Quelle: Roberto Leon, Department of Civil and Environmental Engineering, Virginia Tech, Blacksburg, VA

Es ist heutzutage selten, dass ein ganzes Jahr vergeht, ohne dass ein Haupterdbeben Ereignis Unheil anrichten irgendwo auf der Welt. In einigen Fällen, wie dem 2005 Banda Ache Erdbeben in Indonesien beteiligt der Schaden großen geographischen Gebieten und Opfer in den sechs Figuren. In der Regel die Anzahl und Intensität von Erdbeben nicht erhöht, allerdings steigt die Anfälligkeit der gebauten Umwelt. Mit zunehmender ungeregelte Urbanisierung in seismisch aktiven Gebieten, wie der Circum-Pazifik "Gürtel des Feuers," Meer steigt in niedrig-Verlegung Küstengebiet und steigenden Konzentrationen von Energie Produktion/Distribution und Digital/Telekommunikation kritische Netzwerkknoten in gefährdeten Gebieten, ist es klar, dass erdbebensichere Konstruktion entscheidend für zukünftige Gemeinschaft Widerstandsfähigkeit.

Gestaltung von Strukturen gegen Erdbebenschäden fortgeschritten erheblich in den letzten 50 Jahren, vor allem durch die Arbeit in Japan nach dem Erdbeben von 1964 Niigata und in den Vereinigten Staaten nach dem Erdbeben von 1971 San Fernando Valley. Die Arbeiten fortgeschritten entlang drei parallelen Tracks: (a) experimentelle Arbeit darauf abzielen, Entwicklung verbesserten Bautechniken zu minimieren Schäden und Verlust des Lebens; (b) analytische Studien basierend auf Erweiterte geometrische und nichtlineare Materialmodelle; und (C) Synthese der Ergebnisse in (a) und (b) Bestimmungen des Design-Codes, die Verbesserung der Fähigkeit der Strukturen zu unerwartete Belastungen standzuhalten.

Seismische Tests in einer Laborumgebung ist oft schwierig und teuer. Prüfung erfolgt in erster Linie mit den folgenden drei Techniken:

1. Quasi-statische Prüfung (QST), wo Teile einer Struktur mit getestet werden langsam angewendet und gleichwertig vorgegeben seitlichen Verformungen mit idealisierten Randbedingungen. Diese Technik ist besonders nützlich, um die Auswirkungen der strukturellen detailliert auf die Zähigkeit und Verformung Kapazität der einzelnen Teile der Strukturen beurteilen.
2. Pseudo-dynamische Prüfung (PSDT), wo Lasten gelten auch langsam, aber die dynamischen Effekte berücksichtigt werden durch das Lösen von Gleichungen der Bewegung im Laufe des Tests und durch die Verwendung direkter Test Bewertungen (in erster Linie die momentane Steifigkeit) zur Bewertung der tatsächlichen Steifigkeit und Dämpfungseigenschaften der Struktur.
3. Schütteln Sie Tabellen, wo maßstabsgetreue Modelle der komplette Strukturen unterworfen sind, um Bewegungen mit einem hydraulisch betätigten Basis oder Fundament zu geben. Shake Tabellen stellen eine weitere Gläubigen Testverfahren, wie die Struktur ist nicht künstlich zurückgehalten, die Eingabe wahre Bodenbewegung ist und die daraus resultierenden Kräfte wirklich träge sind, wie man in einem echten Erdbeben erwarten würde. Jedoch den Strombedarf sind enorm, und nur ein paar Tische in der Lage, arbeiten bei fast Full-Scale schütteln gibt es auf der ganzen Welt. Weltweit gibt es nur eine große Rütteltisch in der Lage, Durchführung von Tests auf groß angelegte Strukturen ist der Rütteltisch in der E-Verteidigung-Einrichtung in Japan, in der Zeit nach dem Erdbeben von Kobe 1985 gebaut.

In diesem Experiment werden wir eine kleine Erschütterung Tisch und Modell Strukturen zur Untersuchung der dynamischen Verhaltensmerkmale von einigen strukturellen Modellen nutzen. Es ist diese dynamische Eigenschaften, vor allem die Eigenfrequenz und Dämpfung, als auch die Qualität der strukturellen Details und Konstruktion, die machen Strukturen mehr oder weniger anfällig für Erdbeben.

(1) Modelle

1. Zuerst konstruieren Sie mehrere Strukturen sehr dünne, starke, rechteckige, T6011 Aluminium-Balken, 1/32 Zoll in der Breite und verschiedene Längen. Um das erste Modell zu erstellen, fügen Sie ein einzelnes Freischwinger mit Länge von 12 Zoll zu einem sehr steifen Holz-Block. Legen Sie ein Gewicht von 0,25 lb bis zur Spitze des nadelträgers.
2. In ähnlicher Weise bauen Sie andere Modellstrukturen Kragarme mit unterschiedlichen Längen an der gleichen starren Holzplatte anschließen. Legen Sie e

Bestimmen Sie zuerst die Frequenz (ω), an der die maximale Verschiebung für jedes Modell aufgetreten ist. Die ursprüngliche einfache Formel, die oben diskutiert, , muss geändert werden, weil die Masse des Trägers selbst (m_b WStrahl/g =), die auf seiner Höhe verteilt wird ist nicht vernachlässigbar im Vergleich mit der Masse an der Spitze (m = W _Block/g). Di...

In diesem Experiment wurden die Eigenfrequenz und Dämpfung des Systems eine einfache Freischwinger gemessen mittels schütteln Tabellen. Obwohl die Frequenzanteile eines Erdbebens zufällig ist und eine große Bandbreite an Frequenzen deckt, können Frequenzspektren entwickelt werden, durch die Beschleunigung-Zeit-Geschichte in den Frequenzbereich durch den Einsatz von Fourier-Transformationen zu übersetzen. Wenn die vorherrschende Frequenzen die Bodenbewegungen, die der Struktur übereinstimmen, ist es wahrscheinlich,...