Сеть инженерного моделирования землетрясений - Network for Earthquake Engineering Simulation

Джордж Э. Браун младший Сеть инженерного моделирования землетрясений (NEES) был создан Национальный научный фонд (NSF) для улучшения проектирования и строительства инфраструктуры, чтобы предотвратить или минимизировать ущерб во время землетрясения или цунами. Его штаб-квартира находилась в Университет Пердью в Уэст-Лафайет, Индиана в рамках соглашения о сотрудничестве № CMMI-0927178, которое действовало с 2009 по 2014 год. Миссия NEES состоит в ускорении улучшений в сейсмическом проектировании и производительности, выступая в качестве сотрудничества для открытий и инноваций.

Описание

Сеть NEES включает 14 географически распределенных лабораторий общего пользования, которые поддерживают несколько типов экспериментальных работ: геотехнические исследования центрифуг, испытания на вибростолах, крупномасштабные структурные испытания, эксперименты с бассейнами с волнами цунами и полевые исследования. Участвующие университеты включают: Корнелл Университет; Лихайский университет;Государственный университет Орегона; Политехнический институт Ренсселера; Университет Буффало, SUNY; Калифорнийский университет в Беркли; Калифорнийский университет в Дэвисе; Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе; Калифорнийский университет в Сан-Диего; Калифорнийский университет в Санта-Барбаре; Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн; Университет Миннесоты; Университет Невады, Рино; и Техасский университет, Остин.

Размещение ветряной турбины на столе NEES @ UCSD.

Площадки с оборудованием (лаборатории) и центральное хранилище данных подключены к глобальному сообществу специалистов по сейсмостойкости через NEEShub,[1] который питается от HUBzero[2] программное обеспечение, разработанное в Университет Пердью специально, чтобы помочь научному сообществу обмениваться ресурсами и сотрудничать. Киберинфраструктура, подключенная через Интернет2, предоставляет интерактивные инструменты моделирования, область разработки инструментов моделирования, курируемое центральное хранилище данных, пользовательские базы данных,[3] анимированные презентации, поддержка пользователей, телеприсутствие, механизм загрузки и совместного использования ресурсов и статистики о пользователях и шаблонах использования.

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

Эти ресурсы совместно обеспечивают средства для сотрудничества и открытия с целью улучшения сейсмического проектирования и производительности систем гражданской и механической инфраструктуры.

Киберинфраструктура

Киберинфраструктура является инфраструктура на основе компьютерная сеть и специализированное программное обеспечение, инструменты и хранилища данных, которые поддерживают исследования в определенной дисциплине. Термин «киберинфраструктура» был придуман Национальный научный фонд.

Проекты

NEES Research охватывает широкий круг тем, включая характеристики существующих и новых конструкций, системы рассеивания энергии и изоляции основания, инновационные материалы,[5] системы жизнеобеспечения, такие как трубопроводы, трубопроводы,[6] и мосты, и неструктурные системы, такие как перекрытия и облицовка.[7] Исследователи также исследуют технологии рекультивации почв.[8] для разжижаемых почв и сбора информации о воздействиях 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 грунта, фундамента и конструкции.[9]

Проект NEESwood[10] исследовал проектирование мало- и среднеэтажных деревянных каркасных конструкций 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 окружающей вибрации от четырехэтажного железобетонного (RC) здания, поврежденного в результате землетрясения в Нортридже в 1994 году.[11] Испытания на вибростолах трубопроводных систем, закрепленных в полномасштабном семиэтажном здании, выполненные на большом высокоэффективном вибростоле на открытом воздухе в NEES @ UCSD, исследовали методы сейсмического проектирования анкеров для крепления неструктурных компонентов.[12]

Образование, информационно-пропагандистская деятельность и обучение

Сотрудничество NEES включает образовательные программы для достижения целей обучения и передачи технологий для различных заинтересованных сторон. Программы включают географически распределенную программу исследований для студентов (REU),[13] музейные экспонаты, амбассадорская программа, учебные модули,[14][15] и исследования на практике вебинар серия, направленная на информирование практикующих инженеров о результатах исследований NEES.

Сопутствующая киберинфраструктура обеспечивает основу, помогающую преподавателям обогатить свои учебные программы этими ресурсами. NEESacademy,[16] а портал в рамках NEEShub, он разработан для поддержки эффективной организации, оценки, внедрения и распространения опыта обучения, связанного с наукой о землетрясениях и проектированием. Одним из источников контента являются образовательные и информационные продукты, разработанные исследователями NEES, но каждый может внести свой вклад.

Исследования разжижения почвы

Сеть Джорджа Э. Брауна-младшего по инженерному моделированию землетрясений (NEES ) размещены две геотехнические центрифуги для изучения поведения почвы. Центрифуга NEES Калифорнийского университета 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 создавать центробежное ускорение 75g при эффективном радиусе 8,5 м. Емкость центрифуги с учетом максимального ускорения, умноженного 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. Доступное пространство для полезной нагрузки: глубина 1000 мм, ширина 1000 мм, высота 800 мм и максимальная высота 1200 мм. Диапазон рабочих характеристик составляет 160 г, 1,5 тонны и 150 г-тонн (произведение веса полезной нагрузки на г).[18]

использованная литература

  1. ^ Хакер, Т. Дж .; Eigenmann, R .; Багчи, С .; Ирфаноглу, А .; Pujol, S .; Catlin, A .; Ратье, Э. (2011). «Киберинфраструктура NEEShub для сейсмической инженерии». Вычислительная техника в науке и технике. 13 (4): 67–78. Дои:10.1109 / MCSE.2011.70.
  2. ^ McLennan, M .; Кеннелл, Р. (2010). «HUBzero: платформа для распространения и сотрудничества в области вычислительной науки и техники». Вычислительная техника в науке и технике. 12 (2): 48–52. Дои:10.1109 / MCSE.2010.41.
  3. ^ Браунинг, Дж., Пуйоль, С., Эйгенманн Р., Рамирес, Дж. (2013). Базы данных NEEShub - Быстрый доступ к конкретным данным, Concrete International, ACI, 35 (4), стр. 55–60
  4. ^ Маккенна, Ф (2011). «OpenSees: платформа для инженерного моделирования землетрясений». Вычислительная техника в науке и технике. 13 (4): 58–66. Дои:10.1109 / MCSE.2011.66.
  5. ^ Noguez, C .; Саиди, М. (2012). "Исследование вибростола модели моста с четырьмя пролетами с использованием передовых материалов". J. Struct. Англ.. 138 (2): 183–192. Дои:10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0000457.
  6. ^ Zaghi, A.E .; Maragakis, E.M .; Itani, A .; Гудвин, А. Э. (2012). «Экспериментальные и аналитические исследования трубопроводов больниц, подвергнутых сейсмической нагрузке». Спектры землетрясений. 28 (1): 367–384. Дои:10.1193/1.3672911.
  7. ^ Hutchinson, T. C .; Nastase, D .; Kuester, F .; Доерр, К. (2010). «Вибрационные исследования неструктурных элементов и систем в масштабном здании». Спектры землетрясений. 26 (2): 327–347. Дои:10.1193/1.3372168.
  8. ^ Howell, R .; Rathje, E .; Kamai, R .; Буланже, Р. (2012). "Центрифужное моделирование сборных вертикальных водостоков для сжижения". J. Geotech. Geoenviron. Англ.. 138 (3): 262–271. Дои:10.1061 / (ASCE) GT.1943-5606.0000604.
  9. ^ Стейдл Дж., Нигбор Р.Л. и Юд, Т. (2008). Наблюдения за поведением почвы в естественных условиях и инфраструктурой взаимодействия почвы-основания-структуры-взаимодействия на постоянно оборудованных полевых участках сети Джорджа Э. Брауна-младшего для инженерного моделирования землетрясений (NEES), 14-я Всемирная конференция по сейсмостойкости, Пекин, http://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/14_S16-01-014.PDF
  10. ^ NSF, Стоять стойко, Тест NEESwood Capstone 2009, https://www.nsf.gov/news/newsmedia/neeswood/.
  11. ^ Yu, E .; Скольник, Д .; Whang, D. H .; Уоллес, Дж. У. (2008). «Испытание принудительной вибрации четырехэтажного железобетонного здания с использованием мобильной полевой лаборатории nees @ UCLA». Спектры землетрясений. 24 (4): 969–995. Дои:10.1193/1.2991300.
  12. ^ Hoehler, M. S .; Panagiotou, M .; Restrepo, J. I .; Silva, J. F .; Флориани, Л .; Bourgund, U .; Гасснер, Х. (2009). «Характеристики подвесных труб и их анкеров при испытании на вибростоле семиэтажного дома». Спектры землетрясений. 25 (1): 71–91. Дои:10.1193/1.3046286.
  13. ^ Анагнос, Т. Лайман-Холт, А., и Брофи, С. (2012). WIP: соединение географически распределенной программы REU с инструментами для работы в сети и совместной работы, 119-я ежегодная конференция ASEE, Сан-Антонио, Техас http://www.asee.org/public/conferences/8/papers/5585/view
  14. ^ Дойл, К., Ван ден Эйнде, Л., Френч, К. В., Тремейн, Х. А., и Брофи, С. П. (2013). Практические экспериментальные инструменты для ознакомления учащихся средней школы 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/view
  15. ^ Лайман-Холт, А. Л. и Робишо, Л. К. (2013). Waves of Engineering: использование мини-водостока для повышения инженерной грамотности,120-я конференция и выставка ASEE, Атланта, Джорджия, http://www.asee.org/public/conferences/20/papers/6680/view
  16. ^ Брофи, С., Ламберт, Дж., И Анагнос, Т. (2011, октябрь). Работа в процессе - NEESacademy как интерактивный учебный курс для инженерного и научного образования по землетрясениям K-16. В Конференция Frontiers in Education (FIE), 2011 (стр. T1D-1). IEEE. Дои:10.1109 / FIE.2011.6143105
  17. ^ Центр геотехнического моделирования UC Davis NEES http://nees.ucdavis.edu/centrifuge.php
  18. ^ Центр инженерного моделирования землетрясений https://www.nees.rpi.edu/equipment/centrifuge/

внешние ссылки