viernes, 19 de septiembre de 2014

Las pruebas del equipo del sistema ABC Con Resistencia a Terremoto


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Se le añadió una serie de filamentos pretensados ​​y barras de refuerzo tradicionales a las columnas de hormigón que luego fueron sustentada por tapas de acero. La disposición, que está destinado a ayudar a los puentes soportan fuertes terremotos, está siendo probado en las mesas de agitación de la Universidad de Nevada. © John Stanton
Mesas Shake pondrán a prueba un sistema de doblado prefabricado que se puede construir utilizando la construcción de puentes acelerado (ABC) técnicas y ofrece un mejor rendimiento sísmica.
Un equipo de investigación está completando una serie de pruebas en las grandes mesas de agitación en la Universidad de Nevada que se centra en una versión de una cuarta escala de un nuevo sistema de doblado puente que se puede construir con la ayuda de la construcción de puentes acelerada (ABC) técnicas y también ofrece un mejor comportamiento sísmico. La prueba final se replicará el terremoto de magnitud 6,9 que sacudió Kobe, Japón, en 1995. Dirigido por John Stanton, Ph.D., PE, profesor del departamento de ingeniería civil y ambiental en la Universidad de Washington, el equipo incluye a Marc Eberhard , Ph.D., profesor de la Universidad de Washington, y David Sanders, Ph.D., F.ASCE, profesor de la Universidad de Nevada. Dos asistentes de investigación de posgrado en la Universidad de Washington, Travis Thonstad, SMASCE y Olafur Haraldsson, SMASCE, también son miembros, junto con el Islam Mantawy, asistente de investigación en la Universidad de Nevada. Stanton dice que los métodos tradicionales de ABC que se basan en elementos prefabricados concreto plantea un problema en las zonas sísmicas debido a que las conexiones en el lugar entre vigas y columnas son generalmente más débiles que los propios miembros. "El puente se construye más fácilmente si las piezas prefabricadas individuales son rectas, como vigas y columnas tradicionales, y están conectados en sus intersecciones, pero lamentablemente esas intersecciones son exactamente donde las fuerzas sísmicas llegan a ser lo peor", dice Stanton. "Así que al hacer el puente fácil de construir, entonces usted está haciendo su dolor de cabeza terremoto mucho más grande. Es un verdadero reto, ¿cómo puede usted hacer estas conexiones de trabajo tanto para la factibilidad de construcción y sismo resistencia? Hemos golpeado la cabeza contra las paredes de ladrillo durante mucho tiempo para tratar de trabajar que uno. " Y entonces, dice Stanton, Un día hace varios años tuvo una epifanía mientras se prepara para una conferencia de la ingeniería sísmica. Después de esbozar el concepto, desarrolló dibujos más detallados y buscó las opiniones de sus colegas y contactores, recuerda. Todo indica que el concepto era factible, y las pruebas posteriores han apoyado esto. El equipo realizó pruebas pseudoestática de las inclinaciones que aumentaron progresivamente las fuerzas horizontales. En estas pruebas, el equipo empujó primero la parte superior de las columnas por la deriva aproximadamente el 2 por ciento esperado en un sismo de diseño y luego por la deriva del 3 al 4 por ciento esperado en un terremoto máximo creíble, que tiene un periodo de retorno de 2.500 años.


 La prueba luego fue más allá de eso. "Tenemos, en el laboratorio hasta el momento, tenía este sistema hasta una deriva 10 por ciento, en comparación con el 3 a 4 por ciento máximo creíble", dice Stanton. "Y básicamente tuvimos ningún daño concreto en absoluto." ¿Cómo es eso posible? En lugar de doblarse para adaptarse a los movimientos horizontales de la cubierta del puente, las columnas de las inclinaciones roca como cuerpos rígidos. Debido a que las columnas no se deforman, que no se agrietan. Y para evitar que se caiga cuando se mecen, las columnas están reforzados verticalmente con una serie de filamentos pretensados, así como barras de refuerzo tradicional. El sistema funciona de forma eficaz como los muelles y amortiguadores en un automóvil, Stanton explica. La barra de refuerzo está totalmente unido al hormigón y disipa la energía al ceder durante un terremoto, mientras que las hebras pretensados ​​permanecen elástica, con lo que la estructura de respaldo a su posición de partida. enfoque de Stanton difiere de un sistema de pretensado tradicional en la que las hebras están parcialmente desligada de la hormigón, que así se aisló a partir de la deformación de los hilos durante un terremoto. Las hebras se desligada al ser envuelto en tuberías de plástico, y de esta manera son capaces de moverse a través de la región central de la columna durante un terremoto sin perturbar el hormigón, actuando como bandas de goma gigantes para sacar la columna de nuevo en posición vertical cuando el movimiento del terreno se detiene. Los cables son anclados en el hormigón en las partes superiores e inferiores de las columnas, que a su vez están incrustados en cap respectivamente vigas y zapatas de hormigón in situ. Porciones más pequeñas de la barra de refuerzo también se desligada para evitar la fractura como resultado de la tensión excesiva. Durante un terremoto, las inclinaciones roca en la parte superior de los cimientos y en la parte inferior de las vigas de capitalización. Prevenir el concreto en estos puntos de ser aplastado fue el "último dolor de cabeza" del diseño, dice Stanton. "Cuando las rocas de columna, se obtiene unos esfuerzos de compresión monstruosos donde todavía está en contacto, ya que una pequeña área de contacto tiene que llevar tanto el peso del puente y la fuerza de los cables de pretensado, "dice Stanton. "Con el fin de detener el hormigón conseguir destrozado, lo que tienes que hacer algo para protegerla. Hemos pasado por varias etapas de desarrollo para eso. Hemos intentado utilizar el concreto regular, [pero] no tuvimos daños en la interfaz de balanceo. Luego intentamos con hormigón reforzado con fibras y lo hizo mejor, pero todavía no eliminar por completo el daño aplastante. " La solución eventual que el equipo desarrollado es un tubo de acero de confinamiento, una colocada en la parte superior y otro en la parte inferior de cada columna en el doblado. Los tubos tienen el mismo diámetro que la columna y se extienden hasta la columna una distancia de aproximadamente la mitad del diámetro, formando una tapa protectora para el final de la columna. En la prueba pseudoestática que se ha llevado a cabo hasta ahora, las tapas han tenido éxito en la eliminación de los daños. Al extender sólo una corta distancia desde la parte superior y la parte inferior de la columna, las tapas proporcionan el confinamiento necesario para el hormigón al tiempo que permite los fabricantes de prefabricados para emitir las columnas en la posición horizontal más eficiente. Stanton dice que el equipo es optimista acerca de la prueba está a punto de llevar a cabo en un largo lapso de 70 pies construido sobre tres mesas de agitación en Reno. Esta ronda de exámenes implica una prueba más realista de un sistema de apoyos, a diferencia de las columnas individuales, en continuo movimiento. "En Reno, que tiemblan en una mesa vibratoria, por lo que todo el asunto es dinámico", dice Stanton. "No te dan el lujo de hacerlo más lento y mirando a las grietas a mitad de camino a través de la carga. El terremoto golpea, y el puente sólo tiene que ir a través de él. "Puede haber algo que es diferente entre la estática y la dinámica que nos daría un poco de diferencia en el rendimiento", dice Stanton, quien agregó que, de ser así, sería "muy sorprendido." Como él mismo dice, "Estoy realmente esperando que será una prueba muy aburrido y vamos a aprender nada que no sepamos ya." Stanton dice que el equipo espera recaudar una gran cantidad de datos de las pruebas y los planes para analizar esos datos durante varios meses. Los datos serán finalmente archivados y se pondrán a disposición del público a través de George E. Brown, Jr. Red de Simulación de Ingeniería Sísmica (NEES). La Universidad de Nevada es parte de la NEES.

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