500 škol a domů, stejně jako historické kostely a dokonce i nemocnice a dočasná Léčebna pro ty, kteří byli zraněni při posledním zemětřesení. Zemětřesení v říjnu poškodilo 47 476 domů, takže k březnu 2020 bylo vysídleno 277 000 lidí.

působivé stavby a města mohou být vyrovnány jedinou velkou událostí zemětřesení, pokud tuto možnost nezapočítáme do našeho návrhu.

měly by být všechny budovy odolné proti zemětřesení?

pojďme to z cesty: budovy odolné proti zemětřesení neexistují. Ještě. Můžeme navrhnout budovy odolné proti zemětřesení, i když přesně to, jak jsou odolné, lze otestovat pouze podle velikosti zemětřesení, které vydrží.

jedinou nevýhodou výstavby a dovybavení všech budov, které mají být odolné proti zemětřesení, jsou peníze. Ale to je docela velká nevýhoda, zejména v zemích, které to nejvíce potřebují. Zemětřesení rack města na pacifickém okraji, nebo Ring Of Fire, vyčerpání jejich peněz a zdrojů k okamžité pomoci. Když se otřesy uvolní a prach se usadí, nezbývá dost peněz na design Odolný proti zemětřesení. V dubnu 2015 Nepál právě začal prosazovat plán na snížení zranitelnosti vůči zemětřesení, když se země znovu otřásla. V dokonalém světě by všechny budovy-zejména budovy podél Ohnivého kruhu – byly odolné proti zemětřesení, ale příliš mnoho obyvatel tichomořského okraje na to prostě nemá prostředky nebo má větší problémy než občasné zemětřesení.

jak můžeme zabránit zemětřesení v ničení budov?

zatímco konstrukce odolná proti zemětřesení se stává novou normou ve většině měst náchylných k zemětřesení, která si to mohou dovolit, je zajímavé poznamenat, že vědci z University of Brighton pracují na vynálezu zvaném ViBa, který při instalaci pod zemí absorbuje 40-80% seismických vln zaměřených na budovu, kterou chrání. Nebude však chvíli široce používán vzhledem k jeho velikosti, obtížnosti hromadné výroby a tím i vyšší ceně. Zpět na aktuální řešení: design.

jak seizmické vlny ovlivňují budovy?

v případě zemětřesení se seismické vlny pohybují pod zemí v krátkých, rychlých intervalech ve všech směrech od zdroje zemětřesení. Budovy jsou obecně vyrobeny tak, aby stály svislé síly, jako je jejich hmotnost a gravitace, ale ne horizontální síly země pohybující se ze strany na stranu. Seismické vlny vibrují stěny, podlahy, sloupy, trámy a konektory, které drží budovy pohromadě, zejména ty blíže k zemi. Vzhledem k tomu, že spodní část budovy se pohybuje odlišně od horní části, pohyb způsobuje extrémní namáhání základů budovy, dokud se nosný rám neroztrhne a celá konstrukce se zhroutí.

jak můžete vytvořit stavební zemětřesení důkaz?

nejúčinnějším způsobem, jak postavit budovu odolnou proti zemětřesení, je působit proti silám zemětřesení. Můžete to udělat posílením struktury budovy, ochranou budovy před vibracemi, „tlumením“ nebo rozptýlením kinetické energie zemětřesení vibračním řízením nebo kyvadlovou silou nebo vytvořením flexibilního základu pro budovu.

Chcete-li stávající budovy zemětřesení důkaz, kiwi inženýr Dr. Bill Robinson navrhl olovo-gumové ložisko systém (LRBs), které mohou být začleněny do konstrukce budovy nebo namontován na stávající, ohrožené budovy. LRB je flexibilní, energeticky absorbující nosná konstrukce, která odděluje budovu od země, na které sedí-takže její základy nejsou vytrženy seismickými vlnami, a nepřevrhne se.

vytvoření stávající budovy proti zemětřesení se nazývá dodatečné vybavení. Techniky seismického dovybavení se liší od místa k místu, v závislosti na struktuře, půdě, topografii a vzdálenosti od jiných poruch.

jaké materiály se používají v budovách odolných proti zemětřesení?

stejně jako u budov odolných proti zemětřesení jsou dva hlavní materiály používané v budovách odolných proti zemětřesení ocel a dřevo. Konstrukční ocel přichází v různých tvarech, které umožňují budovám ohýbat se bez zlomení. Toto je příklad vysoké tažnosti-schopnost podstoupit velké deformace a napětí(tj. Dřevo je také vysoce tvárné díky poměru pevnosti k hmotnosti.

Mezi další materiály patří slitiny s tvarovou pamětí, vlákny vyztužený plastový obal, pavoučí hedvábí, bambus a 3D tiskoviny. Vlákny vyztužený plastový obal je vysoce tvárný materiál pro ovinutí kolem sloupů. Slitiny tvarové paměti lze považovat za hyper-tvárné v tom, že mohou být ohnuty a po ukončení potřeby ohýbání se vrátí do původního tvaru. Pavoučí hedvábí, bambus a 3D tištěné materiály mají vysoký poměr pevnosti k hmotnosti,a proto jsou považovány za stand-iny pro dřevo, kde dřevo není nejvhodnějším materiálem.

jaký je nejlepší tvar pro budovu odolnou proti zemětřesení?

podle University of British Columbia je kupole zdaleka nejlepším tvarem pro odolnost proti zemětřesení. Na“ shake table“, zkušební metodě používané k simulaci vlivu zemětřesení na určité návrhy budov, kopule překonala konvenčně strukturované domy. Nicméně, existuje několik upozornění na to v praktičnosti: kopule jsou těžké stavět a zabírají spoustu místa, které je těžké použít uvnitř budovy. Pro mnoho společností, které staví své kancelářské budovy, je například snazší spoléhat se na stavbu s odolnými materiály, pružnými základy a tlumením energie zemětřesení.

jsou krátké budovy stabilnější než vysoké budovy?

při zemětřesení: ne. Krátké budovy mají mělčí základy než vysoké budovy, což usnadňuje jejich vytržení nebo zničení. Krátké budovy jsou také považovány za „tužší“ než vysoké budovy; je těžší začlenit flexibilitu do jejich designu, což znamená, že když se Země pohybuje, budou se rozpadat spíše než houpat. Kymácející se budovy přežívají déle než rozpadající se.

jaká je nejslabší část budovy?

každá budova bude navržena tak, aby měla různá slabá místa, takže v žádné budově není nejslabší část. Technologie jako Scan and Solve z University of Wisconsin-Madison a Florida International University však mohou identifikovat a předvídat slabá místa ve struktuře dříve, než se začne rozpadat. Alternativně mohou návrháři budov vytvořit plán se zvýrazněnými slabými místy.

jaké slavné budovy jsou odolné proti zemětřesení?

Tchaj-pej 101

Taipei 101, dříve Taipei international tower, byla nejvyšší budovou na světě od 2004-2010, dokud ji SAE neporazili. Stanovila rekordy pro nejrychlejší výtah na světě a největší „zelenou budovu“ na světě. Je flexibilní i strukturálně odolný, dokonce i skleněné a záclonové stěny navržené tak, aby odolaly zemětřesení.

Pyramida Transamerica

přestože Pyramida Transamerica již nepatří společnosti Transamerica corporation, je stále důkazem jejich odvahy v designu. Druhá nejvyšší budova na panoramatu San Franciska, Pyramida tam hodlá zůstat. Jeho základy jsou 52 stop hluboké a flexibilní, a nadzemní Prefabrikovaný křemenný agregát pokrývá Exteriér budovy, chrání každé z jeho podlaží před zhroucením.

Yokohama Landmark Tower

Yokohama Landmark Tower je známá svým 5hvězdičkovým hotelem, observatoří a Sky Garden a svou velikostí jako druhá nejvyšší budova v Japonsku. Ale zázrak je zde flexibilní struktura, která odolává zemětřesením založeným na starověkém japonském pětistupňovém designu pagody. Principy používané pro 40 stop budovy zpět v 8. století se osvědčily jako hodné monster v moderní době, o čemž svědčí orientační věž.

jaká je nejvíce odolná budova proti zemětřesení?

Filipínská Aréna. Je to největší klenutá oblast na světě s kapacitou 55 000 míst. Byl navržen architektonickou firmou Populous v Austrálii a je schopen odolat bočnímu zatížení až 40% své hmotnosti. Má nezávislou konstrukci základny, což znamená, že konstrukční tělo arény je oddělené od jejího založení. Používá LRBs oddělit tyto dvě funkce. Filipínská Aréna používá kombinaci tvaru, strukturální absorpce rázových vln a pružná vrstva mezi ní a jejím základem, aby odolala nejvyšším zemětřesením jakékoli jiné budovy na světě.