KONTRUKSI TAHAN GEMPA

Pengenalan

Pendekatan konvensional untuk desain tahan gempa bangunan tergantung pada pemberian bangunan dengan kekuatan, kekakuan dan kapasitas deformasi inelastis yang cukup besar untuk menahan suatu tingkat gempa yang dihasilkan kekuatan. Hal ini umumnya dicapai melalui pemilihan konfigurasi struktural yang tepat dan detail-hati dari anggota struktural, seperti balok dan kolom, dan hubungan antara mereka.

(Gbr. 1)

Sebaliknya, kita dapat mengatakan bahwa pendekatan dasar yang mendasari teknik yang lebih canggih untuk tahan gempa bukan untuk memperkuat gedung, tapi untuk mengurangi gempa yang dihasilkan gaya yang bekerja di atasnya. Di antara teknik-teknik canggih paling penting dari desain tahan gempa dan konstruksi adalah dasar isolasi dan perangkat energi disipasi.

Basis Isolasi

Hal ini paling mudah untuk melihat prinsip ini di tempat kerja dengan mengacu langsung kepada yang paling banyak digunakan teknik-teknik canggih, yang dikenal sebagai isolasi dasar. Struktur dasar terisolasi didukung oleh serangkaian bantalan bantalan yang ditempatkan antara bangunan dan pondasi bangunan (Lihat Gambar 1) Berbagai jenis bantalan bantalan dasar isolasi. Kini telah dikembangkan. Untuk contoh kita, kita akan membicarakan timah karet bantalan. Ini adalah di antara jenis yang sering digunakan bantalan isolasi dasar. (Lihat Gambar 2) Sebuah bantalan timbal-karet terbuat dari lapisan karet terjepit bersama-sama dengan lapisan baja. Di tengah bantalan adalah memimpin "plug." Solid Di atas dan bawah, bantalan dilengkapi dengan pelat baja yang digunakan untuk melampirkan bantalan untuk bangunan dan pondasi. Bantalan ini sangat kaku dan kuat dalam arah vertikal, tetapi fleksibel dalam arah horisontal.

Gempa Generated Angkatan

(Gbr. 2)

Untuk mendapatkan ide dasar dari cara kerja dasar isolasi, pertama meneliti Gambar 3. Ini menunjukkan gempa yang bekerja pada kedua bangunan dasar terisolasi dan, konvensional fixed-dasar, bangunan. Sebagai hasil dari gempa bumi, tanah di bawah setiap bangunan mulai bergerak. Pada Gambar 3, terlihat bergerak ke kiri.
Setiap gedung merespon dengan gerakan yang cenderung ke arah kanan. Kami mengatakan bahwa bangunan itu mengalami perpindahan ke arah kanan. Perpindahan gedung dalam arah yang berlawanan dengan gerakan tanah sebenarnya karena inersia. Gaya inersia yang bekerja pada bangunan yang paling penting dari semua yang dihasilkan selama gempa bumi.
Penting untuk mengetahui bahwa gaya inersia bangunan yang mengalami sebanding dengan percepatan pembangunan selama gerakan tanah. Hal ini juga penting untuk menyadari bahwa bangunan tidak benar-benar bergeser hanya satu arah.
Karena sifat kompleks dari gerakan gempa tanah, bangunan sebenarnya cenderung bergetar maju-mundur dalam arah yang bervariasi. Jadi, Gambar 3 adalah benar-benar semacam "snapshot" dari bangunan hanya pada satu titik tertentu tanggap gempa bumi tersebut.

(Gbr. 3)

Selain menggusur ke kanan, bangunan un-terisolasi juga terbukti mengubah bentuk-nya dari sebuah persegi panjang untuk genjang. Kami mengatakan bahwa bangunan tersebut deformasi. Penyebab utama kerusakan gempa untuk bangunan adalah deformasi yang bangunan mengalami sebagai akibat dari gaya inersia yang bekerja pada itu.
Berbagai jenis kerusakan bangunan yang dapat menderita cukup beragam dan tergantung pada banyak faktor rumit. Tapi untuk mengambil satu contoh sederhana, orang dapat dengan mudah membayangkan apa yang terjadi pada dua potong kayu bergabung di sudut kanan oleh kuku sedikit, ketika bangunan yang sangat berat mengandung mereka tiba-tiba mulai bergerak sangat cepat - kuku menarik keluar dan koneksi gagal .

Tanggapan Gedung Basis Terpencil

Sebaliknya, meskipun juga adalah menggusur, bangunan dasar yang terisolasi mempertahankan aslinya, bentuk persegi panjang. Ini adalah timbal-karet bantalan mendukung bangunan yang cacat. Bangunan basis-terisolasi sendiri lepas dari deformasi dan kerusakan-yang menyiratkan bahwa gaya inersia yang bekerja pada bangunan dasar yang terisolasi telah berkurang.
Percobaan dan pengamatan dasar-terisolasi bangunan di gempa bumi telah terbukti mengurangi percepatan pembangunan untuk sesedikit 1/4 dari percepatan sebanding tetap-dasar bangunan, yang setiap bangunan mengalami sebagai persentase dari gravitasi. Seperti yang kita mencatat peningkatan atas, inersia pasukan, dan penurunan, secara proporsional dengan meningkatnya akselerasi atau berkurang.
Percepatan menurun karena sistem isolasi dasar memperpanjang masa bangunan getaran, waktu yang dibutuhkan untuk bangunan untuk rock bolak-balik dan kemudian kembali lagi. Dan pada umumnya, struktur dengan waktu yang lebih lama getaran cenderung mengurangi percepatan, sementara mereka dengan periode yang lebih pendek cenderung meningkat atau memperkuat percepatan.
Akhirnya, karena mereka sangat elastis, bantalan karet isolasi tidak menderita kerusakan. Tapi bagaimana dengan yang plug memimpin di tengah bantalan contoh kita? Ini mengalami deformasi yang sama seperti karet. Namun, juga menghasilkan panas saat melakukannya.
Dengan kata lain, steker memimpin mengurangi, atau menghilang, energi gerak-yakni kinetik energi dengan mengkonversi energi yang menjadi panas. Dan dengan mengurangi energi memasuki gedung, hal ini membantu untuk memperlambat dan akhirnya menghentikan getaran bangunan lebih cepat daripada yang akan terjadi-dengan kata lain, meredam getaran bangunan. (Damping merupakan properti fundamental dari semua badan bergetar yang cenderung menyerap energi tubuh gerak, dan dengan demikian mengurangi amplitudo getaran sampai gerak tubuh akhirnya berhenti.)

Bulat Sistem Isolasi Sliding

Seperti yang kami katakan sebelumnya, timbal-bantalan karet hanya salah satu dari sejumlah jenis bantalan isolasi dasar yang kini telah dikembangkan. Bulat Sistem Isolasi Sliding yang lain adalah isolasi dasar. Bangunan ini didukung oleh bantalan bantalan yang memiliki permukaan melengkung dan gesekan rendah.

(Gbr. 4)

Selama gempa, bangunan ini bebas untuk meluncur pada bantalan. Sejak bantalan memiliki permukaan melengkung, bangunan slide secara horisontal dan vertikal (Lihat Gambar 4.) Gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan bangunan ke atas membatasi gaya-gaya horizontal atau lateral yang dinyatakan akan menyebabkan deformasi bangunan. Juga, dengan menyesuaikan radius permukaan lengkung bantalan, kekayaan ini dapat digunakan untuk merancang bantalan yang juga memperpanjang periode bangunan getaran.
Untuk informasi lebih lanjut membaca artikel berjudul Sistem Perlindungan untuk Bangunan: Penerapan Bulat Sistem Isolasi Sliding karena menggambarkan satu jenis tertentu dari sistem isolasi bola geser, dan penggunaan sukses dalam membuat beberapa struktur lebih tahan gempa.

Energi Disipasi Devices

Kedua teknik baru utama untuk meningkatkan ketahanan gempa bangunan juga bergantung pada redaman dan disipasi energi, tetapi sangat memperluas disipasi redaman dan energi disediakan oleh timah karet bantalan.
Seperti yang kita katakan, sejumlah energi getaran ditransfer ke bangunan oleh gerakan gempa tanah. Bangunan sendiri melakukan memiliki kemampuan inheren untuk mengusir, atau lembab, energi ini. Namun, kapasitas bangunan untuk mengusir energi sebelum mereka mulai menderita deformasi dan kerusakan sangat terbatas.
Bangunan ini akan menghilangkan energi baik dengan melakukan gerakan skala besar atau mempertahankan strain internal yang meningkat pada elemen seperti kolom bangunan dan balok. Kedua akhirnya menghasilkan berbagai tingkat kerusakan. Jadi, dengan melengkapi bangunan dengan perangkat tambahan yang memiliki kapasitas redam tinggi, kita dapat sangat mengurangi energi seismik memasuki gedung, dan dengan demikian mengurangi kerusakan bangunan.

Dengan demikian, berbagai perangkat disipasi energi telah dikembangkan dan sekarang sedang dipasang dalam bangunan nyata. Perangkat energi disipasi juga sering disebut perangkat redaman. Jumlah besar perangkat redaman yang telah dikembangkan dapat dikelompokkan menjadi tiga kategori besar:

• Gesekan-Dampers ini memanfaatkan gaya gesek untuk mengusir energi
• Metalik Dampers-memanfaatkan deformasi elemen logam di dalam damper
• Viskoelastik Dampers-memanfaatkan geser terkendali padatan
• Kental Dampers dimanfaatkan gerakan paksa (orificing) cairan dalam damper

Cairan kental Dampers

Sekali lagi, untuk mencoba menggambarkan beberapa prinsip-prinsip umum perangkat redaman, kita akan melihat lebih dekat salah satu jenis tertentu dari perangkat redaman, Damper kental fluida, yang merupakan salah satu berbagai peredam kental yang telah banyak digunakan dan telah terbukti sangat efektif dalam berbagai aplikasi.
Artikel, berjudul Penerapan Dampers kental Cairan Desain Tahan Gempa , menjelaskan karakteristik dasar peredam kental cairan, proses mengembangkan dan menguji mereka, dan pemasangan peredam kental cairan di sebuah bangunan yang sebenarnya untuk membuatnya lebih tahan gempa.

Damping Perangkat dan Sistem Bracing

(Gbr. 5)

Perangkat redaman biasanya dipasang sebagai bagian dari sistem bracing. Gambar 5 menunjukkan salah satu jenis peredam-tahan pengaturan, dengan salah satu ujung menempel pada kolom dan salah satu ujungnya melekat pada balok lantai. Terutama, pengaturan ini menyediakan kolom dengan dukungan tambahan.
Kebanyakan gempa gerakan tanah berada dalam arah horisontal, maka, itu adalah kolom sebuah bangunan yang biasanya menjalani relatif paling perpindahan ke gerakan tanah. Gambar 5 juga menunjukkan perangkat redaman diinstal sebagai bagian dari sistem bracing dan memberikan beberapa gagasan tentang aksinya.

Sumber

• Terhubung ² Pengajaran menawarkan skenario kehidupan nyata yang unik dalam desain rekayasa gempa, memberi siswa kesempatan untuk meningkatkan pemahaman mereka sementara memotivasi mereka untuk belajar lebih lanjut dan untuk menjelajahi dunia menarik STEM.