Durchführung seismischer Analysen von historischen Gebäuden

Für den Erhalt kulturell bedeutender Architektur in Erdbebenregionen ist ein tiefgreifendes Wissen darüber erforderlich, wie diese historischen Gebäude auf reale dynamische Erdbebenlasten reagieren. Erfahren Sie, wie die Universität Mariano Gálvez MTS-Technologie zur seismischen Simulation einsetzte, um an wertvolle experimentelle Daten zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des reichen architektonischen Erbes von Guatemala zu gelangen.

Bei Guatemalas erstem Umsetzungsprojekt des Sendai-Rahmenwerks für Katastrophenvorsorge untersuchten Forscher der Universität Mariano Gálvez die dynamische Reaktion der aus dem 16. Jahrhundert stammenden Kirche von San Raymundo auf starke Erdbebenlasten. Bei der Studie wurden experimentelle, mathematische und historische Daten verwendet. Die experimentelle Komponente umfasste eine maßstabsgetreue Lehmreplik der Kirche, die auf einem biaxialen seismischen Simulator von MTS errichtet wurde. Das mathematische Modell spiegelte die Abmessungen der originalgroßen Kirche mit den geometrischen und mechanischen Eigenschaften ihres Mauerwerks und des verwendeten Lehms. Zu den historischen Daten gehörte der dokumentierte Schaden, den die Kirche 1976 bei einem Erdbeben der Stärke 7,5 erlitten hatte. Das experimentelle und das mathematische Modell wurden einer Erdbebenstärke von 7,4, die im Jahr 2012 registriert wurde, ausgesetzt, und die Ergebnisse wurden dann analysiert und mit den tatsächlichen Schäden des Jahres 1976 verglichen.

Die Studie wurde vom Erdbebentechniklabor des Forschungsinstituts für Technik, Mathematik und Naturwissenschaften (in³) der Universität Mariano Gálvez von Guatemala durchgeführt. Die aus den Ergebnissen gewonnenen Erkenntnisse dienen der Validierung mathematischer Modelle sowie der Entwicklung von Strategien zur Bauwerksnachrüstung und fließen darüber hinaus in bewährte Praktiken für den Erhalt ähnlicher historischer Bauwerke ein.
Die experimentelle Kirche von San Raymundo wurde im Maßstab 1:8,75 unter Verwendung von 750 Frischlehmblöcken auf der Querachse gebaut. Der Prüfkörper wog 3,2 Tonnen und war 2,8 × 3,0 × 1,75 m groß.
Die Simulation wurde auf einem 3 × 3 Meter großen seismischen Simulator (Rütteltisch) von MTS durchgeführt. Dieser ist in der Lage, die Beschleunigung (9,8 m/s²), Geschwindigkeit (1 m/s) und Verschiebung (± 250 mm) zu liefern, die für eine realistische Simulation von Bodenbewegungen während eines Erdbebens benötigt werden.
Die Daten wurden mit einem Array von achtuniaxialen ES-U-Beschleunigungsmessern (1,25 mv/g) und drei induktiven 0-10-V-Sensoren von OMEGA, die mit einem MTS-Regler verbunden waren, erfasst. Ein triaxialer FBA-ES-T-Sensor war an der Tischbasis positioniert und mit dem Datenschreiber verbunden.
Das experimentelle und das mathematische Modell wurden einer Simulation des Erdbebens von San Marcos mit einer Stärke von 7,4 vom 7. November 2012 ausgesetzt. Das Epizentrum befand sich damals im Pazifik, 35 km südlich von Champerico in einer Tiefe von 24,1 km.
Der Schaden am experimentellen Modell war mit dem vergleichbar, den die echte Kirche im Jahr 1976 erlitt, und Störungen hervorrufende Frequenzen aus dem mathematischen Modell (5,86 Hz) konvergierten mit denen des experimentellen Modells (6,0 Hz).