In februari 2010 veroorzaakte een aardbeving met een kracht van 8,8 op de schaal van Richter - een aardbeving die zo krachtig was dat hij de aardas veranderde en de lengte van een enkele dag verkortte - de dood veroorzaakte van meer dan 700 mensen in Chili [bron:Than].

Hoe tragisch dit ook was, een kleine maand eerder werd Haïti getroffen door een aardbeving met een kracht van 7,0, waarbij meer dan 200.000 mensen om het leven kwamen. Hoe kan een minder krachtige aardbeving meer mensen doden?

Gebouwen.

Chili heeft strengere bouwvoorschriften dan Haïti, en ook de financiële middelen om deze te volgen. Het resultaat? Chili heeft een groter aantal aardbevingsbestendige gebouwen, waarvan er waarschijnlijk minder zullen instorten door hun inwoners [bron:Sutter].

Er is echter een groot verschil tussen een aardbevingsbestendig gebouw dat is gebouwd om overeind te blijven, zelfs als het beschadigd is, en dat aardbevingsbestendig is gebouw dat is ontworpen om baanbrekende gebeurtenissen ongeschonden te doorstaan. Een aardbevingsbestendig gebouw wordt versterkt zodat het niet afbrokkelt tot puin (waardoor mensen kunnen ontsnappen); een aardbevingsbestendige structuur heeft extra functies die zijn ontworpen om deze te beschermen tijdens zijdelings schakelen. Deze verschuiving komt vaak voor tijdens aardbevingen, omdat seismische golven en trillingen ervoor zorgen dat gebouwen in steeds grotere hoeken gaan zwaaien totdat ze kapot gaan. Hoe groter het gebouw, hoe meer beweging de bovenste verdiepingen zullen vertonen tijdens een aardbeving. Als het gebouw in zo'n extreme beweging begint te zwaaien dat het verder buigt dan zijn elasticiteit, zal het breken [bronnen:Reid Steel, Structural Engineers Association of Northern California].

Het principe achter aardbevingsbestendige gebouwen is vergelijkbaar met dat van de wilg, een soort die bekend staat om zijn veerkracht. Sterke wind kan de boom beschadigen, waardoor hij buigt, maar hij breekt zelden. Gebouwen die aardbevingsbestendig zijn ontworpen en gebouwd, volgen het voorbeeld van de natuur.

Het succes van aardbevingsbestendige gebouwen ligt in hun veerkracht. Daarin ligt ook de uitdaging. Hoewel we onze signalen uit de natuur kunnen halen, gedragen door de mens gemaakte bouwmaterialen zich anders. Bomen buigen, stenen niet.

Dus wat zou een gebouw precies aardbevingsbestendig maken? Van grondstoffen die het vermogen hebben om uit te zetten en te krimpen, tot trillingsabsorberende funderingen en spinnenwebben uit het ruimtetijdperk:er is een toevloed aan ideeën geweest die zijn ontworpen om te voorkomen dat gebouwen instorten tijdens aardbevingen.

Maar de implementatie ervan komt vaak neer op geld.

1. Een aardbevingsbestendig gebouw ontwerpen
2. Aardbevingsbestendige gebouwen in actie

Een aardbevingsbestendig gebouw ontwerpen

Veel van de bestaande constructies langs aardbevingsgevoelige breuklijnen zijn niet ontworpen om aanzienlijke grondschokken te weerstaan. Hoewel een paar zijn versterkt met versterkte schalen of versterkte interne frames, zijn de meeste niet alleen vanwege de kosten uitgevoerd.

Dat zou echter kunnen veranderen. In San Francisco vereist een wet uit 2013 bijvoorbeeld dat eigenaren van onroerend goed gebouwen met houten skeletten van ten minste drie verdiepingen die vóór 1978 zijn gebouwd, moeten renoveren. De stad schat dat het tussen de $60.000 en $130.000 kan kosten om een ​​gebouw te moderniseren. Eigenaren van gebouwen klagen over de prijs, net als sommige huurdersrechtengroepen die vrezen dat de huurprijzen zullen stijgen als de kosten worden doorberekend [bronnen:Lin, City en County of San Francisco].

Traditionele methoden om een ​​gebouw te versterken waren gebaseerd op het versterken van de balken en kolommen en het bouwen van de muren met verstevigde frames. Maar nieuwere methoden richten zich op de fundamenten. Neem bijvoorbeeld het grootste aardbevingsbestendige gebouw ter wereld. Op de luchthaven Sabiha Gökçen in Istanbul functioneert een terminal van 185.806 vierkante meter ongeveer als een gigantische rolschaats. In plaats van met een traditionele fundering aan de grond te zijn vastgemaakt, zit de terminal bovenop meer dan 300 lagers, ook wel isolatoren genoemd. , waarop het zal rollen tijdens een aardbeving. Hierdoor kan het massieve gebouw als geheel bewegen tijdens een baanbrekende gebeurtenis, in plaats van op een ongelijke (en destructieve) manier te golven. In wezen fungeren de isolatoren als schokdempers terwijl de structuur langzaam heen en weer rolt, waardoor schade tijdens aardbevingen tot een geschatte magnitude van 8,0 wordt beperkt [bron:Madrigal].

Het isoleren van de basis van een gebouw en vervolgens het afvoeren van de energie van een aardbeving terwijl deze onder het gebouw door beweegt, is van cruciaal belang bij het creëren van aardbevingsbestendige gebouwen. Naast lagers, zoals die gebruikt worden onder het vliegveld van Istanbul, bestaan ​​er nog andere isolatorsystemen. Eén zo'n systeem is gebaseerd op slechts een paar lagers die langs gebogen rubberen kussentjes tussen een constructie en de fundering bewegen, waardoor de basis kan bewegen tijdens een aardbeving terwijl de beweging van de constructie zelf wordt geminimaliseerd. Andere apparaten richten zich op het afvoeren van de energie die wordt veroorzaakt door grondbewegingen en fungeren als gigantische schokdempers tussen de fundering en het gebouw [bron:MC EER].

Hoewel deze technologie steeds gebruikelijker wordt, draagt ​​ze nog steeds aanzienlijk bij aan de bedrijfsresultaten van het gebouw. Een architectonische website schatte dat het $781.000 zou kosten om een ​​middelbare school te renoveren en $17.000 voor een huis van 213 vierkante meter [bron:Kuang]. Als eigenaren en aannemers van gebouwen in de VS de kosten voor het aardbevingsbestendig maken van een gebouw hoog vinden, stel je dan eens voor wat dit in ontwikkelingslanden moet betekenen.

Er zijn echter manieren om deze principes goedkoop toe te passen. Veiligere constructies kunnen worden gebouwd met behulp van teruggewonnen materialen zoals banden gevuld met stenen en geplaatst tussen de vloer en de fundering. Muren kunnen worden versterkt met natuurlijke, flexibele materialen zoals bamboe of eucalyptus. En zware betonnen daken kunnen worden vervangen door flexibel plaatstaal op houten spanten [bron:National Geographic].

Aardbevingsbestendige gebouwen in actie

Hoewel je niet kunt garanderen dat een gebouw een aardbeving kan weerstaan ​​– dit hangt af van de omvang van de ramp – zijn er zeker bouwpraktijken die de kans vergroten dat een gebouw intact overleeft. We hebben er al enkele genoemd, maar er zijn er nog meer.

Vanwege hun hoogte lopen de hoogste gebouwen ter wereld het grootste risico op mislukking tijdens aardbevingen. Gelukkig beschikken ze ook over een aantal van de meest innovatieve aardbevingsbestendige technologieën.

Taipei 101, een gebouw van 101 verdiepingen in Taiwan, werd gebouwd nabij een enorme breuklijn. Het is ontworpen om niet alleen aardbevingen te weerstaan, maar ook de frequente tyfoonwinden van het land. De oplossing? Een enorme interne slinger. In Taipei 101 begint een hangende stalen bal van 730 ton (662 ton) te zwaaien wanneer het gebouw zwaait, waardoor de beweging ervan wordt geneutraliseerd [bron:Tech News].

Of denk eens aan een opmerkelijk eenvoudig idee dat wordt ontwikkeld om woonhuizen te beschermen tegen verwoesting door aardbevingen. Air Danshin, een Japans bedrijf, test de voordelen van een huis dat bovenop een leeggelopen airbag staat. Wanneer de sensoren van de airbag grondbewegingen detecteren, vult een luchtcompressor de zak en tilt het huis binnen enkele seconden van zijn fundering. Hoewel het concept goed presteerde tijdens gesimuleerde tests en men denkt dat het effectief is tijdens een kleine, zijdelingse aardbeving, betwijfelen critici dat de kostbare airbag een structuur zou beschermen tijdens een grote aardbeving [bron:Abrams].

Steeds vaker denken onderzoekers dat de blauwdruk voor duurzame gebouwen zou kunnen voortkomen uit een mix van natuur en wetenschap. Supersterke, in de natuur voorkomende stoffen, zoals spinnenwebben of mosselvezels, zouden de inspiratie kunnen zijn voor de volgende generatie aardbevingsbestendige gebouwen.

Spinnenwebben zijn pond voor pond steviger dan staal; Bovendien kunnen ze buigen en strekken zonder te breken. De kabelachtige vezels van de blauwe mosselen die langs de kust van New England worden gevonden, verankeren de wezens bijvoorbeeld aan onderwaterrotsen, ondanks soms gewelddadige golven.

De combinatie van kracht en flexibiliteit in spinnenwebben en mosselvezels is wat ingenieurs ook nodig hebben voor veerkrachtige gebouwen. De komst van 3D-printen , een methode waarbij materiaal in lagen op een oppervlak wordt gespoten om een ​​driedimensionaal object te creëren, zou kunnen leiden tot de productie van bouwmaterialen die stevig en toch flexibel zijn - en perfect om aardbevingen te weerstaan ​​[bronnen:Chandler, Subbaraman].

Veel meer informatie

Noot van de auteur:Zullen gebouwen ooit echt aardbevingsbestendig zijn?

We krijgen niet veel aardbevingen in het Midwesten, maar ik heb er minstens één gevoeld. Op een zomer rond 21.00 uur Terwijl ik door de slaapkamer liep, begon het houten bedframe te wiebelen. Ik wilde net de hond de schuld geven omdat hij in verboden gebied was gesprongen en het bed had laten trillen, toen ik merkte dat hij nog steeds op het tapijt lag. En ik keek net zo verbaasd als ik. Rond de tijd dat het tot me doordrong dat het inderdaad een heel kleine aardbeving was, was het voorbij. Hoewel mijn ervaring kort was, maakte het indruk. En gaf me een voorproefje van de vernietiging die gemakkelijk zou kunnen optreden.

Gerelateerde artikelen

• Hoe aardbevingen werken
• Waarom kopen mensen al het brood en de melk op voordat er een storm losbarst?
• Wat is een nor'easter?
• Hoe je een aardbeving overleeft

Bronnen

• Abrams, Michaël. "Made in Japan:aardbevingsbestendige huizen." ZOALS IK. Mei 2012. (17 augustus 2013) https://www.asme.org/engineering-topics/articles/construction-and-building/made-in-japan-earthquake-proof-homes
• Chandler, David. "Het ontrafelen van de geheimen van Silk." MIT. 15 maart 2010. (17 augustus 2013) http://web.mit.edu/newsoffice/2010/spider-silk-0315
• Stad en provincie San Francisco. "Earthquake Safety Implementation Program. (20 augustus 2013) http://www.sfgsa.org/index.aspx?page=6048
• Kuang, Cliff. "Hoe je een gebouw aardbevingsbestendig kunt maken." Co.Ontwerp. 19 april 2011 (24 augustus 2013) http://www.fastcodesign.com/1663658/infographic-of-the-day-how-to-earthquake-proof-a-building
• Lin, Ron-Gong. "San Francisco keurt aardbevingen goed om gebouwen in gevaar te brengen." Los Angeles Times. 18 april 2013. (18 augustus 2013) http://articles.latimes.com/2013/apr/18/local/la-me-quake-regulations-20130419
• Madrigal, Alexis. "Istanbul opent 's werelds grootste aardbevingsveilige gebouw." Bedrade. 20 november 2009. (17 augustus 2013) http://www.wired.com/wiredscience/2009/11/worlds-largest-earthquake-safe-building/
• MCEER. "Geavanceerde aardbevingsbestendige ontwerptechnieken." (17 augustus 2013) http://mceer.buffalo.edu/infoservice/reference_services/adveqdesign.asp
• Nationaal Geografisch. "Het grote idee:veilige huizen." (17 augustus 2013) http://ngm.nationalgeographic.com/big-idea/10/earthquakes
• Reid-staal. "Aardbevingsbestendig bouwen, aardbevingsbestendige constructies." (20 augustus 2013) http://www.reidsteel.com/information/earthquake_resistentie_building.htm
• Structurele Ingenieursvereniging van Noord-Californië. "Hoe werken aardbevingen samen met gebouwen?" (17 augustus 2013) http://seaonc.org/how-do-they-happen#bldg
• Subbaraman, Nidhi. "Supersterke mosselvezels kunnen aardbevingsbestendige gebouwen inspireren." NBC. 23 juli 2013. (17 augustus 2013) http://www.nbcnews.com/science/super-strong-mussel-fibers-could-inspire-earthquake-proof-buildings-6C10722275
• Sutter, John. "Op zoek naar een aardbevingsbestendig gebouw." CNN. 2 maart 2010. (17 augustus 2013) http://www.cnn.com/2010/TECH/03/02/earthquake.resistentie.building/index.html
• Technisch nieuws. "De zeven grootste aardbevingsbestendige gebouwen ter wereld." 23 augustus 2011. (17 augustus 2013) http://www.technewsdaily.com/5189-biggest-earthquake-proof-buildings-gallery.html
• Dan, Ker. "Aardbeving in Chili veranderde de aardas, verkorte dag." Nationaal Geografisch. 2 maart 2010. (17 augustus 2013) http://news.nationalgeographic.com/news/2010/03/100302-chile-earthquake-earth-axis-shortened-day/