In Structural Design Is Less Is More

{h1}

Promovendus kara peterman bespreekt de engineering van aardbevingsbestendige gebouwen en de resultaten van een recente schudtafeltest.

Dit artikel achter de schermen werd aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met de National Science Foundation.

Als ik je zou vragen een gebouw te ontwerpen dat bestand is tegen onbekende krachten, wat zou je dan doen?

Je kunt ofwel je handen omhoog gooien en weglopen, de onzekerheid onoverkomelijk maken, of doorgaan met het bouwen van de sterkste, zwaarste structuur die je maar kunt. Als ik je dan specifieke krachten heb verteld om te ontwerpen voor bijvoorbeeld 50 mph winds en magnitude 6,9 ​​aardbevingen, zou je je sterke, zware ontwerp opnieuw kunnen bekijken en onderzoeken welke onderdelen onnodig zijn. Heb je echt muren nodig die drie voet diep zijn?

Dit is de essentie van moderne bouwtechniek. Hoe meer u weet over uw vraag naar geweld, hoe beter u het vermogen van uw structuur kunt verfijnen om aan deze eisen te voldoen. Minder (indien efficiënt ontworpen) is meer.

Zeer breed, dit is wat mijn onderzoek beoogt te bereiken: efficiënt structureel ontwerp. Mijn specifieke vakgebied is koud gevormd staal, een bouwmateriaal dat wordt gevormd door staal in dunne platen te vouwen en vervolgens in efficiënte vormen te vouwen om balken en kolommen te maken. Koudgevormd staal, zoals alle bouwmaterialen, is ontworpen via een reeks regels die bouwcodes worden genoemd. Deze zorgen ervoor dat alle gebouwen zijn ontworpen om veilig te zijn voor hun inzittenden, of dit nu een ziekenhuis, een huis of een wolkenkrabber is.

Bouw je eigen aardbeving

Vanzelfsprekend is veiligheid de belangrijkste factor bij het ontwerpen van gebouwen. Waarschijnlijk de op één na belangrijkste factor zijn de kosten. Als een goede ingenieur een veilig gebouw kan ontwerpen dat de helft van de prijs kost, waarom zou u dan meer betalen?

De koudgevormde stalen bouwcode voor aardbevingskrachten is vrij dun en bol staat van conservatisme, als gevolg van een algemeen gebrek aan informatie over hoe koudgevormde stalen gebouwen reageren op aardbevingen. Een manier om meer informatie te krijgen over dergelijke reacties zou zijn om een ​​koudgevormd stalen gebouw te bouwen en te wachten op een aardbeving.

Dankzij de Structural Engineering en het Earthquake Simulation Laboratory van de universiteit van Buffalo is het echter niet nodig om te wachten op een aardbeving - je kunt er gemakkelijk in het lab van maken! Deze aardbevingssimulatoren, of schudtafels zoals we ze noemen, zijn grote platforms waarop volwaardige gebouwen kunnen worden gebouwd en bewogen. We maakten gebruik van deze schudtafels en bouwden er een koudgevormd stalen gebouw bovenop.

Gek als dit klinkt, het werkte.

Het liet ons zien hoe een koudgevormd stalen gebouw zich gedraagt ​​onder een aardbeving met een kracht van 6,9 en ons informatie verschaft die ons in staat stelt te bepalen hoe verschillende delen van het gebouw krachten overdragen, en hoe componenten zoals gipsplaat, binnenmuren, trappen en weersbestendigheid toevoegen naar de bouwprestaties.

Ontworpen voor maximale veiligheid

Er zijn nog steeds veel gegevens om doorheen te waden, maar een interessante uitkomst was hoe goed ons gebouw presteerde. We schudden het gebouw met twee aardbevingen - één noemde een aardbeving op basis van het ontwerp dat het gebouw was ontworpen om te weerstaan ​​zonder of minimale schade, en de ander noemde de maximaal overwogen aardbeving die het gebouw niet was ontworpen om te weerstaan.

Wat is het verschil tussen de DBE en MCE? De MCE is aanzienlijk sterker dan de DBE en is vrij zeldzaam. Typisch is er na een MCE een aanzienlijke hoeveelheid schade, hoewel niet bezwijken; de structuur blijft rechtop staan, zodat de inzittenden veilig kunnen evacueren.

Maar in onze tests overtrof het gebouw de verwachtingen en had het slechts een kleine hoeveelheid schade opgelopen na de MCE. Dit is geweldig! Veilige structuren voor iedereen!

Dit leidt echter weer tot het idee van efficiënt ontwerp. Nu we weten hoe een koudgevormd stalen gebouw bestand is tegen een krachtige aardbeving, hoe kunnen we dan het ontwerp verbeteren en structuren efficiënter maken? Hoe meer je weet…

Opmerking van de uitgever: De onderzoekers afgebeeld in Behind the Scenes-artikelen zijn ondersteund door de National Science Foundation, het federale agentschap belast met de financiering van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Alle meningen, bevindingen en conclusies of aanbevelingen in dit materiaal zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de opvattingen van de National Science Foundation. Zie de Achter de schermen archief.


Video Supplement: Nanotechnology: When Less is More | Julia Greer | TEDxManhattanBeach.




Onderzoek


Veiligheid Van Nieuwe Bacteriën-Dodende Coating Ondervraagd
Veiligheid Van Nieuwe Bacteriën-Dodende Coating Ondervraagd

The Drone Wars: 9/11 Inspired Advances In Robotic Combat
The Drone Wars: 9/11 Inspired Advances In Robotic Combat

Science Nieuws


Hoe Gasturbine-Motoren Werken
Hoe Gasturbine-Motoren Werken

Staan Op 11 Voet: 'S Werelds Grootste Bekende Beer Opgegraven
Staan Op 11 Voet: 'S Werelds Grootste Bekende Beer Opgegraven

Foto'S Van Misdaadscene: Deze Items Kwamen Uit De Meest Beruchte Zaken In Groot-Brittannië
Foto'S Van Misdaadscene: Deze Items Kwamen Uit De Meest Beruchte Zaken In Groot-Brittannië

Orkaan Irma Maakt Landing Op Sleutel; Deadly Surge In Store Voor Sw Florida
Orkaan Irma Maakt Landing Op Sleutel; Deadly Surge In Store Voor Sw Florida

Vaccin Zou Mensen Kunnen Helpen Om De Gewoonte Van Cocaïne Te Verslaan
Vaccin Zou Mensen Kunnen Helpen Om De Gewoonte Van Cocaïne Te Verslaan


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com