Сейсмические испытания здания NHERI TallWood Building поставят новый рекорд

Проект TallWood в рамках Инфраструктуры инженерных исследований природных опасностей (NHERI) будет исследовать устойчивость высотных деревянных зданий путем моделирования серии сильных землетрясений в полномасштабном 10-этажном деревянном здании этой весной.

«Этот проект является самым высоким полномасштабным проектом, который когда-либо тестировался на сейсмоустойчивом объекте», — сказал Дэн Долан, почетный профессор кафедры гражданского и экологического строительства, который работал над этим проектом почти десять лет. «Мы хотим создавать конструкции зданий, которые будут иметь небольшой ущерб при землетрясениях и при этом будут пригодны для проживания».

Здания из массивной древесины — слоев древесины, склеенных вместе, — набирают популярность как более экологичная и быстрая альтернатива бетонным и стальным конструкциям.

Исследовательский проект финансируется Национальным научным фондом США и несколькими другими промышленными организациями с целью определить, как такие здания поведут себя при землетрясениях. Команда проекта спроектировала 10-этажную массивную деревянную боковую систему качающихся стен, подходящую для регионов с высокой сейсмической опасностью. Эта новая система нацелена на отказоустойчивость, что означает, что здание будет иметь минимальный ущерб от землетрясений проектного уровня и будет быстро ремонтироваться после редких землетрясений.

«Массовая древесина является частью огромной тенденции в архитектуре и строительстве, но сейсмические характеристики высотных зданий, построенных с использованием этих новых систем, не так хорошо изучены, как другие существующие строительные системы», — сказал Шилинг Пей, главный исследователь и доцент кафедры гражданского строительства. и инженер по охране окружающей среды в Горной школе Колорадо, который возглавляет проект. «Система качающейся стены в основном состоит из стеновой панели из цельного дерева, прикрепленной к земле с помощью стальных тросов или стержней с большой силой натяжения в них. Под воздействием боковых сил деревянные стеновые панели будут раскачиваться вперед и назад, что снижает воздействие землетрясений». а затем стальные стержни вернут здание обратно в вертикальное положение, как только землетрясение пройдет».

Из-за этого сейсмического движения, вызванного системой качания, компоненты здания, такие как внешний фасад, внутренние стены и лестницы, подвергаются серьезному испытанию.

«Устойчивый проект должен также учитывать ненесущие системы здания, которые не являются частью структурной системы сопротивления нагрузкам, но играют важную роль в функционировании здания и его способности восстанавливаться после землетрясения», — сказала Кери Райан, соавтор проекта. -исследователь и профессор инженерных наук Университета Невады, Рино.

Испытания планируется начать в этом месяце на открытом вибростоле Калифорнийского университета в Сан-Диего — одном из двух крупнейших симуляторов землетрясений в мире. Расположенный в Центре структурного проектирования Энглекирка при Калифорнийском университете в Сан-Диего, этот объект является частью инфраструктуры инженерных исследований природных опасностей NSF. Вибростол имеет самую большую грузоподъемность в мире. Он способен нести и трясти конструкции весом до 2000 метрических тонн, или 4,5 миллиона фунтов.

Испытания будут моделировать движения при землетрясении, записанные во время предыдущих землетрясений, охватывающих диапазон магнитуд землетрясений по шкале Рихтера, от 4 до 8 баллов. Это будет сделано путем ускорения стола по крайней мере до 1 g, что может ускорить верхнюю часть здания до почти как 3gs. Для справки: летчики-истребители испытывают в полете ускорение до 9 g.

В 2017 году команда проекта провела испытание двухэтажного массивного деревянного здания, смоделировав сотрясение в результате землетрясения в Нортридже — землетрясения магнитудой 6,7, произошедшего в Лос-Анджелесе в 1994 году. Здание подверглось 13 сейсмическим испытаниям, но его структурные повреждения остались. бесплатно. Эти испытания не только продемонстрировали, что массивные деревянные строительные системы могут быть сейсмоустойчивыми, но и помогли исследовательской группе разработать методы проектирования и анализа, которые были использованы для 10-этажного здания.

Информация, полученная в результате испытаний, будет использована для разработки рекомендаций по проектированию таких качающихся конструкций в деревянных зданиях, что сделает их строительство более простым и экономичным, сказал Долан. Он возглавляет подкомитет Совета по сейсмической безопасности зданий, который работает над разработкой руководящих принципов для всех типов качающихся конструкций.