Сеть для моделирования сейсмостойкости

Сеть Джорджа Э. Брауна-младшего по инженерному моделированию землетрясений (NEES) была создана Национальным научным фондом (NSF) для улучшения методов проектирования и строительства инфраструктуры с целью предотвращения или минимизации ущерба во время землетрясения или цунами. Его штаб-квартира находилась в Университете Пердью в Вест-Лафайете, штат Индиана, в рамках соглашения о сотрудничестве № CMMI-0927178, и оно действовало с 2009 по 2014 год. Миссия NEES состоит в том, чтобы ускорить улучшение сейсмического проектирования и производительности, выступая в качестве совместной лаборатории для открытий и инновации.

Описание

Сеть NEES включает 14 географически распределенных лабораторий совместного использования, которые поддерживают несколько типов экспериментальной работы: геотехнические исследования на центрифугах, испытания на вибростоле, крупномасштабные структурные испытания, эксперименты в бассейне волн цунами и полевые исследования. В число участвующих университетов входят: Корнелльский университет ; Университет Лихай ; Государственный университет Орегона ; Политехнический институт Ренсселера ; Университет Буффало, SUNY ; Калифорнийский университет в Беркли ; Калифорнийский университет в Дэвисе ; Калифорнийский университет, Лос-Анджелес ; Калифорнийский университет, Сан-Диего ; Калифорнийский университет, Санта-Барбара ; Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн ; Университет Миннесоты ; Университет Невады, Рино ; и Техасский университет в Остине .

Площадки оборудования (лаборатории) и центральное хранилище данных подключены к глобальному сообществу инженеров по землетрясениям через NEEShub. ^[1] который работает на базе HUBzero ^[2] программное обеспечение, разработанное в Университете Пердью специально для того, чтобы помочь научному сообществу обмениваться ресурсами и сотрудничать. Киберинфраструктура, подключенная через Интернет2, предоставляет инструменты интерактивного моделирования, зону разработки инструментов моделирования, курируемое центральное хранилище данных, базы данных, разработанные пользователями, ^[3] анимированные презентации, поддержка пользователей, телеприсутствие, механизм загрузки и обмена ресурсами и статистикой о пользователях, а также модели использования.

Это позволяет исследователям: безопасно хранить, систематизировать и обмениваться данными в рамках стандартизированной структуры в центральном месте, удаленно наблюдать и участвовать в экспериментах посредством использования синхронизированных данных и видео в реальном времени, сотрудничать с коллегами для облегчения планирования, выполнения и анализа. и публикацию исследовательских экспериментов, а также проведение вычислительного и гибридного моделирования, которое может объединить результаты нескольких распределенных экспериментов и связать физические эксперименты с компьютерным моделированием, чтобы обеспечить исследование общей производительности системы. Киберинфраструктура поддерживает аналитическое моделирование с использованием программного обеспечения OpenSees . ^[4]

Эти ресурсы совместно предоставляют средства для сотрудничества и открытий для улучшения сейсмического проектирования и производительности систем гражданской и механической инфраструктуры.

Киберинфраструктура

Киберинфраструктура — это инфраструктура, основанная на компьютерных сетях и специализированном программном обеспечении, инструментах и хранилищах данных, которые поддерживают исследования в определенной дисциплине. Термин «киберинфраструктура» был придуман Национальным научным фондом .

Проекты

Исследование NEES охватывает широкий спектр тем, включая характеристики существующего и нового строительства, системы рассеивания энергии и изоляции основания, инновационные материалы, ^[5] системы жизнеобеспечения, такие как трубопроводы, трубопроводы, ^[6] и мосты, а также ненесущие системы, такие как потолки и облицовка. ^[7] Исследователи также изучают технологии восстановления почв. ^[8] для разжижаемых грунтов, а также сбор информации о воздействии цунами и характеристиках зданий после недавних землетрясений. Постоянно оборудованные полевые площадки, управляемые NEES@UCSB, поддерживают полевые наблюдения за движениями грунта, деформациями грунта, реакцией порового давления и взаимодействием почвы, фундамента и конструкции. ^[9]

Проект NEESwood ^[10] исследовал проектирование малоэтажного и среднеэтажного деревянного каркасного строительства в сейсмических регионах. Мобильная полевая лаборатория NEES@UCLA, состоящая из больших мобильных вибростендов и развертываемых в полевых условиях контрольно-измерительных систем, использовалась для сбора данных о вынужденной и внешней вибрации в четырехэтажном железобетонном здании, поврежденном во время землетрясения в Нортридже в 1994 году. ^[11] Испытания на вибростенде трубопроводных систем, закрепленных в полномасштабном семиэтажном здании, проведенные на большом высокопроизводительном вибростоле для наружного применения в NEES@UCSD, исследовали методы сейсмического проектирования анкеров, крепящих ненесущие компоненты. ^[12]

Образование, информационно-просветительская работа и обучение

Сотрудничество NEES включает образовательные программы для достижения целей обучения и передачи технологий различным заинтересованным сторонам. Программы включают в себя географически распределенную программу «Исследовательский опыт для студентов» (REU), ^[13] музейные экспонаты, амбассадорская программа, учебные модули, ^[14]^[15] и серия вебинаров «Исследования и практика» , направленная на информирование практикующих инженеров о результатах исследований NEES.

Сопутствующая киберинфраструктура обеспечивает основу, помогающую преподавателям обогатить свою учебную программу этими ресурсами. НЭЭСакадемия , ^[16] Портал . в рамках NEEShub предназначен для поддержки эффективной организации, оценки, внедрения и распространения учебного опыта, связанного с наукой и инженерией о землетрясениях Одним из источников контента являются образовательные и информационно-просветительские продукты, разработанные исследователями NEES, но любой может внести свой вклад.

Исследование разжижения почвы

Сеть Джорджа Э. Брауна-младшего по инженерному моделированию землетрясений ( NEES ) располагает двумя геотехническими центрифугами для изучения поведения почвы. Центрифуга NEES в Калифорнийском университете в Дэвисе имеет радиус 9,1 м (до пола ковша), максимальную массу полезной нагрузки 4500 кг и доступную площадь ковша 4,0 м2. ^[17] Центрифуга способна развивать центробежное ускорение 75 g при эффективном радиусе 8,5 м. Емкость центрифуги, пересчитанная на максимальное ускорение, умноженное на максимальную полезную нагрузку, составляет 53 г x 4500 кг = 240 г-тонн. Центрифуга NEES в Центре инженерного моделирования землетрясений (CEES) Политехнического института Ренсселера имеет номинальный радиус 2,7 м, который представляет собой расстояние между центром полезной нагрузки и осью центрифуги. Пространство, доступное для полезной нагрузки, имеет глубину 1000 мм, ширину 1000 мм, высоту 800 мм и максимальную высоту 1200 мм. Диапазон характеристик составляет 160 г, 1,5 тонны и 150 г-тонн (произведение веса полезной нагрузки на г). ^[18]

Ссылки

^ Хакер, Ти Джей; Эйгенманн, Р.; Багчи, С.; Ирфаноглу, А.; Пуйоль, С.; Кэтлин, А.; Ратье, Э. (2011). «Киберинфраструктура NEEShub для сейсмической инженерии». Вычисления в науке и технике . 13 (4): 67–78. дои : 10.1109/MCSE.2011.70 . S2CID 22196398 .
^ МакЛеннан, М.; Кеннелл, Р. (2010). «HUBzero: платформа для распространения и сотрудничества в области вычислительной науки и техники». Вычисления в науке и технике . 12 (2): 48–52. дои : 10.1109/MCSE.2010.41 . S2CID 8352425 .
^ Браунинг Дж., Пужоль С., Эйгенманн Р. и Рамирес Дж. (2013). Базы данных NEEShub – Быстрый доступ к конкретным данным, Concrete International , ACI, 35(4), стр. 55–60.
^ Маккенна, Ф (2011). «OpenSees: Основа моделирования сейсмостойкости». Вычисления в науке и технике . 13 (4): 58–66. дои : 10.1109/MCSE.2011.66 . S2CID 15265104 .
^ Ногес, К.; Саиди, М. (2012). «Исследование модели четырехпролетного моста с использованием современных материалов на вибростоле». Дж. Структ. англ . 138 (2): 183–192. doi : 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000457 .
^ Заги, А.Е.; Марагакис, Э.М.; Итани, А.; Гудвин, А.Е. (2012). «Экспериментально-аналитические исследования узлов больничных трубопроводов, подвергающихся сейсмическим нагрузкам». Спектры землетрясений . 28 (1): 367–384. дои : 10.1193/1.3672911 . S2CID 109922292 .
^ Хатчинсон, Калифорния; Настасе, Д.; Кустер, Ф.; Дорр, К. (2010). «Исследование вибрации ненесущих компонентов и систем полномасштабного здания». Спектры землетрясений . 26 (2): 327–347. дои : 10.1193/1.3372168 . S2CID 111234460 .
^ Хауэлл, Р.; Ратье, Э.; Камай, Р.; Буланже, Р. (2012). «Моделирование центрифугами сборных вертикальных дренажей для восстановления после сжижения». Дж. Геотех. Геоокружение. англ . 138 (3): 262–271. дои : 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000604 .
^ Стейдл, Дж., Нигбор, Р.Л. и Юд, Т.Л. (2008). Наблюдения за поведением грунта на месте и инфраструктурой взаимодействия грунт-фундамент-структура в Сети Джорджа Э. Брауна-младшего для моделирования сейсмостойкости (NEES) на полевых площадках с постоянным оборудованием, 14-я Всемирная конференция по сейсмостойкому проектированию , Пекин, http://www .iitk.ac.in/nicee/wcee/article/14_S16-01-014.PDF
^ NSF , «Стойкость», «Испытание NEESwood Capstone 2009», https://www.nsf.gov/news/newsmedia/neeswood/ .
^ Ю, Э.; Скольник, Д.; Ванг, Д.Х.; Уоллес, JW (2008). «Принудительные вибрационные испытания четырехэтажного железобетонного здания с использованием мобильной полевой лаборатории nees@UCLA» . Спектры землетрясений . 24 (4): 969–995. дои : 10.1193/1.2991300 . S2CID 55020022 .
^ Хелер, М.С.; Панайоту, М.; Рестрепо, Дж.И.; Сильва, Дж. Ф.; Флориани, Л.; Бургунд, США; Гасснер, Х. (2009). «Работа подвесных труб и их креплений при испытаниях на вибростенде семиэтажного дома». Спектры землетрясений . 25 (1): 71–91. дои : 10.1193/1.3046286 . S2CID 109334926 .
^ Анагнос, Т. Лайман-Холт, А., и Брофи, С. (2012). НЗП: Связывание географически распределенной программы REU с сетевыми инструментами и инструментами для совместной работы, 119-я ежегодная конференция ASEE , Сан-Антонио, Техас http://www.asee.org/public/conferences/8/papers/5585/view
^ Дойл, К., Ван Ден Эйнде, Л., Френч, CW, Тремейн, HA, и Брофи, SP (2013). «Практические» экспериментальные инструменты для ознакомления учащихся K-16 с математическими, естественными и инженерными концепциями (от исследований к практике), 120-я конференция и выставка ASEE , Атланта, Джорджия, http://www.asee.org/public/conferences/ 20/papers/7191/просмотр
^ Лайман-Холт, AL и Робишо, LC (2013). «Волны инженерии: использование мини-волнового лотка для повышения инженерной грамотности», 120-я конференция и выставка ASEE , Атланта, Джорджия, http://www.asee.org/public/conferences/20/papers/6680/view
^ Брофи С., Ламберт Дж. и Анагнос Т. (октябрь 2011 г.). Работа в стадии разработки — NEESacademy как кибер-технология обучения инженерному и научному образованию при землетрясении K-16. Конференция « На границах в образовании» (FIE) , 2011 г. (стр. T1D-1). IEEE. два : 10.1109/FIE.2011.6143105
^ Центр геотехнического моделирования NEES Калифорнийского университета в Дэвисе http://nees.ucdavis.edu/centrifuge.php
^ Центр инженерного моделирования землетрясений https://www.nees.rpi.edu/equipment/centrifuge/

Внешние ссылки

[NEEShub-1] Хакер, Ти Джей; Эйгенманн, Р.; Багчи, С.; Ирфаноглу, А.; Пуйоль, С.; Кэтлин, А.; Ратье, Э. (2011). «Киберинфраструктура NEEShub для сейсмической инженерии». Вычисления в науке и технике . 13 (4): 67–78. дои : 10.1109/MCSE.2011.70 . S2CID 22196398 .

[HUBzero-2] МакЛеннан, М.; Кеннелл, Р. (2010). «HUBzero: платформа для распространения и сотрудничества в области вычислительной науки и техники». Вычисления в науке и технике . 12 (2): 48–52. дои : 10.1109/MCSE.2010.41 . S2CID 8352425 .

[database-3] Браунинг Дж., Пужоль С., Эйгенманн Р. и Рамирес Дж. (2013). Базы данных NEEShub – Быстрый доступ к конкретным данным, Concrete International , ACI, 35(4), стр. 55–60.

[OpenSees-4] Маккенна, Ф (2011). «OpenSees: Основа моделирования сейсмостойкости». Вычисления в науке и технике . 13 (4): 58–66. дои : 10.1109/MCSE.2011.66 . S2CID 15265104 .

[materials-5] Ногес, К.; Саиди, М. (2012). «Исследование модели четырехпролетного моста с использованием современных материалов на вибростоле». Дж. Структ. англ . 138 (2): 183–192. doi : 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000457 .

[piping-6] Заги, А.Е.; Марагакис, Э.М.; Итани, А.; Гудвин, А.Е. (2012). «Экспериментально-аналитические исследования узлов больничных трубопроводов, подвергающихся сейсмическим нагрузкам». Спектры землетрясений . 28 (1): 367–384. дои : 10.1193/1.3672911 . S2CID 109922292 .

[nonstruc2-7] Хатчинсон, Калифорния; Настасе, Д.; Кустер, Ф.; Дорр, К. (2010). «Исследование вибрации ненесущих компонентов и систем полномасштабного здания». Спектры землетрясений . 26 (2): 327–347. дои : 10.1193/1.3372168 . S2CID 111234460 .

[remediate-8] Хауэлл, Р.; Ратье, Э.; Камай, Р.; Буланже, Р. (2012). «Моделирование центрифугами сборных вертикальных дренажей для восстановления после сжижения». Дж. Геотех. Геоокружение. англ . 138 (3): 262–271. дои : 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000604 .

[field_sites-9] Стейдл, Дж., Нигбор, Р.Л. и Юд, Т.Л. (2008). Наблюдения за поведением грунта на месте и инфраструктурой взаимодействия грунт-фундамент-структура в Сети Джорджа Э. Брауна-младшего для моделирования сейсмостойкости (NEES) на полевых площадках с постоянным оборудованием, 14-я Всемирная конференция по сейсмостойкому проектированию , Пекин, http://www .iitk.ac.in/nicee/wcee/article/14_S16-01-014.PDF

[NEESwood-10] NSF , «Стойкость», «Испытание NEESwood Capstone 2009», https://www.nsf.gov/news/newsmedia/neeswood/ .

[Northridge-11] Ю, Э.; Скольник, Д.; Ванг, Д.Х.; Уоллес, JW (2008). «Принудительные вибрационные испытания четырехэтажного железобетонного здания с использованием мобильной полевой лаборатории nees@UCLA» . Спектры землетрясений . 24 (4): 969–995. дои : 10.1193/1.2991300 . S2CID 55020022 .

[nonstruc-12] Хелер, М.С.; Панайоту, М.; Рестрепо, Дж.И.; Сильва, Дж. Ф.; Флориани, Л.; Бургунд, США; Гасснер, Х. (2009). «Работа подвесных труб и их креплений при испытаниях на вибростенде семиэтажного дома». Спектры землетрясений . 25 (1): 71–91. дои : 10.1193/1.3046286 . S2CID 109334926 .

[NEESreu-13] Анагнос, Т. Лайман-Холт, А., и Брофи, С. (2012). НЗП: Связывание географически распределенной программы REU с сетевыми инструментами и инструментами для совместной работы, 119-я ежегодная конференция ASEE , Сан-Антонио, Техас http://www.asee.org/public/conferences/8/papers/5585/view

[shake_table-14] Дойл, К., Ван Ден Эйнде, Л., Френч, CW, Тремейн, HA, и Брофи, SP (2013). «Практические» экспериментальные инструменты для ознакомления учащихся K-16 с математическими, естественными и инженерными концепциями (от исследований к практике), 120-я конференция и выставка ASEE , Атланта, Джорджия, http://www.asee.org/public/conferences/ 20/papers/7191/просмотр

[mini_flume-15] Лайман-Холт, AL и Робишо, LC (2013). «Волны инженерии: использование мини-волнового лотка для повышения инженерной грамотности», 120-я конференция и выставка ASEE , Атланта, Джорджия, http://www.asee.org/public/conferences/20/papers/6680/view

[NEESacademy-16] Брофи С., Ламберт Дж. и Анагнос Т. (октябрь 2011 г.). Работа в стадии разработки — NEESacademy как кибер-технология обучения инженерному и научному образованию при землетрясении K-16. Конференция « На границах в образовании» (FIE) , 2011 г. (стр. T1D-1). IEEE. два : 10.1109/FIE.2011.6143105

[NEES@Davis-17] Центр геотехнического моделирования NEES Калифорнийского университета в Дэвисе http://nees.ucdavis.edu/centrifuge.php

[NEES@RPI-18] Центр инженерного моделирования землетрясений https://www.nees.rpi.edu/equipment/centrifuge/

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]