Gesundheit

Neuen sensor erschüttern könnte Erdbeben Antwort Anstrengungen: die Verringerung der Zeit benötigt, um zu erklären, Gebäude betroffen durch Erdbeben sicher und sound

In der letzten Woche massive Süd-Kalifornien Erdbeben heruntergefahren Ridgecrest Regional Hospital während der 4. Juli Urlaub Wochenende, während die kleine Stadt Ridgecrest beurteilen die Schäden. Einen neuen optischen sensor entwickelt, der am Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), könnte beschleunigen die Zeit es braucht, um zu bewerten, ob wichtige Gebäude wie diese sind sicher, zu besetzen, kurz nach einem schweren Erdbeben.

Die Technologie -, die autonom erfasst und überträgt Daten mit der relativen Verschiebung zwischen zwei benachbarten Geschichten ein zittern Gebäude-ist in der Lage, zuverlässige Informationen über die Gebäude Schaden unmittelbar nach einem Erdbeben, und beschleunigen könnte Anstrengungen, um sicher zu beurteilen, zu reparieren und wieder zu besetzen Gebäuden nach einem Erdbeben.

Wissenschaftler und Ingenieure am Berkeley Lab, Lawrence Livermore National Laboratory und der University of Nevada-Reno begann zu design eine optische Methode zur Messung interstory drift innerhalb der Gebäude im Jahr 2015. Nach vier Jahren umfassender peer-review-Forschung und simulative Erprobung an der Universität von Nevada Erdbeben-Engineering-Labor, das die Diskreten Dioden-Positions-Sensor (VBS) eingesetzt werden, zum ersten mal in diesem Sommer in einem mehrstöckigen Gebäude am Berkeley Lab — die sitzt neben der Hayward Fault, der als einer der gefährlichsten Fehler, die in den Vereinigten Staaten.

„Bis jetzt gab es keine Möglichkeit zu genau und direkt Messen drift zwischen Gebäude Geschichten, die ein wichtiger parameter für die Beurteilung von Erdbeben fordern in einem Gebäude“, sagte David McCallen, leitende wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Energie-Geowissenschaften-Sparte bei Berkeley Lab und Mitglied der Fakultät an der Universität von Nevada, wer führt die Zusammenarbeit in der Forschung.

Das Debüt von VBS kommt, da die Regierungen auf jeder Ebene machen post-Erdbeben-Gebäude-Inspektion und Wiederbesetzung ein zentraler Schwerpunkt der response-Planung, und die hoch erwarteten nächsten generation von remote-Konnektivität-5G-wird Realität für eine schnelle Datenübertragung. „Wir freuen uns, dass diese sensor-Technologie ist jetzt bereit für Feldversuche in einer Zeit, in post-earthquake response-Strategien entwickelt haben, priorisieren Sie sicher, weiterhin den Aufbau, die Funktionalität und re-Belegung zusätzlich zu ‚Sicherheit,'“ McCallen sagte.

Die Optik macht einen Unterschied in der überwachung der seismischen strukturellen Gesundheit

Mess-Gebäude interstory drift wurde ein Faktor in die Bewertung von Gebäuden für post-Erdbeben-Schaden für einige Zeit, doch die Suche nach einer zuverlässigen Methode, das zu tun, so wurde voller Herausforderungen. Traditionell, Ingenieure montiert strong-motion Erdbeben Beschleunigungssensoren an ausgewählten Lagen um Daten zu sichern, auf dem hin-und her-und Seite-an-Seite Kraft auferlegt schütteln Gebäude. Aber die Verarbeitung, die Beschleunigung der Daten aus diesen Instrumenten zu erhalten, Gebäude drift Verschiebungen ist sehr anspruchsvoll, aufgrund der Häufigkeit, Einschränkungen der sensoren, vor allem, wenn Gebäude sind bleibende Verschiebungen im Zusammenhang mit Schäden. Noch schwieriger ist das empfangen von Daten schnell genug, um die entscheidungsndung auf Kontinuität der Maßnahmen und der Insassenschutz. Zusätzlich, da die typischen Gebäude Beschleunigungsmesser-basierte Messtechnik kann Recht kostspielig werden, Systeme in der Regel sehr spärlich mit Beschleunigungssensoren, die sich auf relativ wenige Gebäude.

VBS nutzt eine viel versprechende neue alternative für die direkte Messung von Gebäude interstory drift kombiniert die Laserstrahlen mit den optischen sensoren. Diese Technik dreht sich um die Projektion von Laserlicht über eine Geschichte, die Höhe zu spüren, die position des Lichts auf einen Detektor, die sich auf die angrenzenden Gebäude Etage direkt zu Messen strukturelle drift. Das tool, entwickelt an der Berkeley-Labor stützt sich auf die Verwendung einer laser-Lichtquelle und position sensitive detector. Unter Verwendung einer geometrischen Reihe von kleinen, preiswerten lichtempfindlichen Fotodioden, die der sensor ist in der Lage, sofort verfolgen Sie die position eines auftreffenden Laserstrahls.

„Frühere Generationen von VBS waren um einiges größer als das system, das wir jetzt einsetzen können“, sagt McCallen. „Basierend auf design Fortschritte und Erkenntnisse der sensor ist ein Viertel der Größe des original-sensor-design, sondern verfügt über 92 dioden, gestaffelt in einem rechteckigen array so, dass der Laserstrahl immer auf eine oder mehrere dioden.“

So weit, VBS hat entschieden, bis zu drei Runden der rigorosen experimentellen shake table testing.

„Die strengen Tests des VBS hat sich der angibt, wie die drift-Verschiebungen gemessen auf die drei Testumgebungen im Vergleich zu repräsentativen drifts erzielt werden könnten, die auf eine tatsächliche full-scale-Gebäude Durchlaufen starke schütteln ein Erdbeben“, McCallen, sagte.

Warum VBS ist für smart cities

Die bevölkerungsreichste Stadt betroffen von dem Erdbeben in Südkalifornien zu Beginn dieses Monats wurde Ridgecrest selbst, eine Stadt von 29.000, die sitzt im Epizentrum des magnitude 7.1 Erdbeben fand am 5. Juli. Obwohl dies eine kleine population center, die Gebäude Schaden-Schätzungen sind noch in der $100-Mio. – Bereich.

Wenn ein Erdbeben dieser Größenordnung waren zu schlagen, Los Angeles, 150 Meilen südlich von winzigen Ridgecrest, oder San Francisco, fast 400 Meilen nach Norden, buchstäblich Hunderte bis Tausende von Gebäuden auf dem Spiel steht für den Schaden. In diesem Szenario ist die Fähigkeit, zu Messen und display-Taste interstory drift-Informationen sofort nach einem Erdbeben würde liefern wichtige neue Daten für fundierte Entscheidungen über Bau-Belegung — gibt die Einsatzkräfte Informationen, um zu helfen, Ihre Bemühungen um die Evakuierung eines Gebäudes und Gemeinden das Potenzial zur Aufrechterhaltung des funktionellen Gebrauchs von wichtigen Einrichtungen wie Krankenhäuser.

Darüber hinaus das Verständnis eines Gebäudes drift-Profil ermöglicht eine schnelle Bestimmung der Gebäude Schaden Potenzial, wodurch der Bauaufsicht wissen, wo Sie nach möglichen Schäden. Dies wird eine wichtige Funktion im moving beyond zeitaufwendige und schwierige manuelle Kontrollen von Hunderten von Gebäuden, die nach dem nächsten großen städtischen Erdbeben.

McCallen festgestellt, „Die großen Erdbeben ereignete sich in Süd-Kalifornien in der vergangenen Woche dienen als Erinnerung an die Risiken im Zusammenhang mit der seismischen Aktivität in vielen Regionen der Vereinigten Staaten. Diese Ereignisse setzen ein Ausrufezeichen auf die Notwendigkeit für die weitere Gesellschaftliche Fokus auf Erdbeben-Bereitschaft und Belastbarkeit, einschließlich der Fähigkeit zu liefern, die sensoren und die Analyse von Daten, die schnell Messen Infrastruktur, Gesundheit und informieren die effektivste Antwort nach der nächsten großen Beben.“

Diese Forschung wurde finanziert durch das US Department of Energy ‚ s (DOE) Nuklearen Sicherheits-Forschung und Entwicklung (NSR&D) Programm verwaltet durch das Amt für Nukleare Sicherheit innerhalb der DOE Office of Environment, Health, Safety und Security. Ein Ziel der NSR&D-Programm ist der Aufbau einer dauerhaften Abteilungs-Engagement und die Fähigkeit, Sie zu nutzen NSR&D in der Vorbeugung und/oder Reduzierung der high consequence-low probability Gefahren und Risiken von DOE und NNSA nuklearen Einrichtungen, Vorgänge, die nukleare Sprengstoffe und ökologische Restaurierung Aktivitäten.