útmutató a földrengésálló tervezéshez

mi a földrengésálló kialakítás?

földrengésálló tervezés egy olyan terület vagy típusú szerkezeti tervezés, amelynek célja az épületek tervezése a földrengések ellen – olyan szerkezeti rendszerek biztosítása, amelyek nem fognak összeomlani egy földrengés során, és ezért életeket és segélypénzeket mentenek.

miért van szükségünk földrengésálló épületekre?

évente átlagosan 20 000 földrengés fordul elő világszerte, átlagosan 16 súlyos katasztrófa. 2019-ben a Fülöp-szigeteken ötvenöt ember halt meg földrengések során, amelyek közül több mint tíz 6,0-nél nagyobb nagyságrenddel rázta meg az országot. Csak az egyikben 1200 otthon pusztult el, és legalább 500 iskola és otthon sérült meg, valamint történelmi templomok, sőt kórházak és ideiglenes kezelési központok azok számára, akik a legutóbbi földrengésben megsérültek. Az októberi földrengés 47 476 otthont rongált meg,így 277 000 ember távozott 2020 márciusától.

a lenyűgöző építményeket és városokat egyetlen nagy földrengés esemény kiegyenlítheti, hacsak nem építjük be a lehetőséget a tervezésünkbe.

minden épületnek földrengésbiztosnak kell lennie?

tegyük ezt félre az útból: földrengésbiztos épületek nem léteznek. Még. Tervezhetünk földrengésálló épületeket, bár pontosan mennyire ellenállóak, csak az általuk ellenállt földrengés nagyságával lehet tesztelni.

az egyetlen hátránya, hogy az épületek építése és utólagos felszerelése földrengésálló legyen, a pénz. De ez elég nagy hátrány, különösen azokban az országokban, ahol a legnagyobb szükség van rá. Földrengések rack városok a Csendes-óceán peremén, vagy Ring of Fire, kimerítő pénzüket és erőforrásaikat azonnali megkönnyebbülés. Amikor az utórengések enyhülnek és a por leülepszik, nem marad elég pénz a földrengésálló tervezéshez. 2015 áprilisában Nepál csak most kezdett végrehajtani egy tervet, hogy csökkentse a földrengésekkel szembeni sebezhetőségét, amikor a föld újra megrázkódott. Egy tökéletes világban minden épület – különösen a Tűzgyűrű mentén lévő épületek – földrengésállóak lennének, de a Csendes-óceán peremének túl sok lakosának egyszerűen nincs pénze erre, vagy nagyobb problémái vannak, mint az alkalmi földrengés.

hogyan lehet megakadályozni, hogy a földrengések elpusztítsák az épületeket?

míg a földrengésálló kialakítás az új normává válik a legtöbb földrengésre hajlamos városban, akik megengedhetik maguknak, érdekes megjegyezni, hogy a Brightoni Egyetem kutatói a ViBa nevű találmányon dolgoznak, amely a föld alá telepítve elnyeli az általa védett épületre irányított szeizmikus hullámok 40-80% – át. Azonban egy ideig nem fogják széles körben használni, figyelembe véve a méretét, a tömegtermelés nehézségét és így a magasabb árat. Vissza a jelenlegi megoldásokhoz: tervezés.

hogyan hatnak a szeizmikus hullámok az épületekre?

földrengés esetén a szeizmikus hullámok rövid, gyors időközönként mozognak a föld alatt minden irányban a földrengés forrásától. Az épületek általában úgy vannak kialakítva, hogy ellenálljanak a függőleges erőknek, például súlyuknak és gravitációjuknak, de nem a talaj vízszintes erőinek, amelyek egyik oldalról a másikra mozognak. Szeizmikus hullámok rezegnek a falak, padlók, oszlopok, gerendák és a csatlakozók, hogy tartsa épületek együtt, különösen azok, közelebb a földhöz. Mivel az épület alja a tetejétől eltérően mozog, a mozgás rendkívüli stresszt okoz az épület alapjaiban, amíg a tartókeret megreped és az egész szerkezet összeomlik.

hogyan lehet, hogy egy épület földrengés bizonyíték?

a földrengésálló épület építésének leghatékonyabb módja a földrengés erőinek ellensúlyozása. Ezt úgy teheti meg, hogy megerősíti az épület szerkezetét, megvédi az épületet a rezgésektől, “csillapítja” vagy eloszlatja a földrengés mozgási energiáját rezgésvezérléssel vagy ingaerővel, vagy rugalmas alapot teremt az épület számára.

ahhoz, hogy egy meglévő épület földrengésbiztos legyen, Dr. Bill Robinson kiwi mérnök megtervezte az ólom-gumi Csapágyrendszert (LRBs), amely beépíthető az épület tervébe, vagy beépíthető egy meglévő, veszélyeztetett épületbe. Az LRB egy rugalmas, energiaelnyelő tartószerkezet, amely elválasztja az épületet attól a földtől, amelyen ül – így az alapjait nem tépik ki a szeizmikus hullámok, és nem borul fel.

a meglévő épület földrengésbiztosítását utólagos felszerelésnek nevezzük. A szeizmikus utólagos felszerelési technikák helyenként változnak, a szerkezettől, a talajtól, a topográfiától és az egyéb hibáktól való távolságtól függően.

milyen anyagokat használnak a földrengésbiztos épületekben?

mint a nem földrengésbiztos épületeknél, a földrengésbiztos épületekben használt két fő anyag az acél és a fa. A szerkezeti acél különféle formákban kapható, amelyek lehetővé teszik az épületek hajlítását törés nélkül. Ez egy példa a nagy alakíthatóságra – a nagy deformációk és feszültségek (azaz törés nélküli hajlítás) képességére. A fa szilárdság / tömeg aránya miatt is erősen képlékeny.

egyéb anyagok közé tartoznak az alakmemória-ötvözetek, szálerősítésű műanyag burkolatok, pókselyem, bambusz és 3D-nyomtatott anyagok. A szálerősítésű műanyag burkolat erősen képlékeny anyag az oszlopok köré tekercselésére. Az alakmemória ötvözetek hiper-képlékenynek tekinthetők, mivel hajlíthatók és visszatérhetnek eredeti alakjukhoz, miután a hajlítás szükségessége véget ért. A pókselyem, a bambusz és a 3D-s nyomtatott anyagok nagy szilárdság-tömeg arányúak, ezért a fa állványainak tekintik, ahol a fa nem a legmegfelelőbb anyag.

mi a legjobb forma egy földrengésbiztos épülethez?

a British Columbia Egyetem szerint a kupola messze a legjobb forma a földrengésállósághoz. A” rázóasztalon”, amely a földrengések bizonyos épületszerkezetekre gyakorolt hatásának szimulálására használt vizsgálati módszer, a kupola felülmúlta a hagyományos felépítésű házakat. Van azonban néhány figyelmeztetés erre a gyakorlatiasságra: a kupolákat nehéz felépíteni, és sok helyet foglalnak el, amit nehéz használni az épületen belül. Az irodaházakat építő számos vállalat számára például könnyebb az ellenálló anyagokkal, rugalmas alapokkal és a földrengés energiájának csillapításával rendelkező épületekre támaszkodni.

a rövid épületek stabilabbak, mint a magas épületek?

egy földrengés: nem. A rövid épületek sekélyebb alapokkal rendelkeznek, mint a magas épületek, így könnyebben kitéphetők vagy megsemmisíthetők. A rövid épületeket merevebbnek is tekintik, mint a magas épületeket; nehezebb beépíteni a rugalmasságot a tervezésükbe, ami azt jelenti, hogy amikor a talaj mozog, inkább összeomlanak, mint meginognak. A hullámzó épületek tovább élnek, mint az omladozó épületek.

mi az épület leggyengébb része?

minden épületet úgy tervezünk, hogy különböző gyenge pontokkal rendelkezzen, így egyetlen épületnek sincs kivágott és száraz leggyengébb része. Azonban a Wisconsin-Madison Egyetem és a Florida International University által végzett Scan és Solve technológiák képesek azonosítani és megjósolni a szerkezet gyenge pontjait, Mielőtt elkezdene lebontani. Alternatív megoldásként az épülettervezők tervet készíthetnek a gyenge pontok kiemelésével.

milyen híres épületek földrengésbiztosak?

Tajpej 101

a Taipei 101, korábban a Taipei international tower, a világ legmagasabb épülete volt 2004-2010 között, amíg az Egyesült Arab Emírségek meg nem verte. Rekordot állított fel a világ leggyorsabb liftjéről és a világ legnagyobb “zöld épületéről”. Rugalmas és szerkezetileg ellenálló, még az üveg és a függönyfalak is ellenállnak a földrengéseknek.

a Transamerica Piramis

bár a Transamerica Piramis már nem tartozik a Transamerica corporation, ez még mindig egy végrendelet, hogy a merészség design. A San Francisco látképének második legmagasabb épülete, a piramis ott kíván maradni. Alapjai 52 láb mélyek és rugalmasak, és a föld feletti előregyártott kvarc aggregátum lefedi az épület külsejét, megvédve minden emeletét az összeomlástól.

a Yokohama Landmark Tower

a Yokohama Landmark Tower híres ez 5 csillagos szálloda, Obszervatórium és Sky Garden és a puszta mérete, mint a második legmagasabb épület Japánban. De a csoda itt a rugalmas szerkezet, amely ellenáll a földrengéseknek az ősi japán ötszintű pagoda kialakítás alapján. A 40 lábas épületekhez a 8.században használt igazgatók a mai napig méltónak bizonyultak a behemótok számára, bizonyítja a mérföldkőnek számító torony.

mi a leginkább földrengésálló épület?

A Fülöp-Szigeteki Aréna. Ez a világ legnagyobb kupolás területe, 55 000 férőhellyel. A Populous, egy ausztrál építészeti cég tervezte, és képes ellenállni a tömegének akár 40% – át kitevő oldalirányú terhelésnek. Független alaptervvel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy az aréna szerkezeti teste elkülönül az alapjától. Az LRBs-t használja e két funkció elválasztására. A Fülöp-szigeteki Aréna a forma, a lökéshullámok szerkezeti abszorpciójának és az alapja közötti rugalmas réteg kombinációját használja, hogy ellenálljon a világ bármely más épületének legnagyobb földrengéseinek.