Brobeskyttelse under katastrofale jordskælv

Mere end 1 million mennesker er døde i de jordskælv på 1800 magnitude 5+, der er registreret på verdensplan siden 2000.

Broer er den mest sårbare del af transportinfrastrukturen, hindrer nødberedskab, eftersøgnings- og redningsmissioner og levering af hjælp, yderligere øge potentielle dødsfald.

Mens ingeniører har designet strukturer til at modstå destruktive naturkræfter som ekstrem vind og tornadoer, katastrofale jordskælv såsom jordskælvet i Haiti i 2010 (over 310, 000 dræbte) eller Tōhoku-jordskælvet i 2011 i Japan (over 20, 000 dræbte) er fortsat en udfordring.

For at afbøde virkningerne af sådanne store jordskælv, et team af forskere ved University of Technology Sydney (UTS) har udviklet en applikation til jordankre som det vigtigste seismiske modstandssystem til ultimativ beskyttelse af broer mod katastrofale jordskælv.

Ledet af lektor Behzad Fatahi og støttet af Mootassem Hassoun (Ph.D.-kandidat) ved School of Civil and Environmental Engineering, kan denne nye applikation beskytte broer mod jordskælvsniveauer langt over anbefalingen.

På trods af de strenge designkoder, der håndhæves globalt, og teknologiske fremskridt inden for seismisk design og beskyttelse af strukturer, der kræves en større indsats for at sænke dødsfald og økonomiske tab. Dette er især relevant, da hurtig urbanisering skaber højere befolkningskoncentrationer i seismisk aktive zone som Japan og Indonesien, hvor 230, 000 blev registreret nationalt efter et enkelt jordskælv i 2004.

Lektor Fatahi og hans team har udviklet en avanceret tredimensionel computermodel til at simulere og evaluere den seismiske kapacitet af forankrede broer, der er udsat for nogle af verdens mest katastrofale jordskælv.

Jordankre er konstrueret af stålkabler med høj trækkapacitet, der almindeligvis bruges til at understøtte dybe udgravninger i bycentre. Kablerne er lette og fleksible, men kan bære en enorm trækkapacitet.

De er indlejret i jorden bag broen, undgå enhver påvirkning af broens æstetiske udseende, og fuget i en vis længde for at fastgøre ankrene i jorden. De foreslåede jordankre er passive og fleksible, som gør det muligt for broen at udvide sig og krympe under sine normale sæsoncyklusser uden at revne.

Fordelen ved denne teknologi er dens lave omkostninger og høje effektivitet:den er billig, men leverer en utrolig styrke og energiafledning i jorden - et materiale, der er teknisk gratis.

"Vores resultater beviser, at broer fastholdt med jordankre har en overlegen seismisk adfærd sammenlignet med traditionelle eller endda moderne broer med moderne seismiske beskyttelsesanordninger såsom viskøse dæmpere, " sagde lektor Fatahi.

Dette øger gennemførligheden af ​​broer med meget lettere og økonomisk fundament, og reduceret størrelse og omkostninger ved sikker brokonstruktion, samtidig med at broens kapacitet bibeholdes - eller endda øges - til at opretholde betydelige jordskælvsbevægelser.

Holdet testede deres løsning til mange jordskælv med høj styrke, inklusive det massive jordskælv i Kobe i 1995 i Japan, som beskadigede næsten 400, 000 strukturer. Deres forskning viser, at broer udstyret med den nye jordankerteknologi kunne overleve katastrofale jordskælv og forblive næsten ubeskadigede, mens broer designet ved hjælp af konventionelle seismiske afbødningsteknikker var kollapset.

Mange nationer kunne bygge eller ændre jordskælvssikre broer til en lav pris, da det også kan anvendes til eftermontering af ældre broer designet og konstrueret til tidligere koder og derfor underdesignet mod store jordskælv.