de-a Lungul istoriei, ne-am construit structuri impresionante și orașe doar pentru ei sa se confrunte cu forțele naturii. Cutremurele sunt una dintre forțele cele mai distructive ale Pământului — undele seismice de pe tot pământul pot distruge clădirile, pot lua vieți și costă sume enorme de bani pentru pierderi și reparații.potrivit Centrului Național de informare privind cutremurele, există în medie 20.000 de cutremure în fiecare an – 16 dintre acestea fiind dezastre majore., Pe 20 septembrie 2017, o magnitudine 7.1 a zguduit capitala Mexicului și a ucis aproximativ 230 de persoane. Ca și în cazul altor cutremure, daunele nu au fost cauzate de cutremurul în sine, ci de prăbușirea clădirilor cu oameni în interiorul lor, făcând clădirile rezistente la cutremur o necesitate.în ultimele decenii, inginerii au introdus noi modele și materiale de construcție pentru a dota mai bine clădirile pentru a rezista la cutremure. Citiți mai departe pentru a afla cum sunt proiectate astăzi clădirile rezistente la cutremur.,

Cum Cutremure Impact Clădiri

Înainte de a ne uita la caracteristici, este important să înțelegem cum cutremure impact structuri făcute de om. Când are loc un cutremur, acesta trimite unde de șoc pe tot pământul în intervale scurte rapide în toate direcțiile diferite. În timp ce clădirile sunt în general echipate pentru a face față forțelor verticale din greutatea și gravitația lor, ele nu pot face față forțelor laterale emise de cutremure.această sarcină orizontală vibrează pereții, podelele, coloanele, grinzile și conectorii care le țin împreună., Diferența de mișcare dintre partea inferioară și cea superioară a clădirilor exercită un stres extrem, determinând ruperea cadrului de susținere și prăbușirea întregii structuri.pentru a proiecta o clădire rezistentă la cutremur, inginerii trebuie să consolideze structura și să contracareze forțele unui cutremur. Deoarece cutremurele eliberează energie care împinge o clădire dintr-o direcție, strategia este de a împinge clădirea în sens opus. Iată câteva dintre metodele utilizate pentru a ajuta clădirile să reziste la cutremure.,o modalitate de a rezista forțelor terestre este de a”ridica”fundația clădirii deasupra pământului. Izolarea bazei implică construirea unei clădiri deasupra plăcuțelor flexibile din oțel, cauciuc și plumb. Când baza se mișcă în timpul cutremurului, izolatoarele vibrează în timp ce structura însăși rămâne constantă. Acest lucru ajută în mod eficient la absorbția undelor seismice și le împiedică să călătorească printr-o clădire.

contra forțelor cu amortizare

s-ar putea să știți că mașinile au amortizoare., Cu toate acestea, s-ar putea să nu știți că inginerii le folosesc și pentru a face clădiri rezistente la cutremur. Similar cu utilizarea lor în mașini, amortizoarele reduc magnitudinea undelor de șoc și ajută clădirile să încetinească. Acest lucru se realizează în două moduri: dispozitive de control vibraționale și amortizoare de pendul.

dispozitive de control vibrațional

prima metodă implică plasarea amortizoarelor la fiecare nivel al unei clădiri între o coloană și un fascicul. Fiecare amortizor este format din capete de piston în interiorul unui cilindru umplut cu ulei de silicon., Când are loc un cutremur, clădirea transferă energia vibrațiilor în pistoane, împinge împotriva uleiului. Energia este transformată în căldură, disipând forța vibrațiilor.

puterea pendulului

o altă metodă de amortizare este puterea pendulului, utilizată în principal în zgârie-nori. Inginerii suspendă o bilă mare cu cabluri de oțel cu un sistem hidraulic în partea de sus a clădirii. Când clădirea începe balansul, mingea acționează ca un pendul și se mișcă în direcția opusă pentru a stabiliza direcția., La fel ca amortizarea, aceste caracteristici sunt reglate pentru a se potrivi și contracara frecvența clădirii în caz de cutremur.

Scut Clădiri de Vibratii

în Loc de contracarare a forțelor, cercetătorii experimentează modalități de clădiri pot devia și redirecționa energia de cutremure cu totul. Supranumită „mantia de invizibilitate seismică”, această inovație implică crearea unei mantie de 100 de inele concentrice din plastic și beton și îngroparea acesteia la cel puțin trei metri sub fundația clădirii.,pe măsură ce undele seismice intră în inele, ele sunt forțate să treacă la inelele exterioare pentru o călătorie mai ușoară. Ca urmare, ele sunt în esență canalizate departe de clădire și disipate în plăcile din pământ.pentru a rezista la colaps, clădirile trebuie să redistribuie forțele care călătoresc prin ele în timpul unui eveniment seismic. Pereții de forfecare, bretelele încrucișate, diafragmele și cadrele rezistente la moment sunt esențiale pentru consolidarea unei clădiri.,pereții de forfecare sunt o tehnologie utilă de construcție care ajută la transferul forțelor de cutremur. Realizate din panouri, acești pereți ajută o clădire să-și păstreze forma în timpul mișcării. Pereții de forfecare sunt adesea susținuți de bretele transversale diagonale. Aceste grinzi de oțel au capacitatea de a susține compresia și tensiunea, ceea ce ajută la contracararea presiunii și la împingerea forțelor înapoi la fundație.diafragmele sunt o parte centrală a structurii unei clădiri., Constând din etajele clădirii, acoperișul și punțile așezate peste ele, diafragmele ajută la îndepărtarea tensiunii de pe podea și la împingerea forței către structurile verticale ale clădirii.cadrele rezistente la Moment oferă mai multă flexibilitate în proiectarea unei clădiri. Această structură este plasată între îmbinările clădirii și permite stâlpilor și grinzilor să se îndoaie în timp ce îmbinările rămân rigide. Astfel, clădirea este capabilă să reziste forțelor mai mari ale unui cutremur, permițând în același timp proiectanților mai multă libertate de a aranja elementele de construcție.,în timp ce amortizoarele, pendulele și „mantalele de invizibilitate” pot ajuta la risipirea energiei într-o măsură, materialele utilizate într-o clădire sunt la fel de responsabile pentru stabilitatea acesteia.pentru ca un material de construcție să reziste la stres și vibrații, acesta trebuie să aibă o ductilitate ridicată — capacitatea de a suferi deformări și tensiuni mari. Clădirile moderne sunt adesea construite cu oțel structural-o componentă a oțelului care vine într-o varietate de forme care permit clădirilor să se îndoaie fără a se rupe., Lemnul este, de asemenea, un material ductil surprinzător datorită rezistenței sale ridicate în raport cu structura sa ușoară.

materiale inovatoare

oamenii de știință și inginerii dezvoltă noi materiale de construcție cu o retenție și mai mare a formei. Inovații, cum ar fi aliaje cu memoria formei au capacitatea de a-l îndurăm grele tulpina și de a reveni la forma lor inițială, în timp ce armat cu fibre de plastic wrap — a făcut printr-o varietate de polimeri — poate fi înfășurat în jurul valorii de coloane și de a oferi până la 38% mai mare rezistență și ductilitate.inginerii apelează, de asemenea, la elemente naturale., Fibrele lipicioase, dar rigide ale midiilor și raportul rezistență-Dimensiune al Mătăsii de păianjen au capacități promițătoare în crearea structurilor. Materialele imprimate cu bambus și 3D pot funcționa, de asemenea, ca structuri ușoare, interblocante, cu forme nelimitate, care pot oferi o rezistență și mai mare clădirilor.de-a lungul anilor, inginerii și oamenii de știință au conceput tehnici pentru a crea unele clădiri eficiente rezistente la cutremure. Deoarece tehnologia și materialele avansate sunt astăzi, nu este încă posibil ca clădirea să reziste complet unui cutremur puternic nevătămat., Cu toate acestea, dacă o clădire este capabilă să permită ocupanților săi să scape fără să se prăbușească și să salveze vieți și comunități, putem considera că este un mare succes.