Inżynieria trzęsień ziemi

Inżynieria trzęsień ziemi to interdyscyplinarna gałąź inżynierii, która projektuje i analizuje konstrukcje, takie jak budynki i mosty, z myślą o trzęsieniach ziemi . Jego ogólnym celem jest uczynienie takich konstrukcji bardziej odpornymi na trzęsienia ziemi. Inżynier zajmujący się trzęsieniami ziemi (lub sejsmicznym) ma na celu zbudowanie konstrukcji, które nie zostaną uszkodzone podczas niewielkich wstrząsów i unikną poważnych uszkodzeń lub zawalenia się podczas dużego trzęsienia ziemi. Właściwie zaprojektowana konstrukcja niekoniecznie musi być wyjątkowo mocna lub droga. Musi być odpowiednio zaprojektowany, aby wytrzymać skutki sejsmiczne przy jednoczesnym utrzymaniu akceptowalnego poziomu uszkodzeń.

Definicja

Inżynieria trzęsień ziemi to dziedzina naukowa zajmująca się ochroną społeczeństwa, środowiska naturalnego i środowiska stworzonego przez człowieka przed trzęsieniami ziemi poprzez ograniczanie ryzyka sejsmicznego do akceptowalnych poziomów społeczno-ekonomicznych . Tradycyjnie była definiowana wąsko jako badanie zachowania się struktur i geokonstrukcji poddanych obciążeniom sejsmicznym ; jest uważany za podzbiór inżynierii budowlanej , inżynierii geotechnicznej , inżynierii mechanicznej , inżynierii chemicznej , fizyki stosowanej itp. Jednak ogromne koszty poniesione podczas ostatnich trzęsień ziemi doprowadziły do ​​rozszerzenia jej zakresu, aby objąć dyscypliny z szerszej dziedziny budownictwa inżynieria , inżynieria mechaniczna , inżynieria nuklearna oraz nauki społeczne , zwłaszcza socjologia , politologia , ekonomia i finanse .

Główne cele inżynierii sejsmicznej to:

ze stołem wstrząsanym zwykłego modelu budynku (po lewej) i modelu budynku z izolacją podstawy (po prawej) na UCSD

Obciążenie sejsmiczne

Obciążenie sejsmiczne oznacza przyłożenie wzbudzenia wywołanego trzęsieniem ziemi do konstrukcji (lub geokonstrukcji). Dzieje się tak na powierzchniach styku konstrukcji z gruntem, z sąsiednimi konstrukcjami lub z falami grawitacyjnymi tsunami . Obciążenie spodziewane w danym miejscu na powierzchni Ziemi jest szacowane za pomocą sejsmologii inżynierskiej . Jest to związane z zagrożeniem sejsmicznym lokalizacji.

Wydajność sejsmiczna

Trzęsienie ziemi lub właściwości sejsmiczne określają zdolność konstrukcji do utrzymania jej głównych funkcji, takich jak jej bezpieczeństwo i użyteczność , podczas i po określonej ekspozycji na trzęsienie ziemi. Konstrukcja jest zwykle uważana za bezpieczną , jeśli nie zagraża życiu i dobremu samopoczuciu osób w niej lub wokół niej poprzez częściowe lub całkowite zawalenie się. Obiekt można uznać za zdatny do użytku , jeżeli jest w stanie spełniać swoje funkcje eksploatacyjne, dla których został zaprojektowany.

Podstawowe koncepcje inżynierii trzęsień ziemi, zaimplementowane w głównych przepisach budowlanych, zakładają, że budynek powinien przetrwać rzadkie, bardzo silne trzęsienie ziemi, doznając znacznych uszkodzeń, ale bez globalnego zawalenia się. Z drugiej strony powinien działać w przypadku częstszych, ale mniej dotkliwych wstrząsów sejsmicznych.

Ocena wydajności sejsmicznej

Inżynierowie muszą znać ilościowy poziom rzeczywistych lub przewidywanych właściwości sejsmicznych związanych z bezpośrednim uszkodzeniem pojedynczego budynku poddanego określonemu wstrząsowi gruntu. Taka ocena może być przeprowadzona eksperymentalnie lub analitycznie.

Ocena eksperymentalna

Oceny eksperymentalne są kosztownymi testami, które zwykle przeprowadza się poprzez umieszczenie (skalowanego) modelu konstrukcji na stole wstrząsowym , który symuluje trzęsienie ziemi i obserwuje jego zachowanie. Tego rodzaju eksperymenty przeprowadzono po raz pierwszy ponad sto lat temu. Dopiero od niedawna możliwe stało się przeprowadzanie badań w skali 1:1 na pełnych konstrukcjach.

Ze względu na kosztowny charakter takich testów są one zwykle wykorzystywane głównie do zrozumienia zachowania się konstrukcji sejsmicznych, walidacji modeli i weryfikacji metod analitycznych. W związku z tym, po odpowiedniej walidacji, modele obliczeniowe i procedury numeryczne zwykle stanowią główny ciężar oceny właściwości sejsmicznych konstrukcji.

Ocena analityczna/numeryczna

Migawka z filmu na stole wibracyjnym przedstawiająca test niszczący 6-piętrowego budynku z betonu nieciągliwego

Ocena wydajności sejsmicznej lub sejsmiczna analiza strukturalna to potężne narzędzie inżynierii sejsmicznej, które wykorzystuje szczegółowe modelowanie konstrukcji wraz z metodami analizy strukturalnej, aby lepiej zrozumieć właściwości sejsmiczne konstrukcji budowlanych i innych niż budowlane . Technika jako koncepcja formalna jest stosunkowo nowym wynalazkiem.

Ogólnie rzecz biorąc, sejsmiczna analiza konstrukcji opiera się na metodach dynamiki konstrukcji . Przez dziesięciolecia najbardziej znanym narzędziem analizy sejsmicznej była widma reakcji na trzęsienia ziemi , która również przyczyniła się do powstania dzisiejszej koncepcji proponowanego kodeksu budowlanego.

Jednak takie metody są dobre tylko dla liniowych układów sprężystych, ponieważ w dużej mierze nie są w stanie modelować zachowania konstrukcji, gdy pojawia się uszkodzenie (tj. nieliniowość ). Numeryczne całkowanie krok po kroku okazało się bardziej efektywną metodą analizy układów konstrukcyjnych o wielu stopniach swobody i znacznej nieliniowości w przejściowym procesie wzbudzenia ruchu ziemi . Wykorzystanie metody elementów skończonych jest jednym z najpowszechniejszych podejść do analizy nieliniowych modeli komputerowych interakcji struktury gruntu .

Zasadniczo przeprowadza się analizę numeryczną w celu oceny właściwości sejsmicznych budynków. Oceny wydajności są na ogół przeprowadzane przy użyciu nieliniowej statycznej analizy pushover lub nieliniowej analizy historii czasu. W tego typu analizach istotne jest uzyskanie dokładnego nieliniowego modelowania elementów konstrukcyjnych, takich jak belki, słupy, połączenia belka-słup, ścianki usztywniające itp. Stąd wyniki eksperymentalne odgrywają ważną rolę w określaniu parametrów modelowania poszczególnych elementów, zwłaszcza które podlegają znacznym odkształceniom nieliniowym. Poszczególne komponenty są następnie składane w celu stworzenia pełnego nieliniowego modelu konstrukcji. Tworzone w ten sposób modele są analizowane w celu oceny wydajności budynków.

Możliwości oprogramowania do analizy strukturalnej są głównym czynnikiem branym pod uwagę w powyższym procesie, ponieważ ograniczają możliwe modele komponentów, dostępne metody analizy i, co najważniejsze, niezawodność numeryczną. To ostatnie staje się głównym czynnikiem branym pod uwagę w przypadku struktur, które zapuszczają się w zakres nieliniowy i zbliżają się do globalnego lub lokalnego załamania, ponieważ rozwiązanie numeryczne staje się coraz bardziej niestabilne, a przez to trudne do osiągnięcia. Istnieje kilka dostępnych na rynku programów do analizy elementów skończonych, takich jak CSI-SAP2000 i CSI-PERFORM-3D, MTR/SASSI, Scia Engineer-ECtools, ABAQUS i Ansys , z których wszystkie można wykorzystać do oceny właściwości sejsmicznych budynków. Ponadto istnieją oparte na badaniach platformy analizy elementów skończonych, takie jak OpenSees , MASTODON, który jest oparty na MOOSE Framework , RUAUMOKO i starszy DRAIN-2D/3D, z których kilka jest obecnie open source.

Badania dla inżynierii trzęsień ziemi

Badania w zakresie inżynierii sejsmicznej oznaczają zarówno badania terenowe, jak i analityczne lub eksperymenty mające na celu odkrycie i naukowe wyjaśnienie faktów związanych z inżynierią sejsmiczną, rewizję konwencjonalnych koncepcji w świetle nowych odkryć oraz praktyczne zastosowanie opracowanych teorii.

National Science Foundation (NSF) to główna agencja rządowa Stanów Zjednoczonych, która wspiera podstawowe badania i edukację we wszystkich dziedzinach inżynierii sejsmicznej. W szczególności koncentruje się na badaniach eksperymentalnych, analitycznych i obliczeniowych dotyczących projektowania i poprawy wydajności systemów konstrukcyjnych.

Tabela wstrząsów e-obrony

Earthquake Engineering Research Institute (EERI) jest liderem w rozpowszechnianiu informacji związanych z badaniami inżynierii trzęsień ziemi zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i na całym świecie.

Ostateczną listę stołów wstrząsowych związanych z inżynierią trzęsień ziemi na całym świecie można znaleźć w Experimental Facilities for Earthquake Engineering Simulation Worldwide. Najbardziej znanym z nich jest obecnie E-Defence Shake Table w Japonii .

Główne programy badawcze w USA

NSF wspiera również sieć George'a E. Browna, Jr. Network for Earthquake Engineering Simulation

Program NSF Hazard Mitigation and Structural Engineering (HMSE) wspiera badania nad nowymi technologiami poprawiającymi zachowanie i reakcję systemów konstrukcyjnych narażonych na trzęsienia ziemi; badania podstawowe nad bezpieczeństwem i niezawodnością budowanych systemów; innowacyjne osiągnięcia w zakresie analizy i opartej na modelach symulacji zachowania i reakcji konstrukcji, w tym interakcji gleba-konstrukcja; koncepcje projektowe poprawiające i elastyczność konstrukcji ; oraz zastosowanie nowych technik sterowania systemami konstrukcyjnymi.

(NEES), który rozwija odkrywanie wiedzy i innowacje w zakresie zmniejszania strat w wyniku trzęsień ziemi i tsunami w krajowej infrastrukturze cywilnej oraz nowych eksperymentalnych technik symulacyjnych i oprzyrządowania.

Sieć NEES obejmuje 14 rozproszonych geograficznie, współużytkowanych laboratoriów, które obsługują kilka rodzajów prac eksperymentalnych: geotechniczne badania wirówkowe, testy na stole wstrząsowym , testy strukturalne na dużą skalę, eksperymenty w basenach fal tsunami i badania terenowe. Uczestniczące uniwersytety to: Cornell University ; Uniwersytet Lehigh ; Uniwersytet Stanowy Oregonu ; Instytut Politechniczny Rensselaera ; Uniwersytet w Buffalo , Uniwersytet Stanowy Nowego Jorku ; Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley ; Uniwersytet Kalifornijski w Davis ; Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles ; Uniwersytet Kalifornijski w San Diego ; Uniwersytet Kalifornijski w Santa Barbara ; Uniwersytet Illinois, Urbana-Champaign ; Uniwersytet Minnesoty ; Uniwersytet Nevady w Reno ; oraz University of Texas w Austin .

NEES w ośrodku testowym Buffalo

Lokalizacje sprzętu (laboratoria) i centralne repozytorium danych są połączone z globalną społecznością inżynierów zajmujących się trzęsieniami ziemi za pośrednictwem strony internetowej NEEShub. Witryna NEES jest obsługiwana przez oprogramowanie HUBzero opracowane na Uniwersytecie Purdue dla nanoHUB specjalnie po to, aby pomóc społeczności naukowej w dzieleniu się zasobami i współpracy. Cyberinfrastruktura połączona za pośrednictwem Internetu2 zapewnia interaktywne narzędzia symulacyjne, obszar opracowywania narzędzi symulacyjnych, wyselekcjonowane centralne repozytorium danych, animowane prezentacje, wsparcie użytkowników, teleobecność, mechanizm przesyłania i udostępniania zasobów oraz statystyki dotyczące użytkowników i wzorców użytkowania.

Ta cyberinfrastruktura umożliwia naukowcom: bezpieczne przechowywanie, organizowanie i udostępnianie danych w ustandaryzowanej strukturze w centralnej lokalizacji; zdalnie obserwować i uczestniczyć w eksperymentach za pomocą zsynchronizowanych danych i wideo w czasie rzeczywistym; współpracować z kolegami, aby ułatwić planowanie, przeprowadzanie, analizę i publikację eksperymentów badawczych; oraz przeprowadzać symulacje obliczeniowe i hybrydowe, które mogą łączyć wyniki wielu rozproszonych eksperymentów i łączyć eksperymenty fizyczne z symulacjami komputerowymi, aby umożliwić badanie ogólnej wydajności systemu.

Zasoby te wspólnie zapewniają środki do współpracy i odkrywania w celu poprawy projektowania sejsmicznego i wydajności systemów infrastruktury lądowej i mechanicznej.

Symulacja trzęsienia ziemi

Pierwsze symulacje trzęsień ziemi zostały przeprowadzone poprzez statyczne przyłożenie pewnych poziomych sił bezwładności w oparciu o skalowane szczytowe przyspieszenia gruntu do matematycznego modelu budynku. Wraz z dalszym rozwojem technologii obliczeniowych statyczne zaczęły ustępować miejsca dynamicznym .

Eksperymenty dynamiczne na konstrukcjach budowlanych i niebudowlanych mogą być fizyczne, takie jak testy na stole wstrząsowym lub wirtualne. W obu przypadkach, aby zweryfikować oczekiwaną charakterystykę sejsmiczną konstrukcji, niektórzy badacze wolą zajmować się tak zwanymi „historiami czasu rzeczywistego”, chociaż ta ostatnia nie może być „rzeczywista” w przypadku hipotetycznego trzęsienia ziemi określonego przez przepisy budowlane lub określone wymagania badawcze . Dlatego istnieje silna zachęta do przeprowadzenia symulacji trzęsienia ziemi, która jest wejściem sejsmicznym posiadającym jedynie istotne cechy rzeczywistego zdarzenia.

Czasami symulacja trzęsienia ziemi jest rozumiana jako odtworzenie lokalnych skutków silnego trzęsienia ziemi.

Symulacja konstrukcji

Jednoczesne eksperymenty z dwoma modelami budynków, które są kinematycznie równoważne z prawdziwym prototypem.

Teoretyczna lub eksperymentalna ocena przewidywanej charakterystyki sejsmicznej wymaga przeważnie symulacji konstrukcji opartej na koncepcji podobieństwa lub podobieństwa strukturalnego. Podobieństwo to pewien stopień analogii lub podobieństwa między dwoma lub większą liczbą obiektów. Pojęcie podobieństwa opiera się na dokładnym lub przybliżonym powtórzeniu wzorców w porównywanych przedmiotach.

Ogólnie rzecz biorąc, mówi się, że model budynku jest podobny do rzeczywistego obiektu, jeśli łączy je podobieństwo geometryczne , kinematyczne i dynamiczne . Najbardziej wyrazistym i efektownym rodzajem podobieństwa jest kinematyczne . Podobieństwo kinematyczne występuje wtedy, gdy tory i prędkości poruszających się cząstek modelu i jego prototypu są podobne.

Ostatecznym poziomem podobieństwa kinematycznego jest równoważność kinematyczna , gdy w przypadku inżynierii sejsmicznej historie czasowe przemieszczeń poprzecznych modelu i jego prototypu na każdym piętrze byłyby takie same.

Kontrola drgań sejsmicznych

Kontrola drgań sejsmicznych to zespół środków technicznych mających na celu łagodzenie oddziaływań sejsmicznych w konstrukcjach budowlanych i niebudowlanych . Wszystkie urządzenia do kontroli drgań sejsmicznych można sklasyfikować jako pasywne , aktywne lub hybrydowe , gdzie:

  • pasywne urządzenia sterujące nie mają możliwości sprzężenia zwrotnego między nimi, elementami konstrukcyjnymi a podłożem;
  • aktywne urządzenia kontrolne obejmują naziemne oprzyrządowanie rejestrujące w czasie rzeczywistym, zintegrowane z urządzeniami do przetwarzania danych wejściowych dotyczących trzęsień ziemi i siłownikami w konstrukcji;
  • hybrydowe urządzenia sterujące łączą w sobie cechy aktywnych i pasywnych układów sterowania.

Kiedy naziemne fale sejsmiczne sięgają w górę i zaczynają penetrować podstawę budynku, gęstość ich przepływu energii, z powodu odbić, dramatycznie spada: zwykle do 90%. Jednak pozostałe części fal padających podczas dużego trzęsienia ziemi nadal niosą ze sobą ogromny niszczycielski potencjał.

Po wejściu fal sejsmicznych do nadbudówki istnieje kilka sposobów ich kontrolowania w celu złagodzenia ich szkodliwego działania i poprawy właściwości sejsmicznych budynku, na przykład:

Mauzoleum Cyrusa , najstarsza izolowana konstrukcja na świecie

Urządzenia ostatniego rodzaju, określane odpowiednio jako TMD dla dostrojonych ( pasywnych ), AMD dla aktywnych i jako HMD dla hybrydowych amortyzatorów masowych , były badane i instalowane w wieżowcach , głównie w Japonii, przez jedną czwartą stulecia.

Istnieje jednak zupełnie inne podejście: częściowe tłumienie przepływu energii sejsmicznej do nadbudowy, zwane sejsmią lub izolacją bazową .

W tym celu niektóre podkładki są wkładane do lub pod wszystkie główne elementy nośne w podstawie budynku, co powinno zasadniczo oddzielić nadbudowę od jej konstrukcji nośnej spoczywającej na trzęsącym się podłożu.

Pierwsze dowody na ochronę przed trzęsieniami ziemi dzięki zastosowaniu zasady izolacji bazowej odkryto w Pasargadach , mieście w starożytnej Persji, obecnie Iranie, datowanym na VI wiek p.n.e. Poniżej przedstawiono kilka przykładów współczesnych technologii kontroli drgań sejsmicznych.

Ściany z suchego kamienia w Peru

Ściany z suchego kamienia Machu Picchu Świątynia Słońca, Peru

Peru to kraj silnie sejsmiczny ; przez wieki konstrukcja z suchego kamienia okazała się bardziej odporna na trzęsienia ziemi niż zaprawa murarska. Ludzie cywilizacji Inków byli mistrzami wypolerowanych „ścian z suchego kamienia”, zwanych popiołami , gdzie bloki kamienia były cięte tak, aby ściśle do siebie pasowały bez żadnej zaprawy . Inkowie byli jednymi z najlepszych kamieniarzy, jakich kiedykolwiek widział świat, a wiele połączeń w ich murze było tak doskonałych, że nawet źdźbło trawy nie mieściło się między kamieniami.

Kamienie murów zbudowanych przez Inków z suchego kamienia mogły się nieznacznie poruszać i ponownie osadzać bez zawalania się ścian, co było pasywną techniką kontroli strukturalnej , wykorzystującą zarówno zasadę rozpraszania energii (tłumienie kulombowskie), jak i tłumienia wzmocnień rezonansowych .

Dostrojony amortyzator masowy

Zazwyczaj dostrojone tłumiki masowe to ogromne betonowe bloki montowane w drapaczach chmur lub innych konstrukcjach i poruszają się wbrew oscylacjom częstotliwości rezonansowej konstrukcji za pomocą pewnego rodzaju mechanizmu sprężynowego.

Wieżowiec Taipei 101 musi wytrzymać tajfuny i trzęsienia ziemi , które występują często w tym regionie Azji i Pacyfiku. W tym celu zaprojektowano i zainstalowano na szczycie konstrukcji stalowe wahadło o wadze 660 ton metrycznych, które służy jako dostrojony amortyzator masowy. Zawieszone od 92. do 88. piętra wahadło kołysze się w celu zmniejszenia rezonansowych wzmocnień przemieszczeń poprzecznych w budynku wywołanych trzęsieniami ziemi i silnymi podmuchami wiatru .

Amortyzatory histeretyczne

Amortyzator histeretyczny ma zapewniać lepsze i bardziej niezawodne działanie sejsmiczne niż w przypadku konwencjonalnej konstrukcji poprzez zwiększenie rozpraszania energii wejściowej sejsmicznej . Istnieje pięć głównych grup amortyzatorów histeretycznych stosowanych do tego celu, a mianowicie:

  • Płynne amortyzatory wiskotyczne (FVD)

Amortyzatory wiskotyczne mają tę zaletę, że są dodatkowym systemem tłumienia. Mają owalną pętlę histeretyczną, a tłumienie jest zależne od prędkości. Podczas gdy potencjalnie wymagana jest niewielka konserwacja, amortyzatory wiskotyczne na ogół nie wymagają wymiany po trzęsieniu ziemi. Chociaż są droższe niż inne technologie tłumienia, mogą być stosowane zarówno w przypadku obciążeń sejsmicznych, jak i wiatrowych i są najczęściej stosowanymi amortyzatorami histeretycznymi.

  • Tłumiki cierne (FD)

Tłumiki cierne są zwykle dostępne w dwóch głównych typach, liniowych i obrotowych, i rozpraszają energię przez ciepło. Amortyzator działa na zasadzie amortyzatora kulombowskiego . W zależności od konstrukcji, amortyzatory cierne mogą doświadczać zjawiska stick-slip i spawania na zimno . Główną wadą jest to, że powierzchnie cierne mogą z czasem się zużywać iz tego powodu nie są zalecane do rozpraszania obciążeń wiatrem. W zastosowaniach sejsmicznych zużycie nie stanowi problemu i nie wymaga konserwacji. Mają prostokątną pętlę histeretyczną i dopóki budynek jest wystarczająco elastyczny, mają tendencję do powrotu do pierwotnego położenia po trzęsieniu ziemi.

  • Metalowe amortyzatory uplastyczniające (MYD)

Metalowe amortyzatory uginające się, jak sama nazwa wskazuje, uginają się, aby pochłonąć energię trzęsienia ziemi. Ten rodzaj amortyzatorów pochłania dużą ilość energii, jednak po trzęsieniu ziemi należy je wymienić, co może uniemożliwić powrót budynku do pierwotnego położenia.

  • Amortyzatory wiskoelastyczne (VED)

Amortyzatory lepkosprężyste są przydatne, ponieważ mogą być stosowane zarówno w zastosowaniach wietrznych, jak i sejsmicznych, zwykle są ograniczone do niewielkich przemieszczeń. Istnieją pewne obawy co do niezawodności technologii, ponieważ niektóre marki zostały zakazane w budynkach w Stanach Zjednoczonych.

  • Okrakiem amortyzatory wahadłowe (swing)

Izolacja bazowa

Izolacja podstawy ma na celu zapobieganie przekształceniu energii kinetycznej trzęsienia ziemi w energię sprężystą w budynku. Technologie te robią to, izolując konstrukcję od podłoża, umożliwiając im w ten sposób nieco niezależne poruszanie się. Stopień, w jakim energia jest przenoszona do struktury i sposób jej rozpraszania, będzie różny w zależności od zastosowanej technologii.

  • Łożysko z gumy ołowianej
LRB testowany w obiekcie UCSD Caltrans-SRMD

Łożysko z gumy ołowianej lub LRB to rodzaj izolacji podstawy wykorzystujący silne tłumienie . Został wynaleziony przez Billa Robinsona , Nowozelandczyka.

Ciężki mechanizm tłumiący zastosowany w technologiach kontroli drgań , a zwłaszcza w urządzeniach do izolacji fundamentów, jest często uważany za cenne źródło tłumienia drgań, zwiększając w ten sposób właściwości sejsmiczne budynku. Jednak w przypadku raczej giętkich systemów, takich jak izolowane konstrukcje bazowe, o stosunkowo niskiej sztywności łożyska, ale z dużym tłumieniem, tak zwana „siła tłumienia” może okazać się główną siłą pchającą podczas silnego trzęsienia ziemi. Film przedstawia test łożyska z gumy ołowianej w UCSD Caltrans-SRMD. Łożysko jest wykonane z gumy z ołowianym rdzeniem. Był to test jednoosiowy, w którym łożysko było również pod pełnym obciążeniem konstrukcji. Wiele budynków i mostów, zarówno w Nowej Zelandii, jak i poza nią, jest chronionych za pomocą ołowianych amortyzatorów oraz łożysk ołowianych i gumowych. Te Papa Tongarewa , muzeum narodowe Nowej Zelandii oraz budynki parlamentu Nowej Zelandii zostały wyposażone w łożyska. Oba znajdują się w Wellington , który leży na aktywnym uskoku .

  • Sprężyny z izolatorem podstawy amortyzatora
Zbliżenie na sprężyny z amortyzatorem

Izolator bazowy ze sprężynami i amortyzatorem zainstalowany pod trzypiętrową kamienicą w Santa Monica w Kalifornii jest pokazany na zdjęciu wykonanym przed narażeniem na trzęsienie ziemi w Northridge w 1994 roku . Jest to podstawowe urządzenie izolujące koncepcyjnie podobne do ołowianego łożyska gumowego .

Jedna z dwóch trzypiętrowych kamienic, takich jak ta, która była dobrze wyposażona w instrumenty do rejestrowania zarówno pionowych, jak i poziomych przyspieszeń na podłogach i na ziemi, przetrwała silne wstrząsy podczas trzęsienia ziemi w Northridge i pozostawiła cenne zarejestrowane informacje do dalszych badań.

  • Proste łożysko wałeczkowe

Łożysko wałeczkowe proste jest urządzeniem izolującym podstawę , przeznaczonym do ochrony różnych konstrukcji budowlanych i niebudowlanych przed potencjalnie niszczącymi bocznymi uderzeniami silnych trzęsień ziemi.

Ta metalowa podpora nośna może być przystosowana, z zachowaniem pewnych środków ostrożności, jako izolator sejsmiczny dla drapaczy chmur i budynków na miękkim podłożu. Ostatnio zastosowano je pod nazwą metalowego łożyska wałeczkowego w kompleksie mieszkaniowym (17 pięter) w Tokio w Japonii .

  • Łożysko wahadła ciernego

Łożysko wahadła ciernego (FPB) to inna nazwa układu wahadła ciernego (FPS). Opiera się na trzech filarach:

  • przegubowy suwak cierny;
  • sferyczna wklęsła powierzchnia ślizgowa;
  • cylinder zamykający do zabezpieczenia przed przesunięciem bocznym.

Migawka z linkiem do klipu wideo z testowania stołu wibracyjnego systemu FPB obsługującego sztywny model budynku znajduje się po prawej stronie.

Projekt sejsmiczny

Projektowanie sejsmiczne opiera się na zatwierdzonych procedurach inżynierskich, zasadach i kryteriach przeznaczonych do projektowania lub modernizacji konstrukcji narażonych na trzęsienia ziemi. Kryteria te są zgodne jedynie ze współczesnym stanem wiedzy o obiektach inżynierii sejsmicznej . Dlatego projekt budowlany, który dokładnie odpowiada przepisom prawa sejsmicznego, nie gwarantuje bezpieczeństwa przed zawaleniem lub poważnymi uszkodzeniami.

Cena złego projektu sejsmicznego może być ogromna. Niemniej jednak projektowanie sejsmiczne zawsze było prób i błędów, niezależnie od tego, czy opierało się na prawach fizycznych, czy na empirycznej wiedzy na temat właściwości strukturalnych różnych kształtów i materiałów.

Ratusz w San Francisco zniszczony przez trzęsienie ziemi i pożar w 1906 roku.
San Francisco po trzęsieniu ziemi i pożarze w 1906 roku

Aby ćwiczyć projektowanie sejsmiczne , analizę sejsmiczną lub ocenę sejsmiczną nowych i istniejących projektów inżynierii lądowej, inżynier powinien zwykle zdać egzamin z zasad sejsmicznych , które w stanie Kalifornia obejmują:

  • Dane sejsmiczne i sejsmiczne kryteria projektowe
  • Charakterystyka sejsmiczna systemów inżynieryjnych
  • Siły sejsmiczne
  • Procedury analizy sejsmicznej
  • Detalowanie sejsmiczne i kontrola jakości konstrukcji

Aby zbudować złożone systemy konstrukcyjne, projektowanie sejsmiczne w dużej mierze wykorzystuje tę samą stosunkowo niewielką liczbę podstawowych elementów konstrukcyjnych (nie mówiąc już o urządzeniach kontrolujących wibracje), jak każdy projekt niesejsmiczny.

Zwykle, zgodnie z przepisami budowlanymi, konstrukcje są projektowane tak, aby „wytrzymały” największe trzęsienie ziemi o określonym prawdopodobieństwie, które może wystąpić w ich lokalizacji. Oznacza to, że należy zminimalizować liczbę ofiar śmiertelnych, zapobiegając zawaleniu się budynków.

Projektowanie sejsmiczne jest przeprowadzane poprzez zrozumienie możliwych trybów zniszczenia konstrukcji i zapewnienie konstrukcji odpowiedniej wytrzymałości , sztywności , plastyczności i konfiguracji , aby zapewnić, że te tryby nie mogą wystąpić.

Wymagania projektowe sejsmiczne

Wymagania projektowe pod kątem sejsmicznym zależą od rodzaju konstrukcji, lokalizacji projektu i jego władz, które określają obowiązujące przepisy i kryteria projektowe dotyczące sejsmizmu. Na przykład wymagania Departamentu Transportu Kalifornii , zwane The Seismic Design Criteria (SDC), mające na celu projektowanie nowych mostów w Kalifornii, obejmują innowacyjne podejście oparte na właściwościach sejsmicznych.

Najbardziej znaczącą cechą filozofii projektowania SDC jest przejście od oceny zapotrzebowania sejsmicznego opartej na sile do oceny zapotrzebowania i przepustowości opartej na przemieszczeniu . Tak więc nowo przyjęte podejście do przemieszczeń opiera się na porównaniu zapotrzebowania na przemieszczenie sprężyste z nośnością przemieszczeń niesprężystych głównych elementów konstrukcyjnych przy jednoczesnym zapewnieniu minimalnego poziomu nośności niesprężystej we wszystkich potencjalnych miejscach przegubów plastycznych.

Oprócz samej projektowanej konstrukcji, wymagania projektowe sejsmiczne mogą obejmować stabilizację gruntu pod konstrukcją: czasami mocno wstrząśnięty grunt pęka, co prowadzi do zawalenia się konstrukcji na nim posadowionej. Następujące tematy powinny być głównym przedmiotem zainteresowania: skraplanie; dynamiczne boczne parcia gruntu na mury oporowe; stabilność sejsmiczna zbocza; osadnictwo wywołane trzęsieniem ziemi.

Obiekty jądrowe nie powinny zagrażać ich bezpieczeństwu w przypadku trzęsień ziemi lub innych nieprzyjaznych zdarzeń zewnętrznych. Dlatego ich projekt sejsmiczny opiera się na kryteriach znacznie bardziej rygorystycznych niż te, które mają zastosowanie do obiektów niejądrowych. Wypadki jądrowe w Fukushimie I i uszkodzenia innych obiektów jądrowych , które nastąpiły po trzęsieniu ziemi i tsunami w Tōhoku w 2011 r. , Zwróciły jednak uwagę na ciągłe obawy dotyczące japońskich standardów projektowania sejsmicznych jądrowych i spowodowały, że wiele innych rządów ponownie oceniło swoje programy jądrowe . Wyrażono również wątpliwości co do oceny sejsmicznej i projektowania niektórych innych elektrowni, w tym elektrowni jądrowej Fessenheim we Francji.

Tryby awaryjne

Tryb awarii to sposób, w jaki obserwuje się awarię wywołaną trzęsieniem ziemi. Ogólnie opisuje sposób wystąpienia awarii. Chociaż jest to kosztowne i czasochłonne, wyciąganie wniosków z każdego prawdziwego trzęsienia ziemi pozostaje rutynową receptą na postęp w projektowania sejsmicznego . Poniżej przedstawiono kilka typowych trybów awarii generowanych przez trzęsienia ziemi.

Typowe uszkodzenia niezbrojonych budynków murowanych podczas trzęsień ziemi

Brak zbrojenia w połączeniu ze słabą zaprawą i nieodpowiednim połączeniem dachu ze ścianą może spowodować znaczne uszkodzenie niezbrojonego budynku murowanego . Poważnie popękane lub pochylone ściany to jedne z najczęstszych szkód spowodowanych trzęsieniem ziemi. Niebezpieczne są również uszkodzenia, które mogą powstać pomiędzy ścianami a przeponami dachu lub stropu. Oddzielenie między ramą a ścianami może zagrozić pionowemu podparciu systemów dachowych i stropowych.

miękkiej kondygnacji z powodu niewystarczającej wytrzymałości na ścinanie na poziomie gruntu, trzęsienie ziemi w Loma Prieta

Miękki efekt fabularny . Brak odpowiedniej sztywności na poziomie gruntu spowodował uszkodzenie tej konstrukcji. Bliższe przyjrzenie się obrazowi ujawnia, że ​​bocznica z szorstkich desek, niegdyś pokryta ceglanym fornirem , została całkowicie zdemontowana ze ściany szkieletowej. Jedynie sztywność stropu powyżej w połączeniu z podparciem z dwóch ukrytych stron ciągłymi ścianami, nieprzebitymi dużymi drzwiami jak od strony ulicy, zapobiega całkowitemu zawaleniu się konstrukcji.

Upłynnianie gleby . W przypadkach, gdy grunt składa się z luźnych osadów ziarnistych z tendencją do wytwarzania nadmiernego ciśnienia hydrostatycznego wody w porach o wystarczającej wielkości i zwięzłości, upłynnienie tych luźnych nasyconych osadów może spowodować nierównomierne osiadanie i przechylanie konstrukcji. Spowodowało to poważne uszkodzenia tysięcy budynków w Niigata w Japonii podczas trzęsienia ziemi w 1964 roku .

Osuwisko skalne . Osuwisko jest zjawiskiem geologicznym, które obejmuje szeroki zakres ruchów ziemi, w tym osuwiska . Zazwyczaj działanie grawitacji jest główną siłą napędową wystąpienia osuwiska, chociaż w tym przypadku był jeszcze jeden czynnik, który miał wpływ na pierwotną stabilność zbocza : osuwisko wymagało wywołania trzęsienia ziemi przed uwolnieniem.

Skutki walenia w sąsiedni budynek, Loma Prieta

Uderzenie w sąsiedni budynek . To jest zdjęcie zawalonej pięciopiętrowej wieży seminarium św. Józefa w Los Altos w Kalifornii , w wyniku której zginęła jedna osoba. Podczas trzęsienia ziemi w Loma Prieta wieża uderzyła w niezależnie wibrujący sąsiedni budynek z tyłu. Możliwość walenia zależy od przemieszczeń poprzecznych obu budynków, które należy dokładnie oszacować i uwzględnić.

Skutki całkowicie roztrzaskanych połączeń betonowej ramy, Northridge

Podczas trzęsienia ziemi w Northridge betonowy budynek biurowy Kaiser Permanente miał całkowicie zniszczone połączenia, odsłaniając nieodpowiednią stal zabezpieczającą , co spowodowało zawalenie się drugiego piętra. W kierunku poprzecznym kompozytowe ściany poprzeczne , składające się z dwóch cegieł i warstwy betonu natryskowego , która przenosiła obciążenia boczne, rozerwały się z powodu nieodpowiednich przewiązek i uległy zniszczeniu.

odejście od podstaw, Whittier

Efekt zsunięcia się fundamentów stosunkowo sztywnej konstrukcji budynku mieszkalnego podczas trzęsienia ziemi w Whittier Narrows w 1987 r . Trzęsienie ziemi o sile 5,9 stopnia w skali Richtera uderzyło w budynek mieszkalny Garvey West w Monterey Park w Kalifornii i przesunęło jego nadbudowę o około 10 cali na wschód od fundamentu.

Zniszczenia spowodowane trzęsieniem ziemi w Pichilemu

Jeżeli nadbudówka nie jest zamontowana na systemie izolacji podłoża , należy uniemożliwić jej przesuwanie się po podłożu.

Niewystarczające zbrojenie na ścinanie doprowadziło do wyboczenia głównych prętów zbrojeniowych, Northridge

Słup żelbetowy pękł podczas trzęsienia ziemi w Northridge z powodu niewystarczającego trybu zbrojenia na ścinanie , który umożliwia wyboczenie głównego zbrojenia na zewnątrz. Pokład nie osadzony na zawiasie i uszkodzony podczas ścinania. W rezultacie przejścia podziemnego La Cienega-Wenecja autostrady 10.

Awaria kolumn wsporczych i górnego pokładu, trzęsienie ziemi w Loma Prieta

Trzęsienie ziemi w Loma Prieta : widok z boku uszkodzenia żelbetowych kolumn wsporczych , które spowodowało zawalenie się górnego pokładu na dolny pokład dwupoziomowego wiaduktu Cypress na autostradzie międzystanowej 880, Oakland, Kalifornia.

Awaria muru oporowego z powodu ruchu gruntu, Loma Prieta

Awaria muru oporowego podczas trzęsienia ziemi w Loma Prieta w rejonie gór Santa Cruz: wyraźne pęknięcia rozciągające się w kierunku północno-zachodnim o szerokości do 12 cm (4,7 cala) w betonowym przelewie do austriackiej tamy, północnego przyczółka .

bocznego rozprzestrzeniania się awarii gruntu, Loma Prieta

Wstrząsy gruntu spowodowały upłynnienie gleby w podpowierzchniowej warstwie piasku , wywołując zróżnicowane ruchy poprzeczne i pionowe w leżącym powyżej pancerzu nieupłynnionego piasku i mułu . Ten sposób zniszczenia gruntu , określany jako rozprzestrzenianie się poprzeczne , jest główną przyczyną szkód spowodowanych trzęsieniem ziemi związanych z upłynnieniem.

Belki i kolumny filarowe pękają po przekątnej, trzęsienie ziemi w Syczuanie w 2008 roku

Poważnie uszkodzony budynek Chińskiego Banku Rozwoju Rolnictwa po trzęsieniu ziemi w Syczuanie w 2008 roku : większość belek i filarów jest ścięta . Duże ukośne pęknięcia w murze i fornirze są spowodowane obciążeniami w płaszczyźnie, podczas gdy nagłe osiadanie prawego końca budynku należy przypisać składowisku odpadów , które może być niebezpieczne nawet bez trzęsienia ziemi.

Podwójne oddziaływanie tsunami : ciśnienie hydrauliczne fal morskich i zalanie . Tak więc trzęsienie ziemi na Oceanie Indyjskim z 26 grudnia 2004 r., którego epicentrum znajdowało się na zachodnim wybrzeżu Sumatry w Indonezji, wywołało serię niszczycielskich tsunami, które zabiły ponad 230 000 ludzi w jedenastu krajach, zalewając okoliczne społeczności przybrzeżne ogromnymi falami do 30 metrów (100 stóp) wysokości.

Konstrukcja odporna na trzęsienia ziemi

Konstrukcja na wypadek trzęsienia ziemi oznacza wdrożenie projektu sejsmicznego , aby umożliwić konstrukcjom budowlanym i niebudowlanym przetrwanie przewidywanego narażenia na trzęsienia ziemi zgodnie z oczekiwaniami i obowiązującymi przepisami budowlanymi .

Projektowanie i budowa są ze sobą ściśle powiązane. Aby osiągnąć dobre wykonanie, szczegóły elementów i ich połączeń powinny być tak proste, jak to tylko możliwe. Jak każda konstrukcja w ogólności, budowa po trzęsieniu ziemi jest procesem polegającym na budowie, modernizacji lub montażu infrastruktury z uwzględnieniem dostępnych materiałów budowlanych.

Destabilizujące działanie trzęsienia ziemi na konstrukcje może być bezpośrednie (ruchy sejsmiczne gruntu) lub pośrednie (osuwiska wywołane trzęsieniem ziemi, upłynnianie gruntu i fale tsunami).

Struktura może wyglądać na stabilną, ale w przypadku trzęsienia ziemi nie stwarza nic poza niebezpieczeństwem. Kluczowym faktem jest to, że dla bezpieczeństwa techniki budowlane odporne na trzęsienia ziemi są równie ważne jak kontrola jakości i stosowanie właściwych materiałów. Wykonawca trzęsienia ziemi powinien być zarejestrowany w stanie/prowincji/kraju lokalizacji projektu (w zależności od lokalnych przepisów), zobowiązany i ubezpieczony [ potrzebne źródło ] .

Aby zminimalizować ewentualne straty , proces budowy powinien być zorganizowany z uwzględnieniem faktu, że trzęsienie ziemi może wystąpić w dowolnym momencie przed zakończeniem budowy.

Każdy projekt budowlany wymaga wykwalifikowanego zespołu profesjonalistów, którzy rozumieją podstawowe cechy odporności sejsmicznej różnych konstrukcji oraz zarządzania budową .

Struktury Adobe

Częściowo zawalony budynek z cegły w Westmorland w Kalifornii

Około trzydzieści procent światowej populacji żyje lub pracuje w budownictwie ziemnym. Cegły mułowe typu Adobe to jeden z najstarszych i najczęściej stosowanych materiałów budowlanych. Używanie Adobe jest bardzo powszechne w niektórych najbardziej narażonych na zagrożenia regionach świata, tradycyjnie w Ameryce Łacińskiej, Afryce, na subkontynencie indyjskim i innych częściach Azji, Bliskiego Wschodu i Europy Południowej.

Budynki Adobe są uważane za bardzo wrażliwe na silne trzęsienia ziemi. Dostępnych jest jednak wiele sposobów wzmacniania sejsmicznego nowych i istniejących budynków z cegły.

Kluczowymi czynnikami poprawiającymi właściwości sejsmiczne konstrukcji z cegły ceglanej są:

  • Jakość konstrukcji.
  • Kompaktowy, pudełkowy układ.
  • Zbrojenie sejsmiczne.

Konstrukcje z wapienia i piaskowca

Odizolowany od bazy budynek miejski i hrabstwa, Salt Lake City , Utah

Wapień jest bardzo powszechny w architekturze, zwłaszcza w Ameryce Północnej i Europie. Wiele zabytków na całym świecie jest wykonanych z wapienia. Wiele średniowiecznych kościołów i zamków w Europie jest zbudowanych z wapienia i piaskowca . Są to materiały trwałe, ale ich dość duża waga nie jest korzystna dla odpowiednich parametrów sejsmicznych.

Zastosowanie nowoczesnych technologii do modernizacji sejsmicznej może zwiększyć żywotność niezbrojonych konstrukcji murowanych. Na przykład w latach 1973-1989 budynek Salt Lake City and County w stanie Utah został gruntownie wyremontowany i naprawiony z naciskiem na zachowanie historycznej dokładności w wyglądzie. Dokonano tego w porozumieniu z ulepszeniem sejsmicznym, które umieściło słabą konstrukcję z piaskowca na fundamencie izolacyjnym podstawy, aby lepiej chronić ją przed uszkodzeniami spowodowanymi trzęsieniem ziemi.

Konstrukcje szkieletowe drewniane

Dom Anne Hvide , Dania (1560)

Szkielet drewniany sięga tysięcy lat i był używany w wielu częściach świata w różnych okresach, takich jak starożytna Japonia, Europa i średniowieczna Anglia w miejscowościach, w których drewno było dobrze dostępne, a kamień budowlany i umiejętności jego obróbki nie były.

Zastosowanie szkieletu drewnianego w budynkach zapewnia ich kompletną konstrukcję szkieletową, która oferuje pewne korzyści konstrukcyjne, ponieważ szkielet drewniany, jeśli jest odpowiednio zaprojektowany, zapewnia lepszą odporność na wstrząsy sejsmiczne .

Lekkie konstrukcje ramowe

Dwukondygnacyjny szkielet drewniany do konstrukcji budynku mieszkalnego

Konstrukcje z lekką ramą zwykle uzyskują odporność sejsmiczną dzięki ścianom ścinanym ze sztywnej sklejki i membranom z drewnianych paneli konstrukcyjnych . Specjalne przepisy dotyczące systemów odpornych na obciążenia sejsmiczne dla wszystkich drewnianych wymagają uwzględnienia współczynników membrany, poziomych i pionowych nożyc membrany oraz wartości łączników / elementów mocujących . Ponadto wymagane są kolektory lub rozpórki, aby rozłożyć ścinanie wzdłuż długości membrany.

Wzmocnione konstrukcje murowane

Wzmocniona ściana z pustaków

System konstrukcyjny, w którym zbrojenie stalowe jest osadzone w zaprawie murarskiej lub umieszczone w otworach wypełnionych betonem lub zaprawą murarską , nazywa się murem zbrojonym . Istnieją różne praktyki i techniki wzmacniania muru. Najpopularniejszym typem jest mur z pustaków zbrojonych .

Aby uzyskać ciągliwość w murze , konieczne jest, aby wytrzymałość ściany na ścinanie była większa niż wytrzymałość na zginanie . Skuteczność zbrojenia zarówno pionowego, jak i poziomego zależy od rodzaju i jakości elementów murowych oraz zaprawy .

Niszczycielskie trzęsienie ziemi w Long Beach w 1933 r. ujawniło, że mury są podatne na uszkodzenia spowodowane trzęsieniem ziemi, co doprowadziło do tego, że Kodeks stanu Kalifornia nałożył obowiązek zbrojenia murów w całej Kalifornii.

Konstrukcje żelbetowe

Zestresowany most dla pieszych Ribbon nad rzeką Rogue, Grants Pass, Oregon
Most wantowy z betonu sprężonego nad rzeką Jangcy

Beton zbrojony to beton, do którego wprowadzono stalowe pręty zbrojeniowe ( pręty zbrojeniowe ) lub włókna w celu wzmocnienia materiału, który w innym przypadku byłby kruchy . Może służyć do produkcji belek , słupów , stropów czy mostów.

Beton sprężony jest rodzajem betonu zbrojonego stosowanego do przezwyciężania naturalnej słabości betonu na rozciąganie. Może być stosowany do belek , stropów lub mostów o większej rozpiętości niż w przypadku zwykłego betonu zbrojonego. Cięgna sprężające (zwykle z lin lub prętów ze stali o dużej wytrzymałości na rozciąganie) są stosowane w celu zapewnienia obciążenia zaciskowego, które wytwarza naprężenie ściskające, które równoważy naprężenie rozciągające , którego betonowy element ściskany byłby w przeciwnym razie doświadczany z powodu obciążenia zginającego.

Aby zapobiec katastrofalnemu zawaleniu się w odpowiedzi na wstrząsy ziemi (w interesie bezpieczeństwa życia), tradycyjna rama żelbetowa powinna mieć elastyczne połączenia. W zależności od zastosowanych metod i nałożonych sił sejsmicznych, takie budynki mogą od razu nadawać się do użytku, wymagać gruntownej naprawy lub mogą wymagać wyburzenia.

Konstrukcje sprężone

Konstrukcja sprężona to taka, której ogólna integralność , stabilność i bezpieczeństwo zależą przede wszystkim od sprężenia . Sprężanie to celowe tworzenie trwałych naprężeń w konstrukcji w celu poprawy jej parametrów użytkowych w różnych warunkach użytkowania.

Naturalnie wstępnie skompresowana ściana zewnętrzna Koloseum w Rzymie

Istnieją następujące podstawowe rodzaje sprężania:

  • Kompresja wstępna (głównie ciężarem własnym konstrukcji)
  • Napinanie za pomocą cięgien osadzonych o wysokiej wytrzymałości
  • Napinanie za pomocą cięgien wiązanych lub niezwiązanych o wysokiej wytrzymałości

Obecnie koncepcja konstrukcji sprężonej jest szeroko stosowana w projektowaniu budynków , konstrukcji podziemnych, wież telewizyjnych, elektrowni, pływających obiektów magazynowych i przybrzeżnych, statków reaktorów jądrowych i wielu rodzajów systemów mostowych .

Korzystny pomysł sprężania był najwyraźniej znany architektom starożytnego Rzymu; spójrz np. na wysoką ścianę attyki Koloseum , która służy jako element stabilizujący filary znajdujące się poniżej.

Konstrukcje stalowe

Konstrukcje stalowe są uważane za w większości odporne na trzęsienia ziemi, ale wystąpiły pewne awarie. Duża liczba spawanych o konstrukcji szkieletowej odpornej na zginanie , które wyglądały na odporne na trzęsienia ziemi, okazała się niespodziewanie krucha i została niebezpiecznie uszkodzona podczas trzęsienia ziemi w Northridge w 1994 roku . Następnie Federalna Agencja Zarządzania Kryzysowego (FEMA) zainicjowała rozwój technik napraw i nowych podejść projektowych, aby zminimalizować uszkodzenia budynków o stalowej ramie podczas przyszłych trzęsień ziemi.

W przypadku projektowania sejsmicznego stali konstrukcyjnej w oparciu o metodę projektowania współczynników obciążenia i odporności (LRFD) bardzo ważna jest ocena zdolności konstrukcji do rozwijania i utrzymywania nośności łożyska w zakresie niesprężystym . Miarą tej zdolności jest plastyczność , którą można zaobserwować w samym materiale , elemencie konstrukcyjnym lub całej konstrukcji .

W wyniku trzęsienia ziemi w Northridge Amerykański Instytut Konstrukcji Stalowych wprowadził AISC 358 „Wstępnie kwalifikowane połączenia dla specjalnych i pośrednich stalowych ram momentowych”. Przepisy AISC dotyczące projektowania sejsmicznego wymagają, aby wszystkie stalowe ramy odporne na zginanie wykorzystywały połączenia zawarte w normie AISC 358 lub połączenia, które zostały poddane wstępnym kwalifikacyjnym testom cyklicznym.

Przewidywanie strat spowodowanych trzęsieniami ziemi

Oszacowanie strat spowodowanych trzęsieniem ziemi jest zwykle definiowane jako współczynnik szkód ( DR ), który jest stosunkiem kosztów naprawy szkód spowodowanych trzęsieniem ziemi do całkowitej wartości budynku. Prawdopodobna maksymalna strata ( PML ) jest powszechnym terminem używanym do szacowania strat spowodowanych trzęsieniami ziemi, ale brakuje mu precyzyjnej definicji. W 1999 r. opracowano ASTM E2026 „Standard Guide for the Estimation of Building Damageability in Earthquakes” w celu ujednolicenia nomenklatury szacowania strat sejsmicznych, a także ustalenia wytycznych dotyczących procesu przeglądu i kwalifikacji recenzenta.

Szacunki strat spowodowanych trzęsieniami ziemi są również określane jako oceny ryzyka sejsmicznego . Proces oceny ryzyka zasadniczo obejmuje określenie prawdopodobieństwa różnych ruchów gruntu w połączeniu z wrażliwością lub uszkodzeniem budynku w wyniku tych ruchów gruntu. Wyniki określa się jako procent wartości odtworzeniowej budynku.

Zobacz też

Linki zewnętrzne