Twój przewodnik po konstrukcji odpornej na trzęsienia ziemi

co to jest konstrukcja odporna na trzęsienia ziemi?

konstrukcja odporna na trzęsienia ziemi to dziedzina lub rodzaj konstrukcji, która ma na celu zaprojektowanie budynków, aby były odporne na trzęsienia ziemi – zapewniając systemy konstrukcyjne, które nie zawalą się podczas trzęsienia ziemi, a tym samym ratują życie i pieniądze na ulgę.

Dlaczego potrzebujemy budynków odpornych na trzęsienia ziemi?

średnio co roku na całym świecie dochodzi do trzęsień ziemi 20 000, a średnio 16 to poważne katastrofy. W 2019 roku podczas trzęsień ziemi zginęło 55 osób na Filipinach, z czego ponad dziesięć wstrząsnęło krajem o wielkości ponad 6,0. W jednym z nich domy 1200 zostały zniszczone, a co najmniej szkoły i domy 500 uszkodzone, a także zabytkowe kościoły, a nawet szpitale i tymczasowe ośrodki leczenia dla tych, którzy zostali ranni w ostatnim trzęsieniu ziemi. Trzęsienie ziemi w październiku uszkodziło 47 476 domów, pozostawiając 277 000 osób przesiedlonych w marcu 2020.

imponujące struktury i miasta mogą być niwelowane przez jedno duże wydarzenie trzęsienia ziemi, chyba że włączymy tę możliwość do naszego projektu.

czy wszystkie budynki powinny być odporne na trzęsienia ziemi?

usuńmy to z drogi: budynki odporne na trzęsienia ziemi nie istnieją. Jeszcze. Możemy zaprojektować budynki odporne na trzęsienia ziemi, ale dokładnie to, jak odporne są, może być przetestowane tylko przez wielkość trzęsienia ziemi, które wytrzymują.

jedynym minusem budowy i modernizacji wszystkich budynków, aby były odporne na trzęsienia ziemi, są pieniądze. Ale to dość duży minus, zwłaszcza w krajach, które tego najbardziej potrzebują. Trzęsienia ziemi wstrząsają miastami na Pacyfiku lub pierścieniem ognia, wyczerpując ich pieniądze i zasoby do natychmiastowej ulgi. Gdy wstrząsy wtórne złagodzą się, a kurz opadnie, nie ma wystarczającej ilości pieniędzy na konstrukcję odporną na trzęsienia ziemi. W kwietniu 2015 Nepal dopiero zaczął egzekwować plan zmniejszenia podatności na trzęsienia ziemi, gdy ziemia ponownie wstrząsnęła. W doskonałym świecie wszystkie budynki-zwłaszcza budynki wzdłuż pierścienia ognia-byłyby odporne na trzęsienia ziemi, ale zbyt wielu mieszkańców Pacyfiku Rim po prostu nie mają funduszy, aby to zrobić lub mają większe problemy niż sporadyczne trzęsienie ziemi.

jak możemy zapobiec trzęsieniom ziemi niszczącym budynki?

podczas gdy konstrukcja odporna na trzęsienia ziemi staje się nową normą w większości miast podatnych na trzęsienia ziemi, które mogą sobie na to pozwolić, warto zauważyć, że naukowcy z Uniwersytetu w Brighton pracują nad wynalazkiem o nazwie ViBa, który po zainstalowaniu pod ziemią pochłania 40-80% fal sejsmicznych skierowanych na budynek, który chroni. Jednak przez jakiś czas nie będzie szeroko stosowany, biorąc pod uwagę jego rozmiar, trudność w masowej produkcji, a tym samym wyższą cenę. Powrót do aktualnych rozwiązań: design.

jak fale sejsmiczne wpływają na budynki?

w przypadku trzęsienia ziemi fale sejsmiczne poruszają się pod ziemią w krótkich, szybkich odstępach czasu we wszystkich kierunkach od źródła trzęsienia. Budynki są zazwyczaj wykonane tak, aby wytrzymać siły pionowe, takie jak ich ciężar i grawitacja, ale nie siły poziome gruntu poruszające się z boku na bok. Fale sejsmiczne wibrują ściany, podłogi, kolumny, belki i łączniki, które utrzymują budynki razem, zwłaszcza te bliżej ziemi. Ponieważ dno budynku porusza się inaczej niż góra, ruch powoduje ekstremalne naprężenia fundamentów budynku, dopóki rama nośna nie pęknie i cała konstrukcja się zawali.

jak możesz zrobić dowód na trzęsienie ziemi w budynku?

najskuteczniejszym sposobem budowy odpornego na trzęsienia ziemi budynku jest przeciwdziałanie siłom trzęsienia ziemi. Można to zrobić wzmacniając konstrukcję budynku, osłaniając budynek przed wibracjami,” tłumiąc ” lub rozpraszając energię kinetyczną trzęsienia ziemi za pomocą sterowania wibracyjnego lub mocy wahadła lub tworząc elastyczny fundament dla budynku.

aby istniejący budynek był odporny na trzęsienia ziemi, inżynier Kiwi, dr Bill Robinson, zaprojektował układ łożysk z gumy ołowiowej (Lrbs), który można włączyć do projektu budynku lub zamontować w istniejącym, zagrożonym budynku. LRB to elastyczna, absorbująca energię konstrukcja nośna, która oddziela budynek od terenu, na którym się znajduje – dzięki czemu jego fundamenty nie są wyrwane przez fale sejsmiczne i nie przewracają się.

wykonanie istniejącego dowodu trzęsienia ziemi w budynku nazywa się modernizacją. Techniki modernizacji sejsmicznej różnią się w zależności od miejsca, w zależności od struktury, gleby, topografii i odległości od innych uskoków.

jakie materiały są używane w budynkach odpornych na trzęsienia ziemi?

podobnie jak w przypadku budynków odpornych na trzęsienia ziemi, dwoma głównymi materiałami stosowanymi w budynkach odpornych na trzęsienia ziemi są Stal i drewno. Stal konstrukcyjna ma różne kształty, które umożliwiają zginanie budynków bez pękania. Jest to przykład wysokiej ciągliwości – zdolności do poddawania się dużym deformacjom i napięciom (tj. zginania bez łamania). Drewno jest również bardzo plastyczne ze względu na jego stosunek wytrzymałości do masy.

inne materiały obejmują stopy z pamięcią kształtu, folię wzmocnioną włóknem, pajęczy jedwab, bambus i materiały drukowane 3D. Folia z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem jest materiałem o wysokiej ciągliwości do owijania wokół kolumn. Stopy z pamięcią kształtu można uznać za hiper-ciągliwe, ponieważ mogą być wygięte i powrócić do pierwotnego kształtu po zakończeniu potrzeby zginania. Pajęczy jedwab, bambus i materiały drukowane 3D mają wysoki stosunek wytrzymałości do masy, dlatego są uważane za stojaki do drewna, w których drewno nie jest najbardziej odpowiednim materiałem.

jaki jest najlepszy kształt dla budynku odpornego na trzęsienia ziemi?

według University of British Columbia, kopuła jest zdecydowanie najlepszym kształtem dla odporności na trzęsienia ziemi. Na” shake table”, metodzie testowej używanej do symulacji wpływu trzęsień ziemi na niektóre projekty budynków, kopuła przewyższała domy o konwencjonalnej strukturze. Jednak istnieje kilka zastrzeżeń do tego w praktyczności: kopuły są trudne do zbudowania i zajmują dużo miejsca, które są trudne do wykorzystania wewnątrz budynku. Dla wielu firm budujących swoje biurowce, na przykład, łatwiej jest polegać na budynku z wytrzymałych materiałów, elastycznych fundamentów i tłumienia energii trzęsienia ziemi.

czy krótkie budynki są bardziej stabilne niż wysokie?

w trzęsieniu ziemi: nie Krótkie budynki mają płytsze fundamenty niż wysokie budynki, co ułatwia ich wyrwanie lub zniszczenie. Krótkie budynki są również uważane za „sztywniejsze” niż wysokie budynki; trudniej jest uwzględnić elastyczność w ich konstrukcji, co oznacza, że gdy ziemia się porusza, raczej się kruszą niż kołyszą. Kołyszące się budynki przetrwają dłużej niż rozpadające się.

jaka jest najsłabsza część budynku?

każdy budynek będzie miał różne słabe punkty, więc nie ma najsłabszej części każdego budynku. Jednak technologie takie jak skanowanie i rozwiązywanie z University of Wisconsin-Madison i Florida International University mogą zidentyfikować i przewidzieć słabe punkty w strukturze, zanim zacznie się ona rozpadać. Alternatywnie, projektanci budynków mogą stworzyć plan z zaznaczonymi słabymi punktami.

jakie słynne budynki są odporne na trzęsienia ziemi?

101

Taipei 101, dawniej Taipei International tower, był najwyższym budynkiem na świecie od 2004-2010, dopóki ZEA go nie pokonały. Ustanowił rekordy najszybszej windy na świecie i największego „zielonego budynku” na świecie. Jest elastyczny, a także odporny strukturalnie, a nawet szklane i kurtynowe ściany są zaprojektowane tak, aby wytrzymać trzęsienia ziemi.

Piramida Transamerica

chociaż Piramida Transamerica nie należy już do Transamerica corporation, nadal jest świadectwem ich śmiałości w projektowaniu. Drugi co do wysokości budynek na panoramie San Francisco, Piramida zamierza tam pozostać. Jego fundamenty są Głębokie na 52 stopy i elastyczne, a nadziemne prefabrykowane Kruszywo kwarcowe pokrywa zewnętrzną część budynku, chroniąc każdą z jego pięter przed zawaleniem.

Yokohama Landmark Tower

Yokohama Landmark Tower słynie z pięciogwiazdkowego hotelu, Obserwatorium i Sky Garden i jest drugim najwyższym budynkiem w Japonii. Ale cudem jest tutaj Elastyczna konstrukcja odporna na trzęsienia ziemi oparta na starożytnym japońskim pięciopoziomowym projekcie pagody. Zleceniodawcy używani do 40-metrowych budynków jeszcze w VIII wieku udowodnili, że są godni behemotów w dzisiejszych czasach, o czym świadczy Zabytkowa wieża.

jaki jest najbardziej odporny na trzęsienia ziemi budynek?

Filipińska Arena. Jest to największy obszar kopułowy na świecie, z miejscami siedzącymi 55 000. Został zaprojektowany przez Populous, firmę architektoniczną w Australii i jest w stanie wytrzymać obciążenia boczne do 40% jego masy. Ma niezależną konstrukcję podstawy, co oznacza, że bryła areny jest oddzielona od jej fundamentu. Używa LRB do oddzielenia tych dwóch funkcji. Philippine Arena wykorzystuje kombinację kształtu, strukturalnej absorpcji fal uderzeniowych i elastycznej warstwy między nią a jej fundamentem, aby wytrzymać trzęsienia ziemi o najwyższej wielkości w jakimkolwiek innym budynku na świecie.