דינמיקה של מבנים

Overview

מקור: רוברטו ליאון, המחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית, וירג'יניה טק, בלקסבורג, VA

נדיר כיום שעוברת שנה שלמה ללא אירוע רעידת אדמה גדול שזרע הרס אי שם ברחבי העולם. במקרים מסוימים, כמו רעידת האדמה בבנדה אצ'ה באינדונזיה ב-2005, הנזק כלל אזורים גיאוגרפיים גדולים ונפגעים בשש הדמויות. באופן כללי, מספר ועוצמתן של רעידות אדמה אינה גדלה, עם זאת, הפגיעות של הסביבה הבנויה עולה. עם העיור הגובר ללא פיקוח סביב אזורים פעילים מבחינה סיסמית, כגון "חגורת האש" של Circum-Pacific, עליית הים באזור החוף הנמוך, והריכוזים הגוברים של ייצור אנרגיה/הפצה ורשת דיגיטלית/טלקומוניקציה קריטית באזורים פגיעים, ברור שתכנון עמיד בפני רעידות אדמה הוא המפתח לחוסן קהילתי עתידי.

תכנון מבנים להתנגד לנזקי רעידת אדמה התקדם מאוד ב -50 השנים האחרונות, בעיקר באמצעות עבודה ביפן בעקבות רעידת האדמה של ניאגטה בשנת 1964, ובארצות הברית בעקבות רעידת האדמה בעמק סן פרננדו בשנת 1971. העבודה התקדמה בשלושה מסלולים מקבילים: (א) עבודה ניסיונית שמטרתה לפתח טכניקות בנייה משופרות למזעור נזקים ואובדן חיים; (ב) מחקרים אנליטיים המבוססים על מודלים חומריים גיאומטריים ולא ליניאריים מתקדמים; ות,(ג) סינתזה של התוצאות ב(א) ו-(ב) להוראות קוד עיצוב המשפרים את יכולתם של מבנים להתנגד לעומסים בלתי צפויים.

בדיקות סיסמיות בסביבת מעבדה לעיתים קרובות קשות ויקרות. הבדיקה מתבצעת בעיקר באמצעות שלוש הטכניקות הבאות:

  1. בדיקה מעין-סטטית (QST), שבה חלקים ממבנה נבדקים באמצעות עיוותים לרוחב מיושמים לאט וקבעו מראש באופן שווה עם תנאי גבול אידיאליים. טכניקה זו שימושית במיוחד כדי להעריך את ההשפעות של פירוט מבני על הקשיחות ואת יכולת עיוות של חלקים מסוימים של מבנים.
  2. בדיקה פסאודו-דינמית (PSDT), שבה גם העומסים מוחלים לאט, אך ההשפעות הדינמיות נלקחות בחשבון על ידי פתרון משוואות התנועה ככל שהבדיקה מתקדמת ועל ידי שימוש במשובי בדיקה ישירים (בעיקר קשיחות מיידית) כדי להעריך את הנוקשות בפועל ואת המאפיינים המדכאים של המבנה.
  3. טבלאות לנער, שבו מודלים בקנה מידה של מבנים שלמים כפופים תנועות קלט באמצעות בסיס מופעל הידראולית או בסיס. שולחנות ניעור מייצגים טכניקת בדיקה נאמנה יותר, מכיוון שהמבנה אינו מרוסן באופן מלאכותי, הקלט הוא תנועת קרקע אמיתית, והכוחות המתקבלים הם באמת אינרציאליים, כפי שאפשר היה לצפות ברעידת אדמה אמיתית. עם זאת, דרישות הכוח הן עצומות, ורק כמה שולחנות לנער מסוגל לעבוד בקנה מידה כמעט מלא קיימים ברחבי העולם. ברחבי העולם, יש רק שולחן שייק אחד גדול המסוגל לבצע בדיקות על מבנים בקנה מידה מלא, שהוא שולחן הרעידות במתקן E-Defense ביפן, שנבנה בעקבות רעידת האדמה בקובה בשנת 1985.

בניסוי זה, נשתמש בשולחן ניעור קטן ובמבני מודל כדי לחקור את מאפייני ההתנהגות הדינמיים של כמה מודלים מבניים. מאפיינים דינמיים אלה, בעיקר התדירות הטבעית והשיכוף, כמו גם איכות הפירוט המבני והבנייה, שהופכים מבנים לפגיעים פחות או יותר לרעידות אדמה.

Procedure

1. דוגמניות

  1. ראשית לבנות מספר מבנים באמצעות דק מאוד, חזק, מלבני, קורות אלומיניום T6011, 1/32 אינץ 'ברוחב ויש להם אורכים שונים. כדי לבנות את הדגם הראשון, הכנס קנטיל אחד עם אורך של 12 ב לבלוק עץ נוקשה מאוד. מניחים מסה של 0.25 ליברות על קצה הקנטילוור.
  2. באופן דומה, לבנות מבני מודל אחרים על ידי חיבור cantilevers עם אורכים שונים לאותו בלוק עץ נוקשה. חבר מסה של 0.25 ליברות לקצה של כל מיכל.
  3. הכן שתי דגימות נוספות המדמה מבני מסגרת פשוטים עם עמודים גמישים ורצפות נוקשות. אלה יכולים להיבנות מלוחות פלדה דקי

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

ראשית, קבע את התדירות (ω) שבה אירעה ההעתקה המרבית עבור כל דגם. הנוסחה הפשוטה המקורית שנידונה לעיל, Equation 21 צריכה להשתנות מכיוון שמסת הקרן עצמה (mb = Wbeam/g),המופצת על גובהה, אינה זניחה בהשוואה למסה בחלק העליון (m = Wblock/g). ה?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

בניסוי זה, התדירות הטבעית והשיכוך של מערכת cantilever פשוטה נמדדו באמצעות שולחנות לנער. למרות שתוכן התדירות של רעידת אדמה הוא אקראי ומכסה רוחב פס גדול של תדרים, ספקטרום תדרים יכול להתפתח על ידי תרגום היסטוריית זמן ההאצה לתחום התדרים באמצעות התמרת פורייה. אם התדרים השולטים של התנועה הקרקעית תוא...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags

Skip to...

0:07

Overview

1:30

Principles of Structural Dynamics

5:06

Models

6:10

Procedure

7:42

Results

10:30

Applications

11:36

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

דינמיקה של מבנים

Structural Engineering

11.4K Views

article

קבועי חומרים

Structural Engineering

23.3K Views

article

מאפייני מתח-מתח של פלדות

Structural Engineering

108.0K Views

article

מאפייני מתח-מאמץ של אלומיניום

Structural Engineering

87.7K Views

article

בדיקת השפעה צ'רפיה של פלדות מגולגלות קרות וחמות בתנאי טמפרטורה מגוונים

Structural Engineering

32.0K Views

article

בדיקת קשיות רוקוול והשפעת הטיפול על פלדה

Structural Engineering

28.1K Views

article

כיווץ עמודי פלדה

Structural Engineering

35.9K Views

article

עייפות של מתכות

Structural Engineering

40.0K Views

article

בדיקות מתח של פולימרים

Structural Engineering

25.0K Views

article

בדיקת מתח של חומרים פולימריים מחוזקים בסיבים

Structural Engineering

14.3K Views

article

אגרגטים לתערובות בטון ואספלטיות

Structural Engineering

11.9K Views

article

בדיקות על בטון טרי

Structural Engineering

25.6K Views

article

בדיקות דחיסה על בטון מוקשח

Structural Engineering

14.9K Views

article

בדיקות של בטון מוקשח במתח

Structural Engineering

23.4K Views

article

בדיקות על עץ

Structural Engineering

32.8K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved