Aardbevingstafel



  • Geachte meneer/mevrouw,

    Voor ons profielwerkstuk doen wij onderzoek naar het bouwen van constructies die bestendig zijn tegen de krachten van natuurrampen. Eén van deze rampen is een aardbeving. Wij hebben vernomen dat het Science Centre beschikt over een zogeheten 'aardbevingstafel'. Er is misschien een mogelijkheid voor ons om deze aardbevingssimulator voor ons profielwerkstuk te gebruiken. Zou u ons de volgende informatie kunnen geven? Is de aardbevingstafel geschikt om materialen te laten breken, net zoals bij echte aardbevingen; we zijn niet op zoek naar de plek waar we een balk vast moeten maken, zodat het gebouw niet uit elkaar valt, maar we willen weten of een materiaal breekt tijdens de aardbeving en of dit te voorkomen is door een verbeterde constructie. Alvast bedankt voor de reactie (als die er komt).

    Met vriendelijke groet,
    Simon Agterhuis en Jeroen Bos
    (6vwo leerlingen Minkema College)



  • Ha Simone en Jeroen,

    Een reactie komt er zeker, ik help je graag uit de brand.

    Het klopt dat er een aardbevings[i]lab[/i] (geen tafel) aanwezig is op het Science Centre. Dit [i]lab[/i] houdt een schuivende vloer in die vrij te gebruiken is voor iedere bezoeker van het SC, dus ook voor jullie. Het betreft een vloer die op meerdere frequenties heen- en weer schuift. Er zijn materialen aanwezig als trekbanden, houten staven (kolommen), wanden en schijven. Hier kan een gebouw mee ontworpen worden en getest. Van breken is geen sprake, van instorten echter wel. Het wel of niet instorten van de constructie hangt sterk af van hoe je het ontwerp hebt gemaakt. Dat hangt af van jullie zelf dus.

    Hoe hadden jullie bedacht om een gebouw te laten [i]breken[/i]? Wat willen jullie aantonen?

    Gr.
    Noor



  • Hoi Noor,

    Onze hoofdvraag moet: "Hoe moeten de constructie van en het materiaalgebruik in een gebouw aangepast worden, zodat deze onder zware invloed van natuurkrachten (aardbeving, tsunami, orkaan) kunnen gedijen?" worden. Ons originele plan was om te bestuderen hoe materialen zich gedragen onder invloed van een kracht en daaruit af te leiden welk materiaal het meeste kans heeft om de ramp te kunnen weerstaan. Uit dit materiaal zou de constructie worden gemaakt, die het geschiktst is om de ramp te weerstaan. Uit deze link:

    http://christnerinc.com/uploads/wysiwyg/hcd-five-reasons-buildings-fail-during-earthquakes-jeff-white.pdf

    maken wij op dat ook materiaalkeuze ook een rol speelt. Bij een bepaalde kracht zal een materiaal breken. Als de constructie instort, ligt dat eraan dat de constructie niet goed ontworpen is. Als een deel van de constructie breekt, kunnen we aantonen dat een materiaal niet sterk genoeg is. Misschien is het mogelijk dat we de krachten waarbij het materiaal brak kunnen berekenen en zo een aanbeveling kunnen doen over de materiaalkeuze.

    We denken nu wel dat we de hoofdvraag moeten gaan aanpassen omdat hij te breed is. Het zou enorm veel werk worden om hem te kunnen beantwoorden. Als we de sterkte van een materiaal niet kunnen testen dan kunnen we het materiaalgedeelte van de hoofdvraag niet beantwoorden.

    Je zei dat de plaat op verschillende frequenties kan bewegen. De sterkte van een aardbeving wordt echter gemeten met de amplitude (of niet?). Is de sterkte van de beving dan in te stellen op de plaat?

    Dank je voor het helpen,
    Jeroen en Simon



  • Hoi Noor,

    Wij waren een week niet in staat om te antwoorden. Bedankt voor je reactie. Het is ons nu duidelijk dat onze hoofdvraag te breed is. We denken dat we dan gaan focussen op het veranderen van de constructie, aangezien materialen ons in het diepgaande opzicht minder interesseren. Bedankt voor de hulp!

    Groet,
    Simon en Jeroen



  • Ha Jeroen en Simon,

    Jullie geven zelf al aan dat de hoofdvraag vrij groot is en misschien wel te groot om goed te kunnen onderzoeken. Baken het inderdaad af, dat geeft rust en daarmee kunnen jullie chaos en onoverzichtelijkheid voorkomen. Hebben jullie het stappenplan al bekeken? Hier komt uit voort dat een gedegen hoofdvraag en bijbehorende deelvragen van groot belang zijn. Hebben jullie die al opgesteld? Daar volgt vanzelf een proef uit als het goed is.

    Dan de materialen waar jullie over spreken. Het is lastig te definieren of een materiaal, op zichzelf, sterk genoeg is. "Als een deel van de constructie breekt, kunnen we aantonen dat een materiaal niet sterk genoeg is"". Dat gaat niet op. Het gaat niet enkel om de materiaal[i]soort[/i] maar ook om de gedaante van het materiaal (een blok beton kent hele andere kwaliteiten dan een lange betonnen balk). Daarnaast is met name de [i]verbinding[/i] van belang. Een balk kan nog zo sterk zijn, als deze met enkele bouten is vastgedraaid kan dit nog steeds zwak.
    Hoe komen jullie op het onderwerp? Vinden jullie materialen interessanter? Dan kunnen jullie kiezen om betondrukproeven te gaan doen bijvoorbeeld. Vinden jullie aardbevingen toffer, focus je dan op de constructiewijze.

    De trilplaat in het SC is een zeer vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid. Dit filmpje laat de vloer zien. Er zijn drie standen, de precieze gegevens komen echter niet overeen met een specifieke aardbeving. De sterkte van de trilling verschilt.

    Komen jullie zo een stap verder?

    Denk aan de goede opbouw van je verslag. Het kost tijd maar zodra je een goede basis met hoofd- en deelvragen hebt opgesteld, kun je de rest als het goed is zo invullen.

    Succes.

    Noor



  • Succes jongens. Bij meer vragen hoor ik dat graag. Grt.

    Noor



  • Hoi Noor,

    We moeten ons experiment natuurlijk onderbouwen met theorie. We hebben alleen geen idee waar we moeten beginnen. Weet jij misschien welke wetten we zouden kunnen gebruiken?

    Simon en Jeroen



  • Hoi Noor,

    Aanstaande woensdag komen wij langs in het Science Centre. Daarnet lazen we echter dat er ook een "PWS Middag" is op donderdag. Die van ons onderwerp is echter al geweest, vorige week :(.
    Is het nou zo dat we er gewoon naar binnen kunnen lopen of moeten we een afspraak maken?

    Daarnaast zullen we even onze voortgang melden die we in de tussentijd hebben gemaakt.

    1. We weten hoe aardbevingen ontstaan
    2. We weten welke golven daarbij ontstaan
    3. We weten wat Forced en Free vibration zijn.
    4. We hebben bronnen gevonden om de krachten op verschillende delen van een constructie te berekenen bij een bepaalde verplaatsing in de grond

    Wat weten we nog niet?

    1. Hoe kan het dat een seismograaf alle golven tekent op een seismogram, terwijl de seismograaf iets tekent door een horizontale beweging van het papier. Dit zou toch moeten betekenen dat een seismograaf alleen de P-waves kan tekenen en niet de rest, zeker niet de Rayleigh en de Love golven?
    2. Wat is het verband tussen de amplitude van een golf en de verplaatsing die deze teweegbrengt in de aarde. En is het dan zo dat de aardbevingsvloer alleen een longitudinale golf simuleert of veroorzaken alle golven ook een horizontale beweging? (Hangt samen met vraag 1)
      3.Snelheid = frequentie keer golflengte. Als de snelheid van iedere P golf even groot is, dan zijn de golflengte en de frequentie constant. Betekent dit dan dat de P-golven op andere frequenties voorkomen dan de S-golven en de Surface golven, of dat elke golf alleen maar op eenzelfde frequentie voorkomt. Betekent dit daarnaast dan dat je de resonantie gewoon kan voorkomen door de natuurlijke frequentie gewoon niet hetzelfde te laten zijn als de frequentie van de golven, als de frequentie van alle golven toch al vaststaat? Komen de seismische golven dan voor op verschillende golflengtes?

    Als je ons zou kunnen helpen, heel erg bedankt!!!
    Groet,
    Jeroen en Simon



  • Ha Simon en Jeroen,

    Het is belangrijk om, wat betreft aardbevingen en het instorten van gebouwen ten gevolge hiervan, een onderscheid te maken in (i) liquefaction, waardoor de woning in zijn geheel de grond in zakt en (ii) een daadwerkelijke breuk in de constructie die tot instorten leidt.

    Focussen we op (ii) de instorting door breuk dan kan dit onder andere ontstaan zijn door hevig trillen; resonantie van het gebouw. Resonantie ontstaat doordat de eigenfrequentie van het gebouw overeenkomt met de frequentie van de aardbeving. Google hier maar eens op.

    De stijfheid van de constructie kan van invloed zijn. Een minder stijve constructie kan meebewegen zonder instorten, terwijl een stijve constructie bros breekt en direct zijn sterkte verliest. Wanneer krachten niet goed worden herleidt, kan dit tot instorten leiden. Bedenk dat de constructie voornamelijk is gedimensioneerd op verticale normaalkrachten, wanneer er horizontale versnellingen ontstaan, is een gebouw hier niet altijd bestand tegen.

    Let wel; jullie focussen nu op de hoogfrequente P- en S golftrillingen, terwijl deze over het algemeen minder effect hebben op hoogbouw dan de laagfrequente trillingen zoals Rayleigh- en Love golven.
    Daarbij is het misschien leuk om naar de BouwNormen te kijken. In Nederland zijn deze veel minder gefocused op aardbevingen zoals in Japan bijvoorbeeld wel sprake van is. Dit is nu langzamerhand aan het veranderen door de bevingen in Groningen.

    Succes.

    Grt.
    Noor



  • Hoi Noor,

    Ons experiment is kijken hoelang een constructie het volhoudt op de verschillende standen van de aardbevingsvloer. Onze hoofdvraag is geworden: Welke technieken kunnen we verwerken in een constructie van een gebouw om zo de krachten bij natuurrampen te kunnen weerstaan?

    Maar om te bepalen welke techniek er theoretisch het beste voor zou staan moeten we achterhalen hoe een aardbeving kracht uitoefent op een gebouw. We weten dat met de Schaal van Richter de energie van een aardbeving is te berekenen en dat er bepaalde soorten golven zijn. P-golven, S-golven etc., maar hoe laten deze golven een gebouw instorten?

    Groetjes,
    Simon en Jeroen



  • Ha Simon en Jeroen,

    Jullie spreken over een experiment? Welk experiment gaat het worden? En wat is jullie hoofdvraag uiteindelijk? Lees eens rond hier op het forum. Er zijn jullie al velen voorgegaan met een pws over constructies en/of aardbevingen.
    Nu heb ik te weinig informatie en kan ik jullie niet voldoende helpen.

    Grt.
    Noor



  • Hoi Noor,

    We komen direct om 10 uur. We wilden graag drie constructies testen. De afbeeldingen daarvan zullen we naar je mailen. De standaard constructie is een gebouw van 4 verdiepingen hoog. De drie technieken die we wilden proberen te testen zijn windverbanden, tuned mass damper en base isolation. Windverbanden zijn niet moeilijk te maken, en voor een tuned mass damper hebben we het idee om een gewicht in de bovenste verdieping te hangen, en die aan de vloer van die verdieping vast te maken, zodat als het gebouw beweegt, het contragewicht ook beweegt. Het contragewicht wordt dan tegengehouden doordat het vast zit. Deze techniek baseren we op dit mechanisme: https://nl.wikipedia.org/wiki/Gestemde_massademper.

    De base isolation techniek gaat dus echter problemen veroorzaken. Heb jij een idee hoe we deze techniek wel in de constructie kunnen verwerken, aangezien het drukveren idee niet gaat werken?

    We konden geen e-mailadres vinden bij je profiel. Waar moeten we de schematische afbeeldingen van de constructies heen sturen?

    Simon en Jeroen



  • Goedemorgen Jeroen en Simon,

    Ik zal direct naar het science centre mailen. Wanneer jullie zeggen dat je voor het scholierenlab komt, kun je zo door het museum naar het aardbevingslab lopen (hoe laat zijn jullie van plan te komen, dan kan ik dit doorgeven). Let wel; het is op de woensdagmiddagen kans op meer drukte, misschien kunnen jullie je trip in de ochtend plannen? Ik ben helaas op woensdag niet in Delft, dus kan ik jullie niet direct begeleiden.

    Om eerst te reageren op jullie laatste vraag; het is niet mogelijk iets op de vloer te plakken. Er liggen diverse funderingsopties, ik zou willen voor stellen deze te gebruiken. Bedenk je immers dat een gebouw in principe ook niet aan de grond geplakt zit.

    Hoe hebben jullie de proefopstelling nu opgesteld? Probeer een duo aan constructies te maken, waarbij steeds een onderdeel net anders is. Op deze manier kun je de constructies beter vergelijken. Maar eens zeer vaste verbindingen, leg wel/niet een zandzak bovenin of werk alleen met de staalkabeltjes.

    Ik hoor wel of het is gelukt, succes.

    Grt.
    Noor



  • Hoi Noor,

    We waren daarnet bezig met het bedenken van onze test constructies. Is het mogelijk om base isolation toe te passen in je constructie? Als de materialen er niet voor aanwezig zijn, dan willen we zelf wat veren meenemen. Mogen we die onder één van de vloeren plakken? En dat we ze dan daarna weer losmaken?



  • Hallo jongens,

    Is het gisteren gelukt met jullie proef?



  • Daarnaast heb je ons misschien niet helemaal begrepen. We willen de veren tussen het funderingstuk en het eerste gedeelte van het gebouw plakken. Dus niet direct op de vloer, maar ertussenin.



  • Oke, goed te horen. Succes!



  • Hoi Noor,

    Het ging op zich prima. We hebben behoorlijk wat constructies getest. Om de base isolation toch te kunnen testen, gaan we zelf misschien nog een simulator maken met een speakerconus.


Aanmelden om te reageren
 

Het lijkt erop dat je verbinding naar Forum verloren is gegaan, wacht even terwijl we de verbinding proberen te herstellen.