Dibangun Untuk Bertahan

Dibangun Untuk Bertahan


Newswise – Kode bangunan seismik mungkin tidak berada di bagian atas daftar bacaan Anda, tetapi mereka sangat bertanggung jawab untuk menyelamatkan nyawa selama gempa bumi. Sebagian besar ditetapkan oleh Dewan Kode Internasional, peraturan ini menjabarkan cara terbaik merancang, membangun, mengubah, dan memelihara bangunan untuk bertahan dari peristiwa yang mengguncang.

Tetapi mereka dapat berubah saat penelitian baru muncul.

“Kode adalah dokumen hidup,” kata Anahid Behrouzi, Ph.D., anggota fakultas teknik arsitektur di California Polytechnic State University, San Luis Obispo. “Mereka hanya sebaik pengetahuan yang kita miliki sekarang, dan pengetahuan itu berubah berdasarkan eksperimen skala besar baru atau simulasi komputer yang kita lakukan. Itu berubah berdasarkan pengamatan kami dari gempa bumi besar. “

“Ketika komunitas di Chili, Meksiko, dan Selandia Baru baru-baru ini mengalami gempa bumi, kami belajar lebih banyak tentang membangun kerentanan, dan kemudian kami meresponsnya dalam program penelitian kami,” lanjutnya. “Apa yang dihasilkan dari hal itu adalah pengetahuan baru yang berarti kami perlu memperbarui kode. Anda tidak mempertahankan tolok ukur Anda sama seperti di tahun 1980-an. Anda harus terus memajukannya.”

Karena California mengalami kerusakan paling parah yang disebabkan oleh gempa bumi di AS, program rekayasa struktur dan arsitektur CSU, seperti yang ada di Cal Poly San Luis Obispo, secara khusus berfokus pada mempelajari kerusakan struktural yang disebabkan oleh gempa bumi, menganalisis bagaimana struktur bahan yang berbeda akan bereaksi. selama gempa bumi untuk memperbarui kode bangunan dan memastikan studi seismik adalah bagian penting dari pembelajaran di kelas.

“Tujuan kami adalah untuk menghadapi tantangan yang kami hadapi di komunitas kami, dan itu inti dari kurikulum kami,” kata Dr. Behrouzi. “Kami memiliki trifecta simulasi komputer, pengujian eksperimental skala besar, dan praktisi yang berkumpul di ruang yang tepat, di tempat di mana kami benar-benar peduli dengan gempa bumi.”

Dalam misi

Untuk menyediakan data yang dibutuhkan untuk penelitian gempa, banyak insinyur melakukan perjalanan pengintaian setelah seseorang menyerang kota untuk mendokumentasikan kerusakan struktural yang ditimbulkan. Menyusul gempa berkekuatan 7,1 pada September 2017 di Mexico City, misalnya, Behrouzi mengirim mahasiswa sarjana Rachel Chandler dengan alumnus dari Degenkolb Engineers ke metropolis dengan dana dari hibah cepat National Science Foundation. Tim pengintai mengambil foto dan mencatat kerusakan dan mengumpulkan data tentang bangunan yang terkena dampak, seperti ketinggian cerita, usia dan bahan konstruksi, untuk membuat database.

Selain itu, Behrouzi mengirim mahasiswa pascasarjana Lauren Benstead dengan alumnus dari Wiss, Janney, Elstner Associates, Inc. untuk melengkapi sejumlah bangunan kota dengan akselerometer yang mengukur getaran ambien struktur — data yang dapat digunakan untuk mengembangkan model komputer acara.

“Misi-misi tersebut melahirkan banyak penelitian, karena semua data yang dikumpulkan,” kata Behrouzi. “Kami mendapatkan informasi dari lebih 118 gedung… [gathered by] tim pertama yang keluar untuk melakukan pengintaian. Kemudian dari orang-orang yang diterjunkan melakukan instrumentasi dengan akselerometer, sekitar 20 gedung. Itu akhirnya terbukti menjadi pekerjaan yang bermanfaat bagi mahasiswa sarjana saya lainnya selama satu setengah tahun ke depan. “

Dengan informasi tersebut, siswanya memetakan kerusakan menggunakan alat pemetaan geografis ArcGIS. Mereka kemudian mengkorelasikannya dengan faktor-faktor lain seperti data dari stasiun gerakan tanah setempat, karakteristik bangunan, dan lokasi struktur di dalam cekungan kawasan — penting untuk diketahui, karena tanah tempat bangunan itu berdiri dapat memengaruhi cara bangunan itu bereaksi terhadap gempa bumi.

Mereka “menciptakan visualisasi tersebut untuk membuat beberapa kesimpulan tentang mengapa bangunan tertentu lebih rusak daripada yang lain dan mengapa bangunan tertentu lebih sering melihat jenis kerusakan tertentu daripada yang lain,” kata Behrouzi. Tim sarjana kemudian mempresentasikan temuannya pada pertemuan tahunan Earthquake Engineering Research Institute.

Tes Stand-Up

Bagian utama lainnya dalam memahami bagaimana struktur bereaksi terhadap gempa bumi adalah mengembangkan model komputer dan melakukan eksperimen laboratorium fisik, yang keduanya meniru gaya yang mungkin dialami dinding selama gempa bumi.

Saat ini, Cal Poly San Luis Obispo sedang melakukan uji labnya dengan aktuator yang lebih tua, yaitu mesin besar yang menerapkan gaya gravitasi dan gempa simulasi. Namun, berkat hibah National Science Foundation, universitas memperoleh dua aktuator baru yang menggunakan sistem yang dioperasikan komputer otomatis dan memungkinkan penerapan beban gaya yang lebih tinggi.

“Ini akan menjadi jauh lebih akurat karena sekarang kita benar-benar dapat mengatur apa yang disebut protokol pengujian, [because] hasil yang Anda peroleh tidak dianggap sah kecuali Anda memiliki tingkat beban tertentu yang diterapkan di setiap arah pada interval tertentu, ”kata John Lawson, profesor teknik arsitektur.

Ide Beton

Sementara Behrouzi mengalihkan sebagian besar pekerjaannya ke pemodelan komputer selama pandemi COVID-19, pekerjaan labnya umumnya berfokus pada pengujian struktur beton bertulang dan memahami kinerjanya selama peristiwa seismik. Bekerja sama dengan sesama profesor teknik arsitektur Peter Laursen, Ph.D., dia telah menguji dinding beton dengan sedikit penguatan vertikal interior yang konsisten dengan yang dibangun sebelum 1980-an dan ditemukan di California.

“Program retrofit wajib telah memotivasi pemilik properti untuk melakukan evaluasi seismik pada struktur yang ada,” jelasnya. “Ada garis waktu di Los Angeles County, misalnya, untuk mempekerjakan insinyur untuk meninjau bangunan beton yang lebih tua dan menentukan apakah diperlukan retrofit. Dalam penelitian kami, kami menyelidiki: Apa kinerja dasar dari tembok pra-1980-an ini? Orang menganggap mereka akan berperilaku sangat buruk. Apa yang kami lihat di laboratorium membantu kami memahami perbedaan antara asumsi ini dan perilaku fisik sebenarnya. “

Sejauh ini, tim telah menguji jenis dinding ini dengan aktuator lama di kampus — tetapi akan melakukan pengujian lebih lanjut dengan peralatan baru. Mereka juga akan menguji beberapa desain retrofit yang diusulkan dengan panduan dari penasihat industri.

Manusia baja

Bagi profesor teknik arsitektur Cal Poly San Luis Obispo, Michael Deigert — yang juga merupakan insinyur struktur, kontraktor, dan perakit baja — tujuan utamanya adalah memberikan pengalaman langsung merancang, membangun, dan menguji struktur kepada siswa. Salah satu caranya adalah dengan membuat kelas membangun berbagai jenis rangka baja — berukuran tinggi sekitar 12 kaki kali panjang 15 kaki — untuk memahami bagaimana desain berfungsi untuk menjaga bangunan tetap berdiri.

“Kami telah melakukan berbagai hal berbeda untuk melibatkan siswa dan mendidik mereka, sehingga mereka memahami apa yang mereka rancang sebagai bagian dari proyek kelas mereka,” kata Deigert. “Mereka merancang bangunan tiga lantai yang memiliki rangka baja struktural dan rangka momen. Siswa menyelesaikan desain mereka dengan melakukan perhitungan, gambar dan detail. Di kelas kami, mereka sekarang dapat membuat, membuat, dan menguji frame juga. Hal ini memberikan siswa pemahaman yang lengkap tentang kinerja kerangka yang diharapkan selama gempa bumi dan apa yang dibutuhkan untuk semuanya datang bersamaan. “

Saat sekolah menunggu aktuator baru, Deigert telah menerima permintaan industri untuk menguji berbagai sambungan berpemilik, yang dapat meningkatkan kinerja rangka baja struktural selama gempa bumi.

Kayu Itu Bekerja

Dinding kaku didefinisikan sebagai dinding yang bergerak setengah dari diafragma atap yang berubah bentuk selama gempa bumi, dan mempelajari kekakuan dinding membantu para insinyur memahami bagaimana mereka akan menanggapi gerakan tanah.

Deigert dan Lawson telah bekerja sama untuk meneliti kekakuan dinding kayu lapis — terutama karena para insinyur telah bekerja untuk merancang bangunan kayu yang lebih tinggi — dan mengembangkan “metodologi yang lebih akurat dalam menentukan kekakuan dinding ini, yang pada dasarnya kembali ke cara kita merancang bangunan yang lebih aman dari gempa bumi, ”Deigert menjelaskan.

Saat ini, persamaan yang digunakan untuk memprediksi perilaku dinding ini didasarkan pada penelitian yang dilakukan pada tahun 1950-an. “Sementara upaya komputasi telah meningkat, persamaan ini tidak dapat mengikuti,” kata Lawson. “Kami akan kembali dan melihat persamaan tersebut pada kekakuan dinding geser kayu dan kekakuan diafragma kayu dan mencoba menemukan cara untuk memperbaikinya.”

Proses eksperimen untuk memperbarui metodologi, bagaimanapun, bersifat inkremental, dan kedua profesor tersebut telah melibatkan mahasiswa dalam berbagai segmen pekerjaan. Salah satunya adalah melakukan analisis komputer pada desain bangunan.

“Anda benar-benar dapat mengambil bangunan simulasi dan memodelkannya di dalam komputer, mengguncangnya dengan gempa bumi dan melihat apakah itu akan runtuh sebelum gempa terjadi,” kata Lawson. “Itulah keindahan profesi kita, menyelamatkan nyawa bahkan sebelum kita membangun gedung dengan memodelkannya. Dan itulah yang kami ingin siswa kami pahami: Jangan selalu mengandalkan trial and error [after a bad earthquake] … Mari kita coba menjadi lebih progresif dan mencoba memprediksi sebelumnya. ”

Tetapi penelitian juga membutuhkan pengujian di lab, seringkali dengan bantuan siswa. Pada musim gugur 2020, dua kelas mereka masing-masing memodelkan desain yang berbeda untuk bangunan kayu tiga lantai, kemudian membangun dan menguji kinerja dinding skala penuh dari bangunan tersebut menggunakan aktuator saat ini. Sementara para siswa mendapatkan pengalaman belajar langsung, Deigert dan Lawson mengumpulkan lebih banyak data untuk penelitian jangka panjang mereka.

“Kami merancang eksperimen lebih lanjut untuk melihat faktor-faktor lain yang berkontribusi dengan menggunakan apa yang mereka temukan sebagai panduan,” kata Lawson. “Kemudian kami membuat perubahan dan penyesuaian di kelas sehingga kami bisa mendapatkan petunjuk di mana kami ingin melanjutkan upaya kami yang lebih didominasi penelitian terkait dengan mengubah persamaan ini.”

Beberapa penelitian Lawson tentang cara menentukan beban atau gaya bangunan kotak besar dengan dinding kaku dan atap fleksibel — seperti gedung Costco atau gudang — akan dilihat selama gempa bumi sudah dimasukkan ke dalam rilis berikutnya dari kode bangunan pada tahun 2022. “Kode tersebut menyatakan bahwa dinding dan kolom akan melayang dan bergoyang lebih banyak daripada kerusakan bentuk atap, dan kode tersebut memodelkan atap sebagai pelat kaku yang hanya bergerak bersama dengan kolom,” dia kata. “Pada kenyataannya, dengan jenis bangunan lain ini, yang terjadi adalah sebaliknya.”


Diposting Oleh : https://totosgp.info/

About the author