Versterking en gebruik van materialen

Tijdens seismische activiteit is het belangrijk dat een gebouw de krachten als gevolg van de trillingen zo goed mogelijk kan verdelen. Een methode die goed in staat is om dit te bewerkstelligen, is het versterken van de structuur van een gebouw. Dit kan op verschillende manieren gedaan: het inbouwen van schuifwanden, diafragma’s, momentbestendige frames en kruisbeugels. Schuifwanden zijn stalen constructies gemaakt van meerdere panelen, die ervoor zorgen dat een gebouw zijn vorm kan behouden tijdens een aardbeving. Vaak zijn deze schuifwanden ondersteund door diagonaal lopende stalen balken. De balken zorgen ervoor dat krachten en druk tegengewerkt kunnen worden, doordat ze de compressie en spanning op een gebouw ondersteunen. Dat maakt het mogelijk om de krachten van de aardbevingen te vervoeren en herverdelen.

Diafragma’s zijn platte structurele componenten die bestaan uit horizontaal geplaatste vloerplaten, stalen liggers, of betonnen platforms. Diafragma’s kunnen de effecten van horizontale belasting verminderen en daarmee de stabiliteit van een gebouw vergroten. Dit komt omdat diafragma’s zijwaartse krachten kunnen absorberen en deze krachten vervolgens kunnen duwen naar de verticale structuren van een gebouw. Daarnaast kunnen ze de zijwaartse krachten ook herverdelen over de fundering. Kruisbeugels berusten op hetzelfde principe van schuifwanden. Kruisbeugels zijn opeenvolgingen van stalen balken die in een X-patroon aan een gebouw gevestigd zijn, die het draagvermogen van een gebouw vergroten. Wanneer er een aardbeving plaatsvindt en een gebouw heen en weer beweegt, genereren de kruisbeugels een tegenwerkende kracht. Deze kracht loopt dan diagonaal, via de stalen balken, het gebouw door. De krachten worden uiteindelijk geleid naar de fundering.

Momentbestendige frames zijn frames die zijn samengesteld uit stalen balken en kolommen die met elkaar zijn verbonden. De frames zijn bestand tegen momentkrachten. Dit zijn krachten die een object laten draaien rond een specifiek punt. Tijdens aardbevingen kunnen deze krachten ervoor zorgen dat een gebouw gaat roteren en instort. Vanwege hun flexibiliteit kunnen ze kolommen en balken laten buigen, terwijl de bouten die aan de frames zijn aangesloten intact blijven. Dankzij de sterke verbindingen die de frames hebben, kunnen ze de buigkrachten weerstaan. Hiermee kan het frame de momentkrachten opvangen en vervolgens verdelen over het gebouw. Daarmee minimaliseren de frames vervormingen in de structuur van een gebouw.

Naast structurele versterking voor het behouden van de integriteit van een gebouw, is materiaalgebruik ook een cruciaal element. Het kiezen van de juiste materialen voor het skelet van een gebouw dient voor versterking van de stabiliteit van een gebouw. Staal en hout zijn verreweg de meest gebruikte materialen om aardbevingsbestendige gebouwen te creëren. Dit komt omdat deze materialen een grote buigzaamheid hebben. Hierdoor kunnen ze krachten die worden gegenereerd door aardbevingen, absorberen en vervolgens verspreiden. Vaak wordt er hierbij gebruik gemaakt van structureel staal. Dit is een component van staal die naar de wensen van ingenieurs kan worden vervormd om de juiste stabiliteit te bieden voor een gebouw. Een groot voordeel van hout is dat het een hoge sterkte heeft in relatie tot zijn lichte structuur. Hoe lichter en sterker een materiaal is, des te beter kan het belastingen weerstaan zonder te veel druk uit te oefenen op een gebouw. Hout is daarom een zeer geschikt materiaal voor aardbevingsbestendige constructies.

Bron: (bigrentz.com, sd)

(bigrentz.com, 2023)
(books.google.nl, sd)
(books.google.nl, sd)
(rtvnoord.nl, 2023)
(intechopen.com, sd)