Top 5 erdbebensichere Strukturen auf der ganzen Welt

Erdbeben sind eine der zerstörerischsten Kräfte der Natur. Bauwerke können bei einem Erdbeben schwere Schäden erleiden. Deshalb müssen bei der Konstruktion von Bauwerken, insbesondere Wolkenkratzern, seismische Belastungen berücksichtigt werden.

Lassen Sie uns gemeinsam um die Welt streifen und die fünf erdbebensicheren Strukturen entdecken und lernen, wie Gebäude so konstruiert werden können, dass sie extremen seismischen Belastungen standhalten.

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Wie passieren Erdbeben?

Um die Lösung eines Problems zu vereinfachen, ist es als Ingenieur wichtig zu verstehen, was es ist. Was genau ist ein Erdbeben und wie passieren sie?

Jeder weiß um die Existenz von tektonischen Platten und wie sie die Bewegung der Erdkruste beeinflussen. Erdbeben treten auf, wenn sich diese tektonischen Platten bewegen oder miteinander kollidieren und große Energiemengen freisetzen. Dies wird mit dem gemessen. Richterskala .

Die Bewegung dieser tektonischen Platten kann allgemein zugeschrieben werden Mantelkonvektion ein Phänomen, bei dem warme Mantelströme Lithosphärenplatten wie ein Förderband mit sich führen. Dies kann auch durch das Auftrieb des Mantels an Kämmen in der Mitte des Ozeans verursacht werden. In diesem Fall führt die Schwerkraft dazu, dass die höhere Platte am Kamm zuSchieben Sie die Lithosphäre weg, die weiter vom Grat entfernt liegt. Eine andere Ursache kann das Ziehen der Platte sein. Dies ist ein Phänomen, bei dem die älteren, kälteren Platten in Subduktionszonen sinken. Anschließend zieht die kühlere sinkende Platte den Rest der wärmeren Platte dahinter entlang.

Professor Iain Stewart Ein Geologe der Plymouth University erklärt in diesem kurzen Clip, wie Erdbeben auftreten und wie sie sich auf Strukturen auswirken. Bei der Gestaltung erdbebensicherer Gebäude ist es wichtig zu wissen, dass Wellen von der Basis eines Bauwerks über den gesamten Körper ausgehen.

Eines der Hauptelemente eines erdbebensicheren Gebäudes ist Basisisolation . Lassen Sie uns einen kurzen Blick darauf werfen, was genau das ist.

Was ist Basisisolation?

Die sogenannte Basisisolation ist eine Technik, die von Ingenieuren entwickelt wurde, um Schäden an Gebäuden bei Erdbeben zu verhindern oder zumindest zu minimieren. Diese Art von Systemen wird weltweit eingesetzt und ist in Neuseeland, Indien, am weitesten verbreitet, Japan, Italien und den Vereinigten Staaten.

Traditionellere Konstruktionen wie Gebäude mit festem Untergrund werden in der Regel direkt auf dem Boden errichtet. Dies ist zwar eine gute Praxis für Orte, an denen es nicht häufig zu Erdbeben kommt, es wird jedoch dringend davon abgeraten, wenn nicht.

Wenn ein Erdbeben eintritt, bewegt sich der Boden und das daran befestigte Gebäude mit der Bewegung des Bebens und verursacht massive Schäden am Gebäude. Um dem entgegenzuwirken, sind die meisten erdbebensicheren Gebäude auf irgendeine Weise vom Boden isoliert.

Dies beinhaltet normalerweise die Verwendung von flexiblen Lagern oder Bremsbelägen, die als Basisisolatoren bezeichnet werden. Diese Arten von Systemen bewegen sich während eines Bebens, aber sie bewegen sich zu wirken den durch die Bewegung des Gebäudes erzeugten Kräften entgegen .

Basisisolatoren funktionieren ähnlich wie Fahrzeugaufhängungssysteme, die es einem Fahrzeug ermöglichen, über unebenen Boden zu fahren, indem der Innenraum isoliert und der Stoß von unebenem Boden absorbiert wird, ohne die Passagiere herumzuwerfen.

Nach dem Science Learning Hub , "d Während eines Erdbebens kann sich ein Gebäude bewegen 300 mm oder mehr relativ zum Boden. Daher die Verwendung von Basisisolation bedeutet auch, dass es eine Möglichkeit geben muss, sich während eines Erdbebens zu bewegen. Dies bedeutet normalerweise einen "Rasselraum" oder " Wassergraben " muss um das Gebäude herum angebracht werden, damit das Gebäude nicht gegen etwas in der Nähe stößt. Gebäudetechnik wie Wasser, Abwasser und Elektrizität müssen so ausgelegt sein, dass sie diese Bewegung aufnehmen kann, ohne beschädigt zu werden. "

Während die Basisisolierung für viele mittelhohe Ziegel- oder Steingebäude eine Rettung sein und Betongebäude verstärken kann, ist sie nicht für alle Arten von Strukturen geeignet. Basisisolatoren sind in der Regel nur begrenzt in der Lage, Spannungen zu bewältigen.

Dies bedeutet, dass höhere Gebäude bei Erdbeben ein sehr reales Risiko des Umkippens oder Umsturzes aufweisen, wenn Basisisolatoren installiert sind. Für diese Gebäudetypen sind andere Maßnahmen erforderlich.

Basisisolatoren sind aus anderen geotechnischen und geografischen Gründen auch für einige Standorte nicht geeignet. Beispielsweise ist möglicherweise nicht genügend Platz vorhanden, um sie zu installieren.

Sie benötigen auch harten Boden, nicht weichen Boden, um mit maximaler Effizienz zu arbeiten.

Was sind die verschiedenen Arten von Erdbeben?

Eine zufällige Tatsache über Erdbeben : Wussten Sie, dass es ungefähr gibt Millionen von Erdbeben jedes Jahr? Aber keine Sorge, die meisten davon sind sehr klein und praktisch nicht wahrnehmbar.

Einige von ihnen können jedoch unglaublich zerstörerisch sein, Gebäude einstürzen und Menschen ihr Leben und ihren Lebensunterhalt rauben.

Erdbeben fallen im Allgemeinen unter eine der wenigen Kategorien. Dies sind :

• Tektonische Erdbeben.
• Vulkanische Erdbeben.
• Erdbeben zusammenbrechen.
• Explosionserdbeben.

tektonische Erdbeben treten an tektonischen Plattengrenzen auf. Manchmal führt die Reibung zwischen tektonischen Platten dazu, dass sie sich verriegeln und sich nicht mehr bewegen können. Der Rest der Platte bewegt sich jedoch weiter, was zu einem erhöhten Druck auf den verriegelten Abschnitt führtAbschnitt erliegt dem Druck und zerbricht, die Platten bewegen sich schnell, setzen Energie frei und verursachen ein Erdbeben.

vulkanische Erdbeben sind Beben, die auftreten, wenn tektonische Aktivität auch vulkanische Aktivität verursacht.

Erdbeben zusammenbrechen sind kleinere Erdbeben, die auftreten, wenn etwas wie eine Mine oder eine unterirdische Höhle zusammenbricht.

Explosive Erdbeben sind jede Form eines Erdbebens, das durch eine massive Explosion verursacht wird, wie eine Detonation von Atomwaffen. Wie Erdbeben, die zusammenbrechen, sind diese in der Regel sehr gering.

Erdbeben werden manchmal auch durch menschliche Aktivitäten verursacht, wie das Einspritzen von Flüssigkeiten in tiefe Brunnen, das Ausheben von Minen und das Auffüllen großer Stauseen.

Die relative Stärke aller Erdbeben wird mit der Richterskala gemessen. Michigan Tech typische Bereiche für verschiedene Erdbebengrößen sind: -

Wenn Sie mehr über Erdbeben erfahren möchten, lesen Sie den Eintrag von Encyclopedia Britannica zu diesem Thema. ziemlich umfassend .

Was sind einige der weltbesten erdbebensichere Gebäude?

Und so sind hier ohne weiteres einige der besten erdbebensicheren Gebäude aus der ganzen Welt. Diese Liste ist alles andere als vollständig und in keiner bestimmten Reihenfolge.

1. Der internationale Flughafen Sabiha Gökçen ist eines der erdbebensichersten Gebäude der Welt.

Einer der wichtigsten Flughäfen für die historische Stadt Istanbul, eines der erdbebensichersten Gebäude der Welt. Sabiha Gökçen genannt, ist er einer der beiden internationalen Flughäfen in Istanbul, Türkeiin der Nähe der nordanatolischen Verwerfung.

Es wurde vom Ingenieurbüro entworfen Ove Arup zu haben 300 Basisisolatorsysteme das einem Erdbeben von maximal maximal standhalten kann 8,0 MW Momentgröße .Die Basisisolatoren können seitliche seismische Belastungen reduzieren durch 80% was es zu einem der größten macht seismisch isolierte Strukturen in der Welt.

Eines der Hauptmerkmale des Flughafens, das ihn so erdbebensicher macht, ist sein sogenanntes "Dreifachreibungspendelgerät".

Architects Journal erklärt, dass "t Das gesamte Terminalgebäude befindet sich auf einer Plattform, die in hohem Maße vom Boden isoliert ist. Dies ermöglichte es dem Team, das Terminal fast so zu gestalten, als ob es sich an einem nicht seismischen Ort befände, und Merkmale wie zals [Strukturen mit] großen Spannweiten, weil die Plattform- und Pendelvorrichtungen dazu führen, dass heftige seitliche Bodenbewegungen sie kaum beeinflussen. "

Das Dreifachreibungspendellager des Flughafens wurde hergestellt von Erdbebenschutzsysteme EPS . Sie verwenden das Prinzip eines Basispendels, um die Isolation einer Struktur bei schweren Erdbebenereignissen zu verlängern.

Wenn ein Erdbeben die Struktur trifft, bewegen sich die erdbebensicheren Strukturen des Flughafens mit kleinen Pendelbewegungen. E arthbebenbedingte Verschiebungen treten hauptsächlich in den Lagern auf, so dass seitliche Belastungen und Bewegungen, die auf die Struktur übertragen werden, stark reduziert werden.

2. Die Transamerica-Pyramide kann wirklich hämmern und stehen bleiben

Die Transamerica-Pyramide ist eine ikonische Struktur aus den 1970er Jahren in der kalifornischen Stadt San Francisco, die sich dicht neben den Verwerfungen San Andreas und Hayward befindet. 1989 Erdbeben von Loma Prieta traf den Bereich mit einer Stärke von 6,9 MW was dazu führte, dass die oberste Etage des Bauwerks mehr als eine Minute lang um fast 30 cm von einer Seite zur anderen schwankte, das Gebäude jedoch hoch und unbeschädigt stand.

Diese Erdbebenresistenz kann dem zugeschrieben werden 52 Fuß tief Stahl- und Betonfundament, das für seismische Belastungen ausgelegt ist. Vertikale und horizontale Belastungen werden von einem einzigartigen Traversensystem über der ersten Ebene getragen, wobei die Innenrahmen bis zur 45. Ebene reichen. Die komplexe Kombination dieser strukturellen Systeme macht dieGebäude widerstandsfähig gegen Torsionsbewegungen und ermöglicht die Aufnahme großer horizontaler Grundscherkräfte.

3. Der Burj Khalifa wurde auch speziell entwickelt, um Erdbeben zu widerstehen.

Dieser Wolkenkratzer erfordert eigentlich keine Einführung. Die Burj Khalifa ist einfach eine der bekanntesten Supertall-Strukturen der Welt. Es ist auch ein erdbebensicheres Gebäude!

Die Struktur besteht aus mechanischen Böden, an denen Auslegerwände die Umfangssäulen zur Innenwand. Auf diese Weise können die Umfangssäulen den seitlichen Widerstand der Struktur unterstützen. Die Vertikalität der Säulen hilft auch beim Tragen der Schwerkraft.

Infolgedessen ist der Burj Khalifa sowohl in Quer- als auch in Torsionsrichtung außergewöhnlich steif. Ein komplexes System der Basis- und Fundamentkonstruktion wurde durch umfangreiche Durchführung abgeleitet. seismische und geotechnische Studien .

4. Taipei 101 ist eines der besten der Welt erdbebensichere Gebäude

Taipei 101 ist vielleicht einer der faszinierendsten Supertall-Wolkenkratzer der Welt. Das Außendesign von CY Lee wurde von der Phrase " inspiriert wir klettern, um weiter zu sehen ".

Abgesehen von der Architektur ist die überwältigende Tatsache bei Taipei 101, dass es das größte beherbergt. abgestimmter Massendämpfer TMD in der Welt! Es ist im Grunde eine riesige Metallkugel, die großen vorübergehenden Belastungen wie Wind und Erdbeben entgegenwirkt, um das Schwanken des Supertallturms zu verringern.

Das TMD wird von hydraulischen Dämpferarmen und Stoßfängersystemen getragen, die wie der Stoßdämpfer eines Autos funktionieren. Wenn große Kräfte auf den Turm wirken, schwankt das TMD in die entgegengesetzte Richtung und bringt das gesamte Gebäude durch Dämpfung ins Gleichgewichtdie transienten Kräfte unter Verwendung der Ballmasse. Wie erstaunlich ist das?

Dieses Erdbeben-Dämpfersystem befindet sich zwischen dem 87. Stock und dem 92. Stock.

5. Die philippinische Arena ist zufällig auch ein erdbebensicheres Gebäude

Die philippinische Arena ist die größte Kuppelarena der Welt und eine erstaunliche erdbebensichere Struktur. Sie gehört der christlichen Gruppe. Iglesia Ni Cristo INC, die dies in Auftrag gegeben hat 55.000 Arena mit Sitzplatzkapazität zum 100. Geburtstag vor drei Jahren am 27. Juli 2014.

Es ist auch das Herzstück der Tourismusunternehmenszone genannt Ciudad De Victoria in Bulacan, Philippinen. Die Arena wurde vom australischen Architekturbüro entworfen bevölkerungsreich und das Elite-Ingenieurbüro Buro Happold .

Die philippinische Platte befindet sich entlang der sogenannten Pazifischer Feuerring Heimat der berüchtigtsten und aktivsten Kette von Erdbebenfehlern der Welt. Frühere Erdbeben im Land haben so viel erreicht wie 8,2 MW und haben Tausende von Menschenleben gefordert. Seismische Aktivitäten waren auch für Vulkanausbrüche und Tsunamis in der Region verantwortlich.

Das riesige Stadiondach der Philippine Arena überspannt 170 m wurde entwickelt, um starken vorübergehenden Belastungen wie Erdbeben, Winden und Taifunen standzuhalten. Während eines Erdbebens können die seitlichen Belastungen, die in der gesamten Struktur entstehen, bis zu betragen. 40% von seiner Masse.

Buro Happold reagierte geschickt mit einem unabhängigen Basisdesign für die gesamte Struktur, was bedeutet, dass der Hauptstrukturkörper der Arena von der Basis und dem Fundament isoliert ist. Die Lücke zwischen der Hauptstruktur und dem Basisfundamentsystem besteht aus Bleigummilager LRB, eine flexible Anordnung von Materialien mit hohen Energiedissipationseigenschaften.

Dies ermöglicht es dem Basis- und Fundamentsystem, sich mit der Kraft des Erdbebens frei zu bewegen, während die obere Struktur stationär bleibt. Dies ist wirklich eine erstaunliche Leistung in der Erdbebentechnik!

Das ist alles für jetzt Leute.

Wenn Sie das nächste Mal eine dieser Strukturen besuchen, nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um nicht nur die architektonische Ästhetik, sondern auch die großartigen technischen Leistungen zu schätzen, die sie zu bieten haben.

Obwohl es keine Möglichkeit gibt, die unglaubliche Kraft der Natur zu besiegen, können unsere Ingenieure mit den vorhandenen Werkzeugen basteln, um zumindest zu versuchen, sie zu zähmen. Diese und andere erdbebensichere Gebäude auf der ganzen Welt sind ein Beweis für den Einfallsreichtum vonMann und die Fähigkeiten der Ingenieure hinter ihrer Konstruktion.