ghidul dvs. pentru proiectarea rezistentă la cutremur

ce este designul rezistent la cutremur?

proiectarea rezistentă la cutremur este un câmp sau un tip de proiectare structurală care are ca scop proiectarea clădirilor pentru a rezista cutremurelor – oferind sisteme structurale care nu se vor prăbuși într-un cutremur și, prin urmare, vor salva vieți și vor ajuta bani.

de ce avem nevoie de clădiri rezistente la cutremure?

în medie, 20.000 de cutremure apar în fiecare an pe glob, în medie 16 fiind dezastre majore. În 2019, cincizeci și cinci de persoane din Filipine au murit în timpul cutremurelor, dintre care peste zece au zguduit țara cu o magnitudine de peste 6,0. În doar una dintre ele, 1200 de case au fost distruse și cel puțin 500 de școli și case avariate, precum și biserici istorice și chiar spitale și centre de tratament temporar pentru cei care au fost răniți în ultimul cutremur. Un cutremur din octombrie a deteriorat 47.476 de case, lăsând 277.000 de persoane strămutate începând cu martie 2020.

structurile și orașele impresionante pot fi nivelate de un singur eveniment major de cutremur, dacă nu încorporăm posibilitatea în proiectarea noastră.

ar trebui ca toate clădirile să fie rezistente la cutremure?

să nu mai vorbim de asta: clădirile rezistente la cutremure nu există. Încă. Putem proiecta clădiri rezistente la cutremure, deși exact cât de rezistente sunt pot fi testate numai prin magnitudinea cutremurului la care rezistă.

singurul dezavantaj al construirii și modernizării tuturor clădirilor pentru a fi rezistente la cutremure sunt banii. Dar acesta este un dezavantaj destul de mare, mai ales în țările care au nevoie cel mai mult. Cutremure rack orașe pe Pacific Rim, sau inel de foc, epuizând banii și resursele lor de ajutor imediat. Când replici ușurința și praful se stabilește,nu există suficienți bani pentru un design rezistent la cutremur. În aprilie 2015, Nepal a fost doar începutul pentru a pune în aplicare un plan pentru a reduce vulnerabilitatea la cutremure atunci când solul zguduit din nou. Într – o lume perfectă, toate clădirile – în special clădirile de-a lungul inelului de foc-ar fi rezistente la cutremure, dar prea mulți dintre locuitorii din Pacific Rim pur și simplu nu au fonduri pentru a face acest lucru sau au probleme mai mari decât cutremurul ocazional.

cum putem preveni cutremurele de la distrugerea clădirilor?

în timp ce designul rezistent la cutremure devine noua normă în majoritatea orașelor predispuse la cutremure care își pot permite, este interesant de observat că cercetătorii de la Universitatea din Brighton lucrează la o invenție numită ViBa, care, atunci când este instalată sub pământ, absoarbe 40-80% din undele seismice direcționate către clădirea pe care o protejează. Cu toate acestea, nu va fi utilizat pe scară largă pentru o vreme, având în vedere dimensiunea sa, dificultatea de a produce în masă și, prin urmare, prețul mai mare. Înapoi la soluțiile actuale: proiectare.

cum afectează undele seismice clădirile?

în cazul unui cutremur, undele seismice se deplasează în subteran în intervale scurte și rapide în toate direcțiile de la sursa cutremurului. Clădirile sunt în general făcute să reziste forțelor verticale, cum ar fi greutatea și gravitatea lor, dar nu și forțele orizontale ale solului care se deplasează dintr-o parte în alta. Undele seismice vibrează pereții, podelele, coloanele, grinzile și conectorii care țin clădirile împreună, în special cei mai apropiați de sol. Deoarece partea de jos a clădirii se mișcă diferit de partea de sus, mișcarea provoacă stres extrem fundațiilor clădirii până când cadrul de susținere se rupe și întreaga structură se prăbușește.

cum poți face o clădire dovada cutremur?

cel mai eficient mod de a construi o clădire rezistentă la cutremur este de a contracara forțele unui cutremur. Puteți face acest lucru consolidând structura clădirii, protejând clădirea de vibrații, „umezind” sau disipând energia cinetică a unui cutremur cu control vibrațional sau putere Pendulă sau creând o fundație flexibilă pentru clădire.

pentru a face o clădire existentă rezistentă la cutremur, inginerul kiwi Dr.Bill Robinson a proiectat sistemul de rulmenți cu plumb-cauciuc (LRBs), care poate fi încorporat în proiectarea unei clădiri sau montat pe o clădire existentă, cu risc. Un LRB este o structură de sprijin flexibilă, absorbantă de energie, care separă clădirea de terenul pe care se află – astfel încât fundațiile sale nu sunt smulse de undele seismice și nu se răstoarnă.

realizarea unei clădiri existente dovada cutremurului se numește modernizare. Tehnicile de modernizare seismică variază de la un loc la altul, în funcție de structură, sol, topografie și distanță față de alte defecte.

ce materiale sunt folosite în clădirile rezistente la cutremure?

ca și în cazul clădirilor rezistente la cutremur, două dintre principalele materiale utilizate în clădirile rezistente la cutremur sunt oțelul și lemnul. Oțelul Structural vine într-o varietate de forme care permit clădirilor să se îndoaie fără a se rupe. Acesta este un exemplu de ductilitate ridicată – capacitatea de a suferi deformări și tensiuni mari (adică îndoiți fără rupere). Lemnul este, de asemenea, foarte ductil datorită raportului rezistență-greutate.

alte materiale includ aliaje cu memorie de formă, folie de plastic armată cu fibre, mătase de păianjen, bambus și materiale tipărite 3D. Folie de plastic armat cu Fibre este un material foarte ductil să-și încheie în jurul coloane. Aliajele cu memorie de formă pot fi considerate hiper-ductile prin faptul că pot fi îndoite și pot reveni la forma lor originală după terminarea nevoii de îndoire. Mătasea de păianjen, bambusul și materialele tipărite 3D au un raport rezistență-greutate ridicat și, prin urmare, sunt considerate stand-in-uri pentru lemn, unde lemnul nu este cel mai potrivit material.

care este cea mai bună formă pentru o clădire rezistentă la cutremur?

potrivit Universității din British Columbia, cupola este de departe cea mai bună formă pentru rezistența la cutremur. Pe” shake table”, o metodă de testare utilizată pentru a simula efectul cutremurelor asupra anumitor modele de clădiri, cupola a depășit casele structurate convențional. Cu toate acestea, există câteva avertismente în acest sens: cupolele sunt greu de construit și ocupă mult spațiu greu de utilizat în interiorul clădirii. Pentru multe companii care își construiesc clădirile de birouri, de exemplu, este mai ușor să se bazeze pe construirea cu materiale rezistente, fundații flexibile și amortizarea energiei unui cutremur.

sunt clădirile scurte mai stabile decât clădirile înalte?

într-un cutremur: nu. Clădirile scurte au fundații mai puțin adânci decât clădirile înalte, ceea ce le face mai ușor de rupt sau distrus. Clădirile scurte sunt, de asemenea, considerate ‘mai rigide’ decât clădirile înalte; este mai greu să încorporezi flexibilitatea în designul lor, ceea ce înseamnă că atunci când solul se mișcă, se vor prăbuși mai degrabă decât să se balanseze. Clădirile care se balansează supraviețuiesc mai mult decât cele care se prăbușesc.

care este cea mai slabă parte a unei clădiri?

fiecare clădire va fi proiectată pentru a avea puncte slabe diferite, astfel încât nu există o parte cea mai slabă a oricărei clădiri. Cu toate acestea, tehnologii precum Scan and Solve de la Universitatea din Wisconsin-Madison și Universitatea Internațională din Florida pot identifica și prezice punctele slabe ale unei structuri înainte de a începe să se descompună. Alternativ, proiectanții clădirii pot produce un plan cu punctele slabe evidențiate.

ce clădiri celebre sunt dovada cutremurului?

Taipei 101

Taipei 101, fostul turn internațional Taipei, a fost cea mai înaltă clădire din lume din 2004-2010, până când Emiratele Arabe Unite au bătut-o. A stabilit recorduri pentru cel mai rapid lift din lume și cea mai mare „clădire verde” din lume. Este flexibil, precum și rezistent din punct de vedere structural, cu chiar și pereții de sticlă și cortină proiectați pentru a rezista la cutremure.

Piramida Transamerica

deși Piramida Transamerica nu mai aparține Transamerica corporation, este încă o dovadă a îndrăznelii lor în design. A doua cea mai înaltă clădire de pe orizontul San Francisco, Piramida intenționează să rămână acolo. Fundațiile sale sunt adânci și flexibile de 52 ft, iar agregatul prefabricat de cuarț suprateran acoperă exteriorul clădirii, protejând fiecare etaj de colaps.

Turnul de reper Yokohama

Turnul de reper Yokohama este renumit pentru hotelul său de 5 stele, observatorul și Grădina cerului și dimensiunea sa pură ca a doua cea mai înaltă clădire din Japonia. Dar minunea aici este structura flexibilă pentru a rezista cutremurelor bazate pe vechiul design japonez de pagodă pe cinci niveluri. Directori utilizate pentru clădiri 40ft înapoi în secolul al 8-lea s-au dovedit demni de behemoths în zilele noastre moderne, evidențiată de Turnul de reper.

care este cea mai rezistentă clădire la cutremure?

Arena Filipine. Este cea mai mare zonă cu cupole din lume, cu o capacitate de 55.000 de locuri. A fost proiectat de Populous, o firmă de arhitectură din Australia și este capabil să reziste la sarcini laterale de până la 40% din masa sa. Are un design de bază independent, ceea ce înseamnă că corpul structural al arenei este separat de fundația sa. Acesta utilizează LRB pentru a separa aceste două caracteristici. Arena Filipineză folosește o combinație de formă, absorbție structurală a undelor de șoc și un strat flexibil între ea și fundația sa pentru a rezista cutremurelor cu cea mai mare magnitudine din orice altă clădire din lume.