Цель испытаний — собрать достаточно данных для проектирования деревянных зданий высотой до 20 этажей, которые не пострадают во время сильных землетрясений. Таким образом, жители могут не только покинуть здание целыми и невредимыми, но и вернуться и продолжить жить в нем вскоре после аварии.«Проектирование зданий, безопасных даже во время сильных землетрясений, чрезвычайно важно.
Мы делаем это — и идем дальше. Мы работаем над тем, чтобы минимизировать время простоя зданий после сильных землетрясений.
Мы также сосредоточены на сокращении выбросов. расходы, необходимые для их ремонта », — сказал профессор Шилинг Пей, доцент Колорадской горной школы, который возглавляет испытания, финансируемые Национальным научным фондом (NSF) и различными отраслевыми спонсорами.Основываясь на выводах, полученных в результате текущего набора тестов и связанных исследований, команда вернется в Сан-Диего в 2020 году, чтобы построить, встряхнуть и, в конечном итоге, сжечь сейсмостойкое 10-этажное деревянное здание на вибростоле Калифорнийского университета в Сан-Диего.
В ходе текущих испытаний двухэтажной конструкции высотой 22 фута исследователи изучают поведение полномасштабных систем сейсмической безопасности, изготовленных из современных древесных материалов, включая качающиеся стены, которые могут раскачиваться во время темблера, а затем повторно. -центр сам по себе и массивный деревянный пол, способный выдерживать сильные землетрясения. Древесина в основном представляет собой поперечно-клееную древесину (CLT), которая представляет собой относительно новый высокоэффективный материал, изготовленный из слоев древесного ламината.«С появлением поперечно-клееной древесины мы можем начать думать о деревянных небоскребах», — сказал Пей. «CLT и массивная древесина в целом являются частью огромной тенденции в архитектуре и строительстве, но сейсмические характеристики высоких зданий, построенных из этих пород древесины, неисчислимы».Во время испытаний 14 июля здание и его системы сейсмической безопасности, казалось, преуспели.
Сначала исследователи провели симуляцию двухэтажного строения с помощью моделирования землетрясения силой 6,4 балла в Имперской долине, которое произошло в 1979 году недалеко от границы США и Мексики. За этим испытанием в течение нескольких минут последовали два последовательных моделирования землетрясения в Нортридже 1994 года. Осмотрев здание и не обнаружив значительных повреждений, исследователи затем подвергли его моделированию землетрясения 1989 года в Лома-Приета и землетрясения силой 6,6 балла в Суевериш-Хиллз, которое произошло в 1987 году недалеко от Солтон-Си.
В ближайшие несколько недель последуют новые встряски, поскольку исследователи тестируют различные конструкции и системы сейсмической безопасности.Исследователи из консорциума университетов США в сотрудничестве с представителями промышленности и государственного сектора проводят испытания на вибростоле Калифорнийского университета в Сан-Диего, самом большом в мире вибростоле на открытом воздухе. объект в Калифорнийском университете в Сан-Диего, финансируемый Национальным научным фондом в рамках его программы по инфраструктуре инженерных исследований природных опасностей (NHERI). Предприятие расположено в инженерно-конструкторском центре Энглекирка инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс.
Хотя в последние годы было построено несколько высоких деревянных зданий, они либо были построены в районах, считающихся сейсмически неактивными, либо они были построены с системами сейсмической безопасности, сделанными из недревесных материалов, таких как бетон и сталь.Помимо безопасности: проектирование для обеспечения отказоустойчивостиТекущие строительные нормы и правила сейсмической безопасности направлены на обеспечение безопасности людей при сильных землетрясениях, позволяя зданиям стоять достаточно долго, чтобы жители могли уйти невредимыми.
Однако строительные нормы и правила не обязательно гарантируют, что у жильцов действительно будет здание, в которое можно будет вернуться. Проектирование зданий, которые, как ожидается, вернутся в строй вскоре после сильного землетрясения, и с минимальными затратами на ремонт, известно как проектирование сейсмостойкости.«Во время сильного землетрясения люди внутри здания могут быть в безопасности, но если каркас здания будет раздавлен, у них не будет дома, в которое можно было бы вернуться.
Мы хотим улучшить эту ситуацию», — сказал Пей.Устойчивость — один из ключевых участников этого многолетнего исследовательского проекта, посвященного высоким деревянным зданиям с использованием массивных деревянных материалов.«После сильного землетрясения владельцы зданий хотят знать:« Сколько месяцев я выбыл? »- сказал Пей. «Мы хотим иметь возможность сказать владельцам зданий:« Вас не будет дома на неделю, и в здании, скорее всего, потребуется ремонт нескольких систем, которые должны быть повреждены ».
22-футовая конструкция, испытываемая в этом месяце, представляет собой минималистичную систему, направленную на сбор информации, необходимой для проектирования высоких деревянных зданий, обладающих такой сейсмоустойчивостью.Одна из ключевых целей — изучить, как различные системы сейсмической безопасности взаимодействуют друг с другом во время реалистичного моделирования землетрясений.«Мы проверили качающиеся стены сами по себе в лаборатории, но, как инженеры-строители, мы знаем, что система не равна сумме ее частей. Между частями существует взаимодействие.
Вот почему проекты NHERI, финансируемые NSF, настолько "Мы наконец-то сможем получить данные о том, как различные компоненты функционируют как система во время сильных землетрясений", — сказал Пей.Данные, собранные исследователями во время двухэтажных испытаний, будут иметь решающее значение для разработки методологии проектирования 10-этажного здания.«Приятно видеть, как наши сейсмостойкие столы используются для проектирования, тестирования и проверки устойчивых систем сейсмической безопасности, изготовленных из инновационных возобновляемых материалов», — сказал профессор структурной инженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Джоэл Конте, который является главным исследователем гранта NHERI NSF. который финансирует операции со встряхивающим столом. «Наш вибростол позволяет исследователям испытывать структурные образцы в полном масштабе на предмет сильных колебаний грунта при землетрясении, что имеет решающее значение для реализации тех достижений структурной инженерии, которые спасают жизни и повышают устойчивость сообществ после стихийных бедствий».
Исследователи, работающие над двухэтажным зданием, собирают данные по более чем 300 сенсорным каналам на трех этапах тестирования. Данные генерируются в заранее выбранных точках, чтобы измерить, как панели из поперечно-ламинированной древесины (CLT) изгибаются и как панели перемещаются относительно друг друга.
Исследователей особенно интересует система, которая позволяет зданию раскачиваться в ответ на землетрясение, и то, как стены и полы взаимодействуют во время сотрясения.В системах качающихся стен вертикальные массивные деревянные стены соединяются с фундаментом с помощью стержней с последующим натяжением, которые проходят через пол, и специальных U-образных стальных рассеивателей энергии. Стержни позволяют стене раскачиваться во время землетрясения и возвращаться в исходное вертикальное положение, сводя к минимуму деформацию и возникающие в результате структурные повреждения.
Консорциум университетов сотрудничает в этом проекте NSF, включая Колорадскую горную школу, Университет штата Колорадо, Вашингтонский университет, Университет штата Вашингтон, Университет штата Орегон, Университет Лихай, Университет Невады Рино и Калифорнийский университет Сан-Диего.Двухэтажное следственное тестирование также получило поддержку от множества промышленных партнеров, включая Katerra; Simpson Strong-Tie; Институт дизайна Таллвуда; DR Johnson Lumber Co .; Лаборатория лесных товаров; Город Спрингфилд, Орегон; Доска пиломатериалов хвойных пород; и MyTiCon Timber Connectors.