Сеть инженерного моделирования землетрясений им. Джорджа Брауна-младшего (NEES) была создана Национальным научным фондом (NSF) для совершенствования методов проектирования и строительства инфраструктуры с целью предотвращения или минимизации ущерба во время землетрясения или цунами. Штаб-квартира NEES находилась в Университете Пердью в Уэст-Лафайет, штат Индиана, в рамках соглашения о сотрудничестве № CMMI-0927178, и действовала с 2009 по 2014 год. Миссия NEES заключается в ускорении улучшений в сейсмическом проектировании и производительности, выступая в качестве сотрудничества для открытия и инновации.
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 в бассейнах с волнами цунами и полевые исследования. Участвующие университеты включают: Корнельский 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 ; Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне ; Университет Миннесоты ; Университет Невады, Рино ; и Техасский университет в Остине .
Площадки с оборудованием (лаборатории) и центральное хранилище данных подключены к глобальному сообществу специалистов по сейсмологии через NEEShub [1], который работает на программном обеспечении HUBzero [2], разработанном в Университете Пердью специально для того, 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, поддержку пользователей, дистанционное присутствие, механизм загрузки и совместного использования ресурсов и статистику о пользователях. , и шаблоны 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 вычислительных и гибридных симуляций, которые могут объединять результаты нескольких распределенных экспериментов и связывать физические эксперименты с компьютерным моделированием, чтобы исследовать общую производительность системы. Киберинфраструктура поддерживает аналитическое моделирование с использованием программного обеспечения OpenSees . [4]
Эти ресурсы совместно обеспечивают средства для сотрудничества и открытия с целью улучшения сейсмического проектирования и производительности систем гражданской и механической инфраструктуры.
Киберинфраструктура
Киберинфраструктура - это инфраструктура, основанная на компьютерных сетях и программном обеспечении для конкретных приложений, инструментах и репозиториях данных, которые поддерживают исследования в определенной дисциплине. Термин «киберинфраструктура» был введен в обращение Национальным научным фондом .
Проекты
NEES Research 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 неструктурные системы, такие как потолки и облицовка. [7] Исследователи также изучают технологии рекультивации почв [8] для разжижаемых почв и собирают информацию о воздействиях цунами и характеристиках зданий после недавних землетрясений. Постоянно оборудованные полевые площадки, которыми управляет NEES @ UCSB, поддерживают полевые наблюдения за движениями грунта, деформациями грунта, реакцией порового давления и взаимодействием грунта, фундамента и конструкции. [9]
В рамках проекта NEESwood [10] исследовалось 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 вынужденных и окружающих вибрациях из четырехэтажного железобетонного (RC) здания, поврежденного в результате землетрясения в Нортридже в 1994 году. [11] Испытания на вибростоле для трубопроводных систем, закрепленных в полномасштабном семиэтажном здании, выполненные на большом высокоэффективном вибростоле на открытом воздухе в NEES @ UCSD, исследовали методы сейсмического проектирования для анкеров, скрепляющих неструктурные компоненты. [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 в себя географически распределенный научный опыт программы магистрантов (ЕЙ) для, [13] экспонатов музея, программу посла, учебные модули, [14] [15] и исследования на практику вебинара серии , направленной на информировании практикующих инженеров результатов Nees исследовать.
Сопутствующая киберинфраструктура обеспечивает основу, помогающую преподавателям обогатить свои учебные программы этими ресурсами. NEESacademy , [16] портал в NEEShub, предназначен для поддержки эффективной организации, оценок, реализации и распространения опыта обучения , связанный с сейсмической наукой и техникой. Одним из источников контента являются образовательные и информационные продукты, разработанные исследователями NEES, но каждый может внести свой вклад.
Исследования разжижения почвы
Сеть инженерного моделирования землетрясений им. Джорджа Э. Брауна-младшего ( NEES ) содержит 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 точки зрения 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]
Рекомендации
- ^ Хакер, TJ; Eigenmann, R .; Багчи, С .; Irfanoglu, A .; Pujol, S .; Catlin, A .; Ратье, Э. (2011). «Киберинфраструктура NEEShub для сейсмической инженерии». Вычислительная техника в науке и технике . 13 (4): 67–78. DOI : 10,1109 / MCSE.2011.70 .
- ^ 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. DOI : 10,1109 / MCSE.2010.41 .
- Перейти ↑ Browning, J., Pujol, S., Eigenmann R., and Ramirez, J. (2013). Базы данных NEEShub - быстрый доступ к конкретным данным, Concrete International , ACI, 35 (4), стр. 55–60.
- ^ Маккенна, Ф (2011). «OpenSees: платформа для инженерного моделирования землетрясений». Вычислительная техника в науке и технике . 13 (4): 58–66. DOI : 10,1109 / MCSE.2011.66 .
- ^ Noguez, C .; Саиди, М. (2012). "Исследование вибростола модели моста с четырьмя пролетами с использованием усовершенствованных материалов". J. Struct. Англ . 138 (2): 183–192. DOI : 10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0000457 .
- ^ Заги, AE; Maragakis, EM; Itani, A .; Гудвин, AE (2012). «Экспериментальные и аналитические исследования узлов трубопроводов больниц, подвергнутых сейсмической нагрузке». Спектры землетрясений . 28 (1): 367–384. DOI : 10.1193 / 1.3672911 .
- ^ Хатчинсон, ТС; Nastase, D .; Kuester, F .; Доерр, К. (2010). «Вибрационные исследования неструктурных элементов и систем в масштабном здании». Спектры землетрясений . 26 (2): 327–347. DOI : 10.1193 / 1.3372168 .
- ^ Howell, R .; Rathje, E .; Kamai, R .; Буланже Р. (2012). "Центрифужное моделирование сборных вертикальных дренажных систем для сжижения". J. Geotech. Geoenviron. Англ . 138 (3): 262–271. DOI : 10.1061 / (ASCE) GT.1943-5606.0000604 .
- ^ Steidl, J., Nigbor, RL, и Youd, TL (2008). Наблюдения за поведением почвы в естественных условиях и инфраструктурой взаимодействия почвы-основания-структуры-взаимодействия на постоянно оборудованных полевых участках сети инженерного моделирования землетрясений им. Джорджа Э. Брауна (NEES), 14-я Всемирная конференция по инженерии землетрясений , Пекин, http: // www .iitk.ac.in / nicee / wcee / article / 14_S16-01-014.PDF
- ^ NSF , Standing Strong, Тест NEESwood Capstone 2009, https://www.nsf.gov/news/newsmedia/neeswood/ .
- ^ Yu, E .; Скольник, Д .; Whang, DH; Уоллес, JW (2008). «Испытания на принудительную вибрацию четырехэтажного железобетонного здания с использованием мобильной полевой лаборатории nees @ UCLA» . Спектры землетрясений . 24 (4): 969–995. DOI : 10.1193 / 1.2991300 .
- ^ Hoehler, MS; Panagiotou, M .; Рестрепо, JI; Silva, JF; Флориани, Л .; Bourgund, U .; Гасснер, Х. (2009). «Характеристики подвесных труб и их креплений при испытании на вибростоле семиэтажного дома». Спектры землетрясений . 25 (1): 71–91. DOI : 10.1193 / 1.3046286 .
- ^ Anagnos, Т. Лайман-Холт, А., и Брофи, S. (2012). WIP: связывание географически распределенной программы REU с инструментами сетевого взаимодействия и совместной работы, 119-я ежегодная конференция ASEE , Сан-Антонио, Техас http://www.asee.org/public/conferences/8/papers/5585/view
- ^ Дойл, К. Ван Ден Einde, Л., французский, CW, Тремэйн, HA, и Брофи, SP (2013). Практические экспериментальные инструменты для ознакомления студентов с математическими, естественными и инженерными концепциями (от исследований до практики), 120-я конференция и выставка ASEE , Атланта, Джорджия, http://www.asee.org/public/conferences/ 20 / документы / 7191 / просмотреть
- Перейти ↑ Lyman-Holt, AL & Robichaux, LC (2013). Waves of Engineering: Использование мини-лотка для повышения инженерной грамотности, 120-я конференция и выставка ASEE , Атланта, Джорджия, http://www.asee.org/public/conferences/20/papers/6680/view
- ^ Брофи, S., Lambert, J., & Anagnos, T. (2011, октябрь). Работа в процессе - NEESacademy как интерактивный учебный курс для инженерного и научного образования по землетрясениям K-16. В Frontiers в образовании конференции (FIE) , 2011 (стр. СД1-1). IEEE. DOI : 10,1109 / FIE.2011.6143105
- ^ Центр геотехнического моделирования Калифорнийского университета в Дэвисе http://nees.ucdavis.edu/centrifuge.php
- ^ Центр инженерного моделирования землетрясений https://www.nees.rpi.edu/equipment/centrifuge/
Внешние ссылки
- Официальный сайт NEES
- Информационная веб-страница NEEScomm IT
- Канал NEES на YouTube
- Национальный фонд науки
- MUST-SIM Университет Иллинойса
- NEES в Корнельском университете
- NEES в университете Лихай
- NEES в Университете штата Орегон
- NEES в Политехническом институте Ренсселера
- NEES в Университете Буффало, SUNY
- NEES в Калифорнийском университете NEES, Беркли
- NEES в Калифорнийском университете в Дэвисе
- NEES в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе
- NEES в Калифорнийском университете в Сан-Диего
- NEES в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре
- NEES в Университете Миннесоты
- NEES в Университете Невады, Рино
- NEES в Техасском университете, Остин