건물과 인프라가 점점 지진이 지진 상태인지 확인하려면 엔지니어는 지진 활동이 다른 구조에 어떤 영향을 미치는지 이해해야합니다. 대규모 지진 엔지니어링 테스트의 새로운 시대는 네바다 대학교 (University of Nevada)의 일부인 대규모 혁신적인 대규모 층류 슬롯 상자 시스템을 완성하여 전 세계적으로 유명한 지진 엔지니어링 단지를 개최합니다.
미국에서 가장 크고 세계에서 가장 큰 규모와 비교할 수있는 슬롯 박스 시스템은 Lawrence Berkeley National Laboratory와의 협력이며, 설계 및 건설은 미국 에너지 부서에서 지원했습니다. 슬롯 상자 시스템으로 수행 된 연구는 또 다른 노력 인 EQSIM에 대한 데이터를 제공 할 것입니다. EQSIM : 버클리 랩의 과학자, 로렌스 리버 모어 국립 실험실 및 네바다 대학교, 리노의 과학자 간의 지속적인 협력.
공동 작업자는 2022 년 9 월 15 일 슬롯 상자 시스템의 완성을 축하했으며, 24 피트의 광장, 25 피트 높이의 통합 쉐이크 테이블 및 슬롯 상자가 350 톤의 슬롯을 보유 할 수있는 슬롯 상자, 실험이 수행 될 때 상단에 구조물을 보유 할 수있는 슬롯 상자를 시연했습니다.
이 시스템은 대학의 교수 및 기술자가 설계, 설계 및 제작되었습니다토목 공학 슬롯 연구 센터, 지역 계약자 및 제조업체의 지원과 함께.
“이 프로젝트는 구조를 설계하고 건축 할 때 지진에서 기대할 수있는 중요한 단계”라고 Berkeley Lab의 지구 및 환경 스키 센스 지역의 수석 과학자 인 대학의 내성 지진 공학 연구 센터의 프로젝트 리더이자 이사 인 David McCallen은 말했습니다. "이것은 지진 안전과 투자에서 DOE의 리더십에 대한 증거입니다. 궁극적으로 이러한 노력은 지진 슬롯 구조 상호 작용 현상에 대한보다 정확하고 현실적인 이해를 발전시키고, 지진에 의한 비판적 시설 실패에 대한 안전 마진의 더 나은 정량화를 제공 할 것입니다.".
DOE가 자금을 지원하는 두 프로젝트는 지진 결함에서 외부로 전파되는 지진 파도의 시작, 슬롯과 개별 건물 사이의 상호 작용에 이르기까지, 연구원과 엔지니어들이 규모를 가로 질러 지진을 연구 할 수있는 자원을 제공하려고합니다.
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혁신적인 디자인
슬롯 박스 시스템 프로젝트는 2015 년에 잠재적 인 지진 시나리오에 대해 민감한 과학 도구를 보유하는 부서를 보호해야 할 필요성으로 시작되었습니다. 대학의 슬롯 상자 수사관 인 Ian Buckle은 대학의 민사 및 환경 공학과의 재단 교수 인 Ian Buckle이“건물의 기초를 둘러싼 슬롯을 둘러싼 슬롯을 둘러싼 슬롯이 지진에 영향을 미치는 방식에 대해 거의 알지 못했습니다.
“얕은 기초에 건물의 경우에는 큰 영향을 미치지 않을 것입니다. 그러나 핵 시설 및 장거리 교량과 같은 더 깊은 기초가있는 사람들에게는 대답은 아마도 큰 문제 일 것입니다.”라고 Buckle은 말했습니다.
Buckle과 교수진 Sherif Elfass와 Patrick Laplace가 이끄는 디자인 팀은 가능한 가장 큰 슬롯 용기를 갖도록 시스템을 고안하고 제조하여 대표적인 구조물을 맨 위에 놓을 수있었습니다. 이 도전적인 프로젝트의 다른 팀원들은 Raj Siddharthan 교수, Ramin Motamed 부교수 및 기술자 Chad Lyttle과 Todd Lyttle.
15 피트 높이의 21.5 피트 높이의 상자는 수평 동작을 생성하는 데 사용되는 8 개의 유압 액츄에이터로 제어되는 24 피트 스퀘어 쉐이킹 플랫폼에 앉아 있습니다. 슬롯 용기에는 라미네이트 (Laminates)라고하는 19 개의 층이 있으며, 각각 맞춤형 엘라스토머 (고무 같은) 베어링에서지지되어 슬롯 층이 실제 지진과 같이 슬롯처럼 서로 관련하여 움직일 수 있습니다.Rogers-Weiner 대규모 슬롯 실험실
“이 규모와 복잡성의 슬롯 상자와 쉐이크 테이블은 온라인 카탈로그에서 주문한 것이 아닙니다.이를 수행 할 지식과 전문 지식이있는 조직이나 회사는 거의 없습니다. "이 디자인은 슬롯 위에 놓을 수있는 대규모 구조 모델로 작업 할 수있을뿐만 아니라 대규모 스케일에서는보다 현실적인 슬롯 특성을 모델링 할 수 있습니다.".
일단 운영되면이 시설은 슬롯 안전에 중점을 둔 DOE 연구자들과 학계 및 산업 전반의 과학자들을위한 자원이 될 것입니다. DOE의 National Nuclear Security Administration의 부국장 부국장 인 James McConnell은 다음과 같이 말했습니다 :“DOE와 NNSA가 우리가 구축하는 대규모의 복잡하고 독특한 시설이 국가의 연구, 방어 및 에너지 생성 요구를 보호하기 위해 설계되었지만, 산업에서 건축을 지원하는 데 도움이되는 이점을 보장하기 위해 DOE와 NNSA 가이 작업에 투자하는 것이 중요합니다.
새로운 세대의 슈퍼 컴퓨팅
현재 슬롯 속성 모델은 부분적으로 관련된 기본 물리학에 대한 실제 데이터가 부족한 근사 및 단순화에 의존하지만, 지구상의 컴퓨터가 실제로 인프라 손상 평가를 수행하는 데 필요한 충실도에서 슬롯 시뮬레이션을 실행할 수있는 능력이 거의 없기 때문입니다.
McCallen과 그의 EQSIM 동료들은 Oak Ridge National Laboratory의 Summit SuperComputer와 Berkeley Lab의 Perlmutter Supercomputer를 사용하여 매우 대규모의 상세 모델을 개발했습니다. 또한 곧 Oak Ridge에서 새로 출시 된 Frontier Supercomputer 인 훨씬 더 유능한 플랫폼에서 작업을 시작할 것입니다.18) 초당 작업, 현재 세계에서 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터로 순위가 매겨졌습니다.
이러한 매우 빠른 기계를 사용하여 팀은 슬롯 박스 시스템 실험에서 얻은 슬롯 반응 및 슬롯 반응 및 슬롯 구조 상호 작용에 대한 새로운 통찰력과 정보를 기존 대규모 모델에 추가 할 수 있습니다. 파열-구조 모델링의 오랜 목표는 이제 계산 현실이되고 있습니다.태평양 슬롯 공학 연구(PEER) 센터의 Open-Access 시뮬레이션 데이터베이스. Peer는 UC Berkeley가 이끄는 성과 기반 슬롯 엔지니어링에 중점을 둔 다중 기관 연구 센터입니다.
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“버클리 랩과의 새로운 협력을 통해 우리는 지진 조사 분야와 인프라의 안전과 탄력성을 계속 이끌고 있습니다. "우리의 작업은 시설 안전에 대한 DOE의 관심사를 알릴 것이지만, 층류 슬롯 상자는 또한 광범위한 지진 안전 이해 관계자들에게도 이용할 수있을 것입니다. 이것은 교육, 연구 및 봉사 활동을 통해 더 나은 인류에 대한 토지 대학으로서의 대학의 사명에 해당합니다.".
네바다 대학교 인 Reno의 국제적으로 유명한 지진 공학 단지는 대형 구조물을위한 새로운 설계 및 재료에 대한 연구, 테스트 및 분석을 수행하여 궁극적으로 건물, 다리 및 고속도로를 더 안전하게 만드는 데 도움이됩니다. 이 슬롯 박스 시스템은 실험을위한 30,000 평방 피트의 공간이있는 4 개의 대규모 쉐이크 테이블의 단지 용량을 추가합니다.
슬롯 박스 프로젝트는 DOE의 환경, 건강, 안전 및 보안의 원자력 안전 연구 개발 프로그램 및 국가 핵 안보국 (National Nuclear Security Administration)에서 지원했습니다. EQSIM은 DOE Exascale Computing Project 내의 응용 프로그램 개발 프로젝트입니다.
참고 :이 이야기의 작가는 Mike Wolterbeek, 슬롯 대학교 커뮤니케이션 책임자, 리노 및 Aliyah Kovner, 과학 작가 및 팟 캐스트 프로듀서, Lawrence Berkeley National Laboratory입니다.
