Antiseizmičko inženjerstvo

Antiseizmičko inženjerstvoje interdisciplinarna grana inženjerstva koja dizajnira i analizira građevine, poput zgrada i mostova, sazemljotresimana umu. Njen opšti cilj je da takve građevine postanu otpornije na zemljotrese. Zemljotresni (ili seizmički) inženjer ima za cilj da izgradi građevine koje neće biti oštećene manjim tresenjem i da se izbegnu ozbiljna oštećenja ili kolaps pri velikom zemljotresu.

Definicija

Zemljotresno inženjerstvo je naučna oblast koja se bavi zaštitom društva, prirodnog okruženja i čovekove sredine od zemljotresa ograničavanjem seizmičkog rizika na socio-ekonomski prihvatljive nivoe.^[1]Ono je tradicionalno bilo usko definisano kao proučavanje ponašanja građevina i geostruktura podložnihseizmičkim opterećenjima;smatra se podskupomgrađevinskog inženjerstva,geotehničkog inženjerstva,mašinstva,hemijskog inženjerstva,primenjene fizikeitd. Međutim, ogromni troškovi uzrokovani nedavnim zemljotresima doveli su do širenja opsega antiseizmičkog inženjerstva kako bi se obuhvatile discipline iz šireg polja građanskog inženjerstva, mašinskog inženjerstva,nuklearnog inženjerstvai izdruštvenih nauka,posebnosociologije,političke nauke,ekonomijeifinansija.^[2]

Glavni ciljevi zemljotresnog inženjerstva su:

Predvideti potencijalne posledice jakihzemljotresanagradskim područjimai civilnoj infrastrukturi.
Dizajnirati, konstruisati i održavati građevine koje će bitipostojanepri izlaganju zemljotresu prema očekivanjima i u skladu sagrađevinskim pravilnicima.^[3]

Dobro dizajnirana strukturane mora nužno biti izuzetno jaka ili skupa. Ona mora biti pravilno dizajniran da izdrži seizmičke efekte uz održavanje prihvatljivog nivoa oštećenja.

Seizmičko opterećenje

Seizmičko opterećenjese odnosi na primenu pobuđenja izazvanog zemljotresom na konstrukciji (ili geostrukturi). To se događa na dodirnim površinama građevine bilo sa tlom,^[5]sa susednim strukturama,^[6]ili sagravitacionim talasimaodcunamija.Opterećenje koje se očekuje na određenom mestu na Zemljinoj površini procenjuje se inženjerskomseizmologijom.Seizmičko opterećenje je povezano saseizmičkom opasnošćulokacije.

Seizmička performansa

Zemljotresnailiseizmička performansadefiniše sposobnost strukture da održi svoje glavne funkcije, kao što subezbednostiupotrebljivost,tokom i posle izlaganja zemljotresu. Konstrukcija se obično smatra sigurnom ako ne ugrozi živote iblagostanjeosoba u njoj ili oko nje, putem delimičnog ili potpunog urušavanja. Konstrukcija se može smatrati upotrebivom ako je u stanju da ispuni svoje operativne funkcije za koje je projektovana.

Osnovni pojmovi zemljotresnog inženjeringa, primenjeni u glavnim građevinskim pravilnicima, pretpostavljaju da bi građevina trebalo da preživi retki, veoma snažni zemljotres zadobijanjem značajne štete, ali bez globalnog urušavanja.^[7]S druge strane, trebalo bi da ostane operativana za češće, ali manje jake seizmičke događaje.

Procena seizmičkih performansi

Inžinjeri moraju da poznaju kvantifikovani nivo stvarnih ili očekivanih seizmičkih performansi povezanih sa direktnim oštećenjem individualne zgrade pri izlaganju određenom potresu tla. Takva procena se može izvršiti eksperimentalno ili analitički.

Eksperimentalna procena

Eksperimentalne evaluacije su skupi testovi koji se obično sprovode postavljanjem (umanjenog) modela strukture napotresni stokoji simulira tresanje zemlje i posmatra se njeno ponašanja.^[8]Takve vrste eksperimenata prvi put su izvedene pre više od jednog veka.^[9]Tek nedavno je postalo moguće da se izvrši ispitivanje na skali 1: 1 na potpunim strukturama.

Zbog skupe prirode takvih testova, oni se uglavnom koriste za razumevanje seizmičkog ponašanja konstrukcija, validacije modela i verifikacije metoda analize. Stoga, jednom pravilno potvrđeni, računski modeli i numerički postupci nose glavni teret pri seizmičkim procenama performansi građevina.

Analitička/Numerička procena

Procena seizmičkih performansiiliseizmička strukturna analizaje moćno sredstvo zemljotresnog inženjerstva koja koristi detaljno modelovanje strukture zajedno sa metodama strukturne analize da bi se steklo bolje razumevanje seizmičkih performansi građevinskih inegrađevinskihkonstrukcija. Ova tehnika kao formalni koncept je relativno nov razvoj.

Generalno, seizmička analiza konstrukcija zasniva se na metodamastrukturne dinamike.^[10]Decenijama je najistaknutiji instrument seizmičke analize bio metodaspektra odgovorana zemljotres, koja je takođe doprinela konceptu predloženog građevinskog koda današnjice.^[11]

Međutim, takve metode su dobre samo za linearne elastične sisteme, jer uglavnom nisu u stanju da modeluju strukturno ponašanje kada se pojavi oštećenje (tj.nelinearnost). Numeričkaintegracija korak po korakpokazala se efikasnijom metodom analize zastrukturne sistemesa više stepena slobode sa značajnomnelinearnošćupodprolaznimprocesom pobudekretanja tla.^[12]Upotrebametode konačnih elemenataje jedan od najčešćih pristupa za analizu računarskih modela nelinearneinterakcije strukture tla.

Istraživanje za inženjerstvo zemljotresa

Istraživanje za inženjerstvo zemljotresa obuhvata terensko i analitičko ispitivanje ili eksperimentisanje namenjeno otkrivanju i naučnom objašnjenju činjenica vezanih za zemljotresno inženjerstvo, reviziju konvencionalnih koncepata u svetlu novih saznanja i praktičnu primenu razvijenih teorija.

Nacionalna naučna fondacija(NSF) je glavna vladina agencija Sjedinjenih Država koja podržava fundamentalna istraživanja i obrazovanje u svim oblastima inženjerstva zemljotresa. Posebno se fokusira na eksperimentalna, analitička i kompjuterska istraživanja o dizajnu i poboljšanju performansi strukturnih sistema.

Institut za istraživanje zemljotresa(EERI) je lider u širenju informacija u vezi saistraživanjem zemljotresnog inženjerstvakako u SAD tako i širom sveta.

Konačna listatabela potresau vezi sa istraživanjem zemljotresa širom sveta može se naći u Eksperimentalnim objektima za simulaciju inženjeringa zemljotresa širom sveta.^[14]Najistaknutiji od njih je sada e-odbrambeni potresni sto uJapanu.^[15]

Predviđanje gubitaka od zemljotresa

Procena gubitaka od zemljotresa se obično definiše kaokoeficijent oštećenja(Damage Ratio,DR) koji je odnos troškova popravke štete od zemljotresa iukupne vrednostizgrade.^[16]Verovatni maksimalni gubitak(PML) je uobičajen termin koji se koristi za procenu gubitaka od zemljotresa, ali nedostaje njegova precizna definicija. Godine 1999, proizveden je ASTM E2026 'Standardni vodič za procenu oštećenja zgrada u zemljotresima' u cilju standardizacije nomenklature za procenu seizmičkih gubitaka, kao i uspostavljanja smernica za proces pregleda i kvalifikacije recenzenta.^[17]

Procene gubitaka od zemljotresa se takođe nazivajuprocenom seizmičkog rizika.Proces procene rizika generalno uključuje određivanje verovatnoće različitih pomeranja tla zajedno sa ranjivošću ili oštećenjem zgrade pod tim pomeranjima tla. Rezultati su definisani kao procenat zamenske vrednosti zgrade.^[18]

Reference

^Bozorgnia, Yousef; Bertero, Vitelmo V. (2004).Earthquake Engineering: From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering.CRC Press.ISBN 978-0-8493-1439-1.
^„Earthquake Engineering - an overview | ScienceDirect Topics”.www.sciencedirect.com.Приступљено2020-10-14.
^Berg, Glen V. (1983).Seismic Design Codes and Procedures.EERI.ISBN 978-0-943198-25-5.
^„Earthquake Protector: Shake Table Crash Testing”.YouTube.Приступљено2012-07-31.
^„Geotechnical Earthquake Engineering”.earthquake.geoengineer.org.
^„Archived copy”(PDF).Архивирано изоригинала(PDF)2008-10-30. г.Приступљено2008-07-17.
^Committee, Seismology (1999).Recommended Lateral Force Requirements and Commentary.Structural Engineers Association of California.
^neesit (2007-11-17).„Shaking Table Test on Conventional Wooden House (1)”.YouTube.Приступљено2012-07-31.
^Omori, F. (1900).Seismic Experiments on the Fracturing and Overturning of Columns.Publ. Earthquake Invest. Comm. In Foreign Languages, N.4, Tokyo.
^Chopra, Anil K. (1995).Dynamics of Structures.Prentice Hall.ISBN 0-13-855214-2.
^Newmark, N.M.; Hall, W.J. (1982).Earthquake Spectra and Design.EERI.ISBN 0-943198-22-4.
^Clough, Ray W.; Penzien, Joseph (1993).Dynamics of Structures.McGraw-Hill.ISBN 0-07-011394-7.
^„Miki_house_test”.YouTube. 2007-07-02.Архивираноиз оригинала 2021-12-21. г.Приступљено2012-07-31.
^„Experimental Facilities for Earthquake Engineering Simulation Worldwide: Are Large Testing Facilities for Nuclear Power Plants Design and Verification at Risk?”.Nuclear Energy Agency. 30. 9. 2021.Приступљено15. 12. 2022.
^„The NIED 'E-Defence' Laboratory in Miki City”.Hyogo Earthquake Engineering Research Center.Приступљено3. 3. 2008.
^EERI Endowment Subcommittee (мај 2000).Financial Management of Earthquake Risk.EERI Publication.ISBN 0-943198-21-6.
^Eugene Trahern (1999).„Loss Estimation”.Архивирано изоригинала2009-04-10. г.
^Craig Taylor; Erik VanMarcke, ур. (2002).Acceptable Risk Processes: Lifeline and Natural Hazards.Reston, VA: ASCE, TCLEE.ISBN 9780784406236.Архивирано изоригинала2013-01-13. г.

Literatura

International Journal of Emergency Management,ISSN 1741-5071(electronic)ISSN 1471-4825(paper), Inderscience Publishers
Journal of Homeland Security and Emergency Management ISSN 1547-7355,Bepress
Australian Journal of Emergency Management(electronic)ISSN 1324-1540(paper), Emergency Management Australia
Karanasios, S. (2011). In R. Heeks & A. Ospina (Eds.). Manchester: Centre for Development Informatics, University of Manchester
The ALADDIN Project,a consortium of universities developing automated disaster management tools
Emergency Management Australia (2003)Community Developments in Recovering from Disaster,Commonwealth of Australia, Canberra
Plan and Preparation: Surviving the Zombie Apocalypse, (paperback), CreateSpace, Introductory concepts to planning and preparing for emergencies and disasters of any kind.
Bates and Jackson, 1980, Glossary of Geology: American Geological Institute.
Krynine and Judd, 1957, Principles of Engineering Geology and Geotechnics: McGraw-Hill, New York.
Holtz, R. and Kovacs, W. (1981),An Introduction to Geotechnical Engineering,Prentice-Hall, Inc.ISBN 0-13-484394-0
Bowles, J. (1988),Foundation Analysis and Design,McGraw-Hill Publishing Company.ISBN 0-07-006776-7
Cedergren, Harry R. (1977),Seepage, Drainage, and Flow Nets,Wiley.ISBN 0-471-14179-8
Kramer, Steven L. (1996),Geotechnical Earthquake Engineering,Prentice-Hall, Inc.ISBN 0-13-374943-6
Freeze, R.A. & Cherry, J.A., (1979),Groundwater,Prentice-Hall.ISBN 0-13-365312-9
Lunne, T. & Long, M.,(2006),Review of long seabed samplers and criteria for new sampler design,Marine Geology, Vol 226, p. 145–165
Mitchell, James K. & Soga, K. (2005),Fundamentals of Soil Behavior3rd ed., John Wiley & Sons, Inc.ISBN 978-0-471-46302-3
Rajapakse, Ruwan., (2005), "Pile Design and Construction", 2005.ISBN 0-9728657-1-3
Fang, H.-Y. and Daniels, J. (2005)Introductory Geotechnical Engineering: an environmental perspective,Taylor & Francis.ISBN 0-415-30402-4
NAVFAC (Naval Facilities Engineering Command) (1986)Design Manual 7.01, Soil Mechanics,US Government Printing Office
NAVFAC (Naval Facilities Engineering Command) (1986)Design Manual 7.02, Foundations and Earth Structures,US Government Printing Office
NAVFAC (Naval Facilities Engineering Command) (1983)Design Manual 7.03, Soil Dynamics, Deep Stabilization and Special Geotechnical Construction,US Government Printing Office
Terzaghi, K., Peck, R.B. and Mesri, G. (1996),Soil Mechanics in Engineering Practice3rd Ed., John Wiley & Sons, Inc.ISBN 0-471-08658-4
Santamarina, J.C., Klein, K.A., & Fam, M.A. (2001), "Soils and Waves: Particulate Materials Behavior, Characterization and Process Monitoring", Wiley,ISBN 978-0-471-49058-6
Firuziaan, M. and Estorff, O., (2002), "Simulation of the Dynamic Behavior of Bedding-Foundation-Soil in the Time Domain", Springer Verlag.

Spoljašnje veze

Antiseizmičko inženjerstvoна сајтуCurlie(језик: енглески)
Earthquake Engineering Research Institute
Consortium of Universities for Research in Earthquake Engineering (CUREE)
NHERI: A natural hazards engineering research infrastructure
Earthquakes and Earthquake Engineering in The Library of Congress
Infrastructure Risk Research Project at The University of British Columbia, Vancouver, Canada Архивиранона сајтуWayback Machine(18. децембар 2019)

[Bozorgnia2004-1] Bozorgnia, Yousef; Bertero, Vitelmo V. (2004).Earthquake Engineering: From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering.CRC Press.ISBN 978-0-8493-1439-1.

[2] „Earthquake Engineering - an overview | ScienceDirect Topics”.www.sciencedirect.com.Приступљено2020-10-14.

[SeismicDesignCodes-3] Berg, Glen V. (1983).Seismic Design Codes and Procedures.EERI.ISBN 978-0-943198-25-5.

[4] „Earthquake Protector: Shake Table Crash Testing”.YouTube.Приступљено2012-07-31.

[5] „Geotechnical Earthquake Engineering”.earthquake.geoengineer.org.

[6] „Archived copy”(PDF).Архивирано изоригинала(PDF)2008-10-30. г.Приступљено2008-07-17.

[RecommendedLateralForce-7] Committee, Seismology (1999).Recommended Lateral Force Requirements and Commentary.Structural Engineers Association of California.

[8] sit (2007-11-17).„Shaking Table Test on Conventional Wooden House (1)”.YouTube.Приступљено2012-07-31.

[SeismicExperiments-9] Omori, F. (1900).Seismic Experiments on the Fracturing and Overturning of Columns.Publ. Earthquake Invest. Comm. In Foreign Languages, N.4, Tokyo.

[DynamicsOfStructures-10] Chopra, Anil K. (1995).Dynamics of Structures.Prentice Hall.ISBN 0-13-855214-2.

[EarthquakeSpectra-11] Newmark, N.M.; Hall, W.J. (1982).Earthquake Spectra and Design.EERI.ISBN 0-943198-22-4.

[DynamicsofStructures-12] Clough, Ray W.; Penzien, Joseph (1993).Dynamics of Structures.McGraw-Hill.ISBN 0-07-011394-7.

[13] „Miki_house_test”.YouTube. 2007-07-02.Архивираноиз оригинала 2021-12-21. г.Приступљено2012-07-31.

[14] „Experimental Facilities for Earthquake Engineering Simulation Worldwide: Are Large Testing Facilities for Nuclear Power Plants Design and Verification at Risk?”.Nuclear Energy Agency. 30. 9. 2021.Приступљено15. 12. 2022.

[15] „The NIED 'E-Defence' Laboratory in Miki City”.Hyogo Earthquake Engineering Research Center.Приступљено3. 3. 2008.

[SeismicRisk-16] EERI Endowment Subcommittee (мај 2000).Financial Management of Earthquake Risk.EERI Publication.ISBN 0-943198-21-6.

[17] Eugene Trahern (1999).„Loss Estimation”.Архивирано изоригинала2009-04-10. г.

[18] Craig Taylor; Erik VanMarcke, ур. (2002).Acceptable Risk Processes: Lifeline and Natural Hazards.Reston, VA: ASCE, TCLEE.ISBN 9780784406236.Архивирано изоригинала2013-01-13. г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]