應用說明|對歷史建筑進行抗震分析
要在地震多發(fā)地區(qū)保護具有文化意義的建筑,需要深入了解這些歷史建筑在現(xiàn)實世界的動態(tài)地震載荷下的響應。了解馬里亞諾·加爾維斯大學如何利用 MTS 地震模擬技術,獲取提升危地馬拉豐富建筑遺產(chǎn)抗震能力所需的實驗數(shù)據(jù)。
在危地馬拉首次落實“仙臺減少災害風險框架"期間,馬里亞諾·加爾維斯大學的研究人員研究了建于 16 世紀的圣雷蒙多教堂在強烈地震載荷下的動態(tài)響應。
該研究結(jié)合了實驗、數(shù)學模型和歷史數(shù)據(jù):實驗部分采用了在 MTS 雙軸地震模擬器上搭建的一座土坯縮尺教堂模型;數(shù)學模型反映了原教堂的尺寸,并納入了其砌體和黏土的幾何與力學性能;歷史數(shù)據(jù)則包括 1976 年一次 7.5 級地震中教堂的實測破壞情況。
實驗模型和數(shù)學模型均經(jīng)受了 2012 年記錄的 7.4 級地震的模擬測試,研究人員隨后對結(jié)果進行了分析,并將結(jié)果與 1976 年事件中的實際破壞情況進行了比較。
該研究由危地馬拉馬里亞諾·加爾維斯大學工程、數(shù)學與物理科學研究所 (in3) 下屬的地震工程實驗室開展。從研究結(jié)果中獲得的見解有助于驗證數(shù)學模型、設計結(jié)構改造策略,并為保護類似歷史建筑提供最佳實踐指導。

圣雷蒙多教堂的實驗模型在橫軸上按 1:8.75 的幾何比例建造,共使用 750塊 新鮮土坯。所得試件重 3.2 噸,尺寸為 2.8×3.0×1.75 米。



該模擬在 3×3 米的 MTS 地震模擬器(振動臺)上進行,該模擬器能夠提供復現(xiàn)真實地震地面運動所需的加速度 (9.8 m/s2)、速度 (1 m/s) 和位移 (± 250 mm)。

數(shù)據(jù)通過由八個 ES-U 單軸加速度計 (1.25 mv/g) 和三個 OMEGA 0-10V LDVT 傳感器組成的陣列采集,所有這些傳感器都與 MTS 控制器相連。FBA-ES-T 三軸傳感器安裝在振動臺底座處,與數(shù)據(jù)記錄儀相連。



實驗模型和數(shù)學模型均進行了 2012 年 11 月 7 日發(fā)生的 7.4 級圣馬科斯地震的模擬。該次地震震中位于錢佩里科以南 35 km 的太平洋,深度為 24.1 km。

實驗模型呈現(xiàn)的破壞模式與 1976 年真實教堂的實際破壞情況相似,且數(shù)學模型指出的破壞誘發(fā)頻率 (5.86 Hz) 與實驗模型的破壞誘發(fā)頻率 (6.0 Hz) 相吻合。



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