uw gids voor aardbevingsbestendig ontwerp

Wat is aardbevingsbestendig ontwerp?Aardbevingsbestendig ontwerp is een veld of type constructieontwerp dat bedoeld is om gebouwen te ontwerpen die bestand zijn tegen aardbevingen – structurele systemen die niet instorten bij een aardbeving en daarom levens en hulpgeld redden.

Waarom hebben we aardbevingsbestendige gebouwen nodig?Gemiddeld komen er wereldwijd jaarlijks 20.000 aardbevingen voor, waarvan er gemiddeld 16 grote rampen zijn. In 2019 stierven vijfenvijftig mensen in de Filipijnen tijdens aardbevingen, waarvan er meer dan tien het land met een kracht van meer dan 6,0 deden schudden. In slechts één daarvan werden 1200 huizen verwoest en ten minste 500 scholen en huizen beschadigd, evenals historische kerken en zelfs ziekenhuizen en tijdelijke behandelingscentra voor degenen die tijdens de laatste aardbeving gewond waren geraakt. Een aardbeving in oktober beschadigde 47.476 huizen, waardoor 277. 000 mensen ontheemd sinds maart 2020.

indrukwekkende structuren en steden kunnen door een enkele grote aardbeving worden genivelleerd, tenzij we de mogelijkheid in ons ontwerp opnemen.

moeten alle gebouwen bestand zijn tegen aardbevingen?

laten we dit uit de weg ruimen: aardbevingsbestendige gebouwen bestaan niet. Nog. We kunnen aardbevingsbestendige gebouwen ontwerpen, maar hoe resistent ze precies zijn, kan alleen worden getest door de omvang van de aardbeving die ze weerstaan.

het enige nadeel van het bouwen en achteraf inbouwen van alle gebouwen die bestand zijn tegen aardbevingen is geld. Maar dat is een behoorlijk groot nadeel, vooral in de landen die het het hardst nodig hebben. Aardbevingen rek steden op de Pacific Rim, of Ring van vuur, uitputting van hun geld en middelen om onmiddellijke hulp. Als de naschokken minder worden en het stof daalt, is er niet genoeg geld over voor aardbevingsbestendig ontwerp. In April 2015 begon Nepal net een plan af te dwingen om zijn kwetsbaarheid voor aardbevingen te verminderen toen de grond weer schudde. In een perfecte wereld zouden alle gebouwen-vooral gebouwen langs de Ring van vuur-bestand zijn tegen aardbevingen, maar te veel van de bewoners van de Pacific Rim hebben simpelweg niet de fondsen om het te doen of hebben grotere problemen dan een occasionele aardbeving.

Hoe kunnen we voorkomen dat aardbevingen gebouwen vernietigen?Hoewel aardbevingsbestendig ontwerp de nieuwe norm wordt in de meeste steden die het zich kunnen veroorloven, is het interessant om op te merken dat onderzoekers van de Universiteit van Brighton werken aan een uitvinding genaamd ViBa, die, wanneer ze onder de grond worden geïnstalleerd, 40-80% van de seismische golven absorbeert die gericht zijn op het gebouw dat het beschermt. Gezien de omvang, de moeilijkheid om in grote hoeveelheden te produceren en dus het hogere prijskaartje, zal het echter voorlopig niet op grote schaal worden gebruikt. Terug naar de huidige oplossingen: design.

hoe beïnvloeden seismische golven gebouwen?

bij een aardbeving bewegen seismische golven zich ondergronds in korte, snelle intervallen in alle richtingen vanaf de bron van de aardbeving. Gebouwen zijn over het algemeen gemaakt om verticale krachten zoals hun gewicht en zwaartekracht te staan, maar niet de horizontale krachten van de grond bewegen van links naar rechts. Seismische golven trillen de muren, vloeren, kolommen, balken en de aansluitingen die gebouwen bij elkaar houden, vooral die dichter bij de grond. Omdat de onderkant van het gebouw anders beweegt dan de bovenkant, veroorzaakt de beweging extreme stress aan de funderingen van het gebouw totdat het draagframe scheurt en de hele structuur instort.

Hoe kunt u een gebouw aardbevingsbestendig maken?

de meest effectieve manier om een aardbevingsbestendig gebouw te bouwen is om de krachten van een aardbeving tegen te gaan. U kunt dit doen door de structuur van het gebouw te versterken, het gebouw te beschermen tegen trillingen, de kinetische energie van een aardbeving te “dempen” of te verdrijven met trillingsregeling of slingerkracht, of een flexibele fundering voor het gebouw te creëren.Om een bestaand gebouw aardbevingsbestendig te maken, ontwierp kiwi-ingenieur Dr.Bill Robinson het Load-Rubber Bearing system (LRBs), dat in het ontwerp van een gebouw kan worden ingebouwd of in een bestaand gebouw kan worden gemonteerd. Een LRB is een flexibele, energieabsorberende ondersteunende structuur die het gebouw scheidt van het land waarop het ligt – zodat zijn funderingen niet worden uitgerukt door de seismische golven, en het niet omvalt.

een bestaand gebouw aardbevingsbestendig maken wordt retrofitting genoemd. Seismische retrofit technieken variëren van plaats tot plaats, afhankelijk van de structuur, bodem, topografie en afstand tot andere fouten.

welke materialen worden gebruikt in gebouwen die bestand zijn tegen aardbevingen?

net als bij gebouwen die niet bestand zijn tegen aardbevingen, zijn twee van de belangrijkste materialen die worden gebruikt in gebouwen die bestand zijn tegen aardbevingen, staal en hout. Constructiestaal komt in een verscheidenheid van vormen die het mogelijk maken gebouwen te buigen zonder te breken. Dit is een voorbeeld van hoge rekbaarheid – het vermogen om grote vervormingen en spanning ondergaan (dwz buigen zonder te breken). Hout is ook zeer nodulair vanwege de sterkte-gewichtsverhouding.

andere materialen omvatten vormgeheugenlegeringen, vezelversterkte plastic wrap, spinrag, bamboe en 3D-geprinte materialen. Vezelversterkte plastic wrap is een zeer nodulair materiaal om rond kolommen te wikkelen. Vormgeheugen legeringen kunnen worden beschouwd als hyper-nodulair in die zin dat ze kunnen worden gebogen en terug te keren naar hun oorspronkelijke vorm na de noodzaak voor buigen is voorbij. Spinrag, bamboe en 3D-geprinte materialen hebben een hoge sterkte-gewichtsverhouding en worden daarom beschouwd als stand-ins voor hout waar hout niet het meest geschikte materiaal is.

Wat is de beste vorm voor een aardbevingsbestendig gebouw?

volgens de Universiteit van British Columbia is de koepel veruit de beste vorm voor aardbevingsweerstand. Op de” schudtafel”, een testmethode die wordt gebruikt om het effect van aardbevingen op bepaalde bouwontwerpen te simuleren, presteerde de koepel beter dan conventioneel gestructureerde huizen. Echter, er zijn een paar kanttekeningen bij dit in de praktijk: koepels zijn moeilijk te bouwen en nemen veel ruimte die is moeilijk te gebruiken in het gebouw. Voor veel bedrijven die hun kantoorgebouwen bouwen, bijvoorbeeld, is het makkelijker om te vertrouwen op bouwen met resistente materialen, flexibele funderingen en het dempen van de energie van een aardbeving.

zijn korte gebouwen stabieler dan hoge gebouwen?

bij een aardbeving: no. Korte gebouwen hebben ondiepere funderingen dan hoge gebouwen, waardoor ze gemakkelijker te scheuren of te vernietigen. Korte gebouwen worden ook beschouwd als ‘stijver’ dan hoge gebouwen; het is moeilijker om flexibiliteit in hun ontwerp op te nemen, wat betekent dat wanneer de grond beweegt, ze zullen afbrokkelen in plaats van slingeren. Slingerende gebouwen overleven langer dan afbrokkelende gebouwen.

Wat is het zwakste deel van een gebouw?

elk gebouw zal zijn ontworpen om verschillende zwakke punten te hebben, zodat er geen afgesneden en droge zwakste deel van een gebouw is. Echter, technologieën zoals scannen en oplossen van de Universiteit van Wisconsin-Madison en Florida International University kunnen zwakke plekken in een structuur te identificeren en te voorspellen voordat het begint af te breken. Als alternatief kunnen de bouwontwerpers een blauwdruk maken met de zwakke plekken gemarkeerd.

welke beroemde gebouwen zijn bestand tegen aardbevingen?

Taipei 101

de Taipei 101, voorheen de Taipei international tower, was van 2004 tot 2010 het hoogste gebouw ter wereld. Het zette records voor de snelste lift in de wereld, en het grootste “groene gebouw” in de wereld. Het is flexibel en structureel bestand, met zelfs het glas en vliesgevels ontworpen om aardbevingen te weerstaan.

de Transamericapiramide

hoewel de Transamericapiramide niet langer tot de Transamerica corporation behoort, is het nog steeds een bewijs van hun vrijmoedigheid in ontwerp. De piramide is het op één na hoogste gebouw aan de skyline van San Francisco. De funderingen zijn 52ft diep en flexibel, en bovengrondse prefab kwarts aggregaat bedekt de buitenkant van het gebouw, het beschermen van elk van de vloeren tegen instorting.De Yokohama Landmark Tower

de Yokohama Landmark Tower is beroemd om zijn 5-sterrenhotel, observatory en Sky Garden en zijn enorme omvang als het op één na hoogste gebouw in Japan. Maar het wonder hier is de flexibele structuur om aardbevingen te weerstaan gebaseerd op het oude Japanse vijf-tier Pagode ontwerp. Opdrachtgevers gebruikt voor 40ft gebouwen terug in de 8e eeuw hebben bewezen zich waardig van Kolossen in de moderne dag, blijkt uit de Landmark Tower.

Wat is het meest aardbevingsbestendige gebouw?

De Philippine Arena. Het is het grootste koepelvormige gebied ter wereld, met een capaciteit van 55.000 zitplaatsen. Het werd ontworpen door Populous, een architectenbureau in Australië, en is in staat om zijdelingse belastingen tot 40% van zijn massa te weerstaan. Het heeft een onafhankelijk basisontwerp, wat betekent dat het structurele lichaam van de arena gescheiden is van de basis. Het maakt gebruik van LRBs om deze twee functies te scheiden. De Filippijnse Arena maakt gebruik van een combinatie van vorm, structurele absorptie van schokgolven en een flexibele laag tussen het en de fundering om de hoogste magnitude aardbevingen van een ander gebouw in de wereld te weerstaan.