Met behulp van grondbewegingen gegenereerd voor een reeks gesimuleerde aardbevingen van magnitude 9 in de Pacific Northwest, onderzoekers testen hoe goed gewapende betonnen muren kunnen opstaan ​​​​onder dergelijke seismische gebeurtenissen.

De muren zullen het misschien niet zo goed doen, vooral in de stad Seattle, zei postdoctoraal onderzoeker Nasser A. Marafi van de Universiteit van Washington, die het fenomeen bestudeerde voor zijn Ph.D. proefschrift.

De grondbewegingen geproduceerd door een lange duur, grote aardbeving zou worden versterkt in het diepe sedimentaire bekken dat ten grondslag ligt aan de stad, en de meeste gebouwen van minder dan 24 verdiepingen in de stad zijn niet ontworpen om rekening te houden met de mogelijke schade die door dergelijke bekkeneffecten wordt veroorzaakt, Marafi rapporteerde op de SSA-jaarvergadering van 2019.

"Wat we ontdekten, is dat de resultaten eigenlijk veel schadelijker zijn dan we zouden verwachten, ' zei Marafi.

Met een aardbeving met een kracht van 9 op de schaal van Richter de maximale verhaalafwijkingen - die de verplaatsing tussen opeenvolgende verdiepingen van een gebouw beschrijven - die voorspeld zijn voor de structuren van gewapend beton, zijn gemiddeld 11% groter en zijn meer variabel dan die gebruikt voor bouwvoorschriften voor aardbevingen die geen rekening houden met bekkeneffecten.

Marafi's analyse kan niet altijd voorspellen of een bepaalde constructie gemaakt met gewapend beton zal instorten tijdens een aardbeving van magnitude 9 in Seattle, maar de studie suggereert dat constructies die zijn ontworpen volgens de huidige minimale seismische normen een kans van gemiddeld tot 33% hebben op instorting, afhankelijk van hun ontwerpspecificaties.

Zijn project maakt deel uit van een grotere onderzoeksinspanning door wetenschappers van de Universiteit van Washington en de U.S. Geological Survey om meer te weten te komen over wat te verwachten van een aardbeving met een kracht van 9 op de schaal van Richter in de Pacific Northwest. Hoewel er een historisch en prehistorisch verslag is van deze enorme en schadelijke aardbevingen in de Cascadia Subductie Zone, er zijn geen seismische opnamen van grote aardbevingen in de regio.

Om dit te verhelpen, de onderzoekers hebben computersimulaties gebruikt om een ​​reeks grondbewegingen te genereren die kunnen worden verwacht onder tal van magnitude 9-scenario's in de regio. "Vervolgens neemt mijn werk de grondbewegingen die die simulaties voorspellen en vraagt ​​​​wat dit betekent voor de respons van gebouwen. Hoe reageren gebouwen op dit soort schudden dat we op basis van deze simulatie voorspellen?" zei Marafi.

Marafi gebruikte 30 van deze grondbewegingen om te testen tegen 32 computergegenereerde modellen van gewapend beton-kern-muurstructuren, tussen de vier en veertig verdiepingen hoog. Voordat de concrete modellen worden ontworpen, hij ontmoette ingenieurs die in Seattle aan het werk waren om ervoor te zorgen dat zijn ontwerpen representatief waren voor de manier waarop gebouwen momenteel in de stad worden gebouwd.

Seismische golven die door de diepe en zachte sedimenten die onder Seattle liggen, vertragen en stapelen hun energie op, resulterend in schadelijke golven met grote amplitude die in het bassin kunnen worden opgesloten. Gebouwen in Seattle die 24 verdiepingen of minder zijn, hoeven niet te worden ontworpen om deze bekkeneffecten te weerstaan, maar Marafi zei dat dit aan het veranderen is. De volgende versie van de National Seismic Hazard Maps die bouwcodes informeren, bijvoorbeeld, zullen bekkeneffecten voor Seattle omvatten, en de stad zal tegen 2021 waarschijnlijk enkele bekkeneffecten opnemen in haar ontwerpcodes voor constructies van 24 verdiepingen of minder, hij zei.

De veranderingen betekenen dat bestaande gebouwen in de stad mogelijk moeten worden aangepast en dat nieuwe gebouwen worden gebouwd met "meer staal en meer beton, zodat de structuur iets groter is en uiteindelijk sterker wordt, stijver gebouw, ' zei Marafi.