대형 교량은 어떻게 지진에 견딜 수 있습니까?

1km 정도의 경간이있는 대형 교량은 어떻게 지진에 견딜 수 있습니까?

나는 지진에 대한 전문가는 아니지만 측면과 수직의 두 가지 종류의 흔들림이 있습니다. 특히 수직 흔들림이 실제로 걱정입니다. 건물이나 교량 탑과 같은 거대하고 높은 구조물에 어떤 종류의 충격 흡수가 형성 될 수 있는지 모르겠습니다.

(나는 원래 현수교에 대해 물어 보려고했지만 현수교는 무거운 기차에는 적합하지 않다는 것을 읽었습니다.이 질문의 배경은 베링 다리 (베를린 해협을 건너는 알래스카에서 시베리아까지)에 대한 아이디어를 탐구하는 데 있습니다. )는 주로 열차 다리가 될 것이며, 때로는 자동차 당 100 톤을 초과하는화물 열차를 처리해야합니다.)

그래서 나는 일반적으로 큰 다리에 대한 질문을 할 것입니다.

알래스카에서 가장 큰 지진은 1964 년 9.4 Richter Scale로 Fairbanks에 타격을 입혔습니다. (Moment-Magnitude 스케일로 변환하는 방법을 모르겠습니다). 붕괴되지 않는 큰 다리를 건설 할 수 있습니까? 이상적으로는 지진이 완전히로드 된 상태에서도 브리지가 붕괴되지 않도록하려고합니다.

추신 : 나는 그러한 다리를 짓는 것이 비용 효과적이지 않다는 것을 알고 있습니다. 우선 극동 시베리아에는 철도망 (또는 일반적으로 많은 문명)이 없습니다. 그들이 제안한 터널 프로젝트가 다리보다 저렴하다고 생각했는데, 그것은 거친 바위를 파는 것이 50m 깊이의 물에서 더미를 운전하는 것보다 훨씬 어렵 기 때문에 이해할 수 없었습니다. 터널 프로젝트는 IIRC를 중단했습니다.

어쨌든, 나는 그러한 다리가 기술적으로 가능하고 내진성이 있는지 탐구하고 있습니다. 현실에 더 가까운 것이 필요하다면 샌프란시스코의 금문교를 볼 수 있다고 생각합니다. 나는보고 여기 가 8.3까지 지진에 안전하게 만들기 위해 노력하고 있지만, 세부 사항에 가지 않았다. Golden Gate Bridge는화물 열차를 취급하지 않습니다.

어쨌든,화물 열차가 적재 된 대형 교량에서 내진을 방지하거나 진지하게 저항 할 수 있습니까? 다리가 반드시 손상되지 않은 상태로있을 필요는 없습니다. 난 그냥 바다에 기차를 타거나 떨어 뜨리고 싶지 않습니다.

이게 가능해?

지진 증거를 만들 수는 없지만 지진에 저항하기 위해 할 수있는 일이 많이 있습니다.

지진 지대에 지어진 긴 다리가 있습니다. 예를 들어, 일본 의 Akashi Kaikyo 다리는 현재 세계에서 가장 긴 다리이며 심각한 지진 지역에 있습니다. 8.5의 지진에도 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 실제로 시공 중 7.2 규모의 지진이 발생 했습니다 . galtor는 또 다른 답변으로 샌프란시스코 베이 브릿지가 지진 저항을 개선하기 위해 개조되었습니다. 따라서 강력한 지진에 견딜 수있는 다리를 설계하는 것이 가능하며 이미 완료되었습니다.

교량의 내진성을 향상시키기 위해 무엇을 할 수 있습니까?

튜닝 된 질량 댐퍼 는 고층 빌딩과 교량에서 사용되어 지진과 바람 및 기타 측면 하중으로 인한 움직임에 대응합니다. Akashi Kaikyo 다리는 예를 들어 서스펜션 타워에서 TMD를 사용합니다.

기본 격리 는 지진 운동에 저항하는 데 가장 많이 사용되는 기술 중 하나입니다. 이들은 본질적으로 어떤 형태의 슬라이딩 베어링을 사용하여 기초의 수평 운동을 나머지 구조물과 분리시키는 장치입니다. 올바르게 설계하면 지진 피해를 크게 줄일 수 있습니다.

지진 댐퍼 도 일반적입니다. 이들은 자동차의 충격 흡수 장치가 거친 도로를 통과하는 자동차의 진동 에너지를 제거하는 것과 유사한 구조에서 지진 에너지를 제거하는 역할을하는 장치 범위입니다.

이러한 기술은 잘 이해되어 있으며 교량과 건물에서 자주 사용됩니다. 락킹 (rocking) 격리 또는 능동 댐핑 시스템 (컴퓨터 제어 댐퍼) 과 같은 더 실험적인 기술도 있습니다 .

원하는 경우, 이들 장치는 또한 지진 응답을 더욱 향상시키기 위해 조합하여 사용될 수있다.

표준 내진 설계 실습에서 구조는 약간의 손상을 수용하도록 설계되었습니다. 이 손상은 가능하면보다 쉽게 ​​교체 할 수있는 요소 (빔 및 브레이스)에 집중되어 있으며, 손상되면 불균형적인 붕괴를 일으키지 않습니다.

지진 하중에 견딜 수있는 대형 교량을 설계하는 것은 기술적으로 실현 가능합니다. 특히 재정적 제약이없는 경우.

: 당신이 유용한 독서 찾을 수 있습니다 방법 내진 건물 작업을 . 건물에 사용 된 기술은 교량에도 적용될 수 있습니다.

실제로 매우 긴 교량 (및 초고층 건물)은 종종 작은 형제보다 지진에 대한 문제가 적습니다. 이는 일반적으로 훨씬 유연하고 기본 기간이 짧아서 기본 모드에서 공명에 덜 취약하기 때문입니다. 기본 모드는 대부분의 구조 질량을 포함하는 흔들리는 패턴입니다. 주요 구조는 너무 느리게 흔들어 지진의 빠른 움직임을 거의 느끼지 못할 것입니다. 작은 파도에 큰 배처럼 조금.

일반적으로 1Hz와 10Hz 사이의 기본 주파수를 갖는 "중형"구조는 매우 큰 부하 영향을 초래하는 기본 공진의 위험이 훨씬 크기 때문에 일반적으로 훨씬 더 심각하게 영향을받습니다. 매우 크고 날씬한 구조의 경우, 풍력 공학은 일반적으로 지진 공학보다 더 큰 도전입니다.

그러나 교량과 교량 및 주 교량 데크와의 연결은 일반적으로 교량 전체보다 훨씬 단단하므로 중요합니다. 그리고 투자 한 금액과 대규모 구조물의 고장으로 인한 잠재적으로 끔찍한 결과를 감안할 때 구조물의 모든 부분에서 지진 공학을 수행하고 점검 (및 삼중 점검)하는 데 많은 노력을 기울일 것입니다. 문제가 단순히 규모에 비례하는 것이 아니라, 큰 구조물이 작은 것보다 "지진에 견딜 수있는"것은 결코 어려운 것은 아니라고 지적합니다.

저는 지난 몇 년간 샌프란시스코 베이 브릿지 (San Francisco Bay Bridge)에서 가장 유명한 다리 중 하나를 중심으로하려고합니다.

이 교량은 열차 용으로 계획되지 않았으므로 거대한 유압 잭으로 테스트했습니다 ( 여기 참조 ). 이 교량은 지진이 발생했을 때 무너지지 않고 쉽게 수리 할 수있는 사소한 고장을 겪도록 설계되었습니다.

지진이 발생했을 때 발견 된 중요한 점 중 하나는 다리의 탑이 저항하고 넘어지지 않아야한다는 것입니다. 그리고 이것은 현재 교량의 요점입니다. 개별적이고 비싼 지하실이 있으며 메인 타워는 완전히 붕괴되지 않도록 4 개의 조각으로 나뉩니다 ( 여기 참조 ). 교량은 견고하고 파괴 할 수 없지만 미학적으로 콘크리트 및 기타 재료의 증가에 대해 훨씬 더 추하고 아마도 더 비쌉니다.

병렬 케이블이 타워 위로 걸려 바위 또는 콘크리트의 양쪽 끝에 고정되어있는 기존의 현수교와 달리 샌프란시스코 오클랜드 베이 브릿지는 단일 타워와 단일 케이블 만로드 데크 자체에 고정되어 있습니다. 동쪽 끝에서 서쪽 끝까지 그리고 다시 돌아옵니다.

로마 교량을 방어하는 것은 의미가 없습니다. 로마인은 특정 모델이 저항한다는 것을 깨달을 때까지 실험적으로 실험을 테스트했지만 그 당시 다리 공학은 그리 크지 않았습니다.