Ein Massivholzturm wurde einem Rütteltest unterzogen, um seine seismische Widerstandsfähigkeit zu untersuchen

Jul 10, 2023

Am 9. Mai versammelten sich Dutzende Menschen, um zuzusehen, wie ein zehnstöckiger Turm im Nordosten von San Diego unter den Kräften aufeinanderfolgender simulierter Erdbeben erbebte und schwankte. Das Gebäude, ein experimenteller Nachbau eines Hochhauses aus massivem Holz, wurde auf dem Large High Performance Outdoor Shake Table an der UC San Diego errichtet. Der sogenannte Tisch, an dem das Gebäude festgeschraubt ist, ist eine 3 Fuß dicke, 25 x 40 Fuß große wabenförmige Stahlplatte, die an hydraulischen Antrieben montiert ist. Es bewegt sich mit sechs Freiheitsgraden, um Erdbeben anhand seismischer Aufzeichnungen genau zu simulieren. Beim Test an diesem Tag wurden Simulationen der schweren Erdbeben von 1994 in Northridge, Kalifornien (Stärke 6,7) und 1999 in Chi-Chi, Taiwan (Stärke 7,7) durchgeführt. Beide Male richtete sich das Gebäude nach einer beängstigenden Phase des Wackelns wieder in seine ursprüngliche Form und Position auf, ohne dass durch die Erschütterungen erkennbare Schäden entstanden waren.

Während der Tests erfassten neben Sichtprüfungen rund 750 Sensoren im gesamten Gebäude Daten. Die Tests waren ein bemerkenswerter Beweis für widerstandsfähiges Bauen und ein wichtiger Meilenstein für das Tall Wood Project, eine umfassende Zusammenarbeit unter der Schirmherrschaft der Natural Hazards Engineering Research Infrastructure (NHERI) der National Science Foundation.

Das NHERI Tall Wood Project, das die seismische Widerstandsfähigkeit von Holzhochhäusern untersucht, wird von Dr. Shiling Pei von der Colorado School of Mines geleitet und umfasst Forscher aus akademischen Einrichtungen auf der ganzen Welt und viele Industriepartner. Zu ihnen gehört das in Portland ansässige Unternehmen LEVER Architecture, dessen Rolle als Architekten des Projekts die intensive Beschäftigung des Unternehmens mit dem Massivholzbau fortsetzt. Das Testgebäude kann als Modifikation des ungebauten Framework-Projekts von LEVER angesehen werden, das 2015 mit dem US Tall Wood Building Prize ausgezeichnet wurde. Das Herzstück beider Entwürfe ist ein sogenanntes Rocking-Wall-System: durchsichtige Wände aus massivem Holz, die durch Pfosten verankert sind. gespannte Stangen oder Kabel, die durch ihre Mitte verlaufen. Thomas Robinson, Mitbegründer und Direktor von LEVER, erklärte das Konzept vor Ort: „Eine typische Steilwand ist an den beiden Ecken des Sockels verankert. Bei diesen Wänden sind nur die Kabel am Fundament verankert. Dadurch kann die gesamte Wand nach hinten schaukeln.“ hin und her, und dann zieht das Kabel es zurück in die Mitte.

Aufgrund des hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses von Holz besteht die Strukturstrategie hier nicht einfach darin, seismischen Kräften standzuhalten, sondern vielmehr darin, Mittel zu entwickeln, um sich mit dieser Kraft zu bewegen und sie über ein weniger massives Struktursystem abzuleiten. Die Idee ist, dass ein solches System bei einem Erdbeben nur minimale Schäden erleiden würde und sofort bewohnbar und schnell reparierbar wäre. Wie Robinson es ausdrückte: „Wir denken immer: ‚Was kann Holz potenziell leisten, was andere Materialien nicht so gut können?‘“

Mit der Elastizitätsstrategie der Bewegung im Spiel können verschiedene Arten von Massivholz – Brettsperrholz (CLT), Furnierschichtholz (VLT), Nagel-/Dübelschichtholz (NLT/DLT), Massensperrholzplatte (MPP), Brettschichtholz (Brettschichtholz) verwendet werden ) – werden im gesamten Turm verwendet, um die zu bewertenden Bedingungen zu maximieren. Der Entwurf umfasst auch eine Reihe nichttragender Systeme, die sich gemeinsam mit den schaukelnden Wänden bewegen sollen, darunter eine Brandschutztreppe, die Verwehungen, Dehnungsfugen und verschachtelte Ablenkkopfschienen an Innentrennwänden aufnimmt, sowie einzigartige Vorhangfassadensysteme mit Erweiterung -An den unteren Ebenen aller vier Ecken des Gebäudes hingen Verbindungsplatten.

Der Turm ist das höchste Gebäude in Originalgröße, das jemals auf einem Rütteltisch getestet wurde, eine Tatsache, die zeigt, wie ehrgeizig das Projekt ist. Während die durch das Tall Wood-Projekt bereits erbrachten Erkenntnisse und Daten wahrscheinlich die Sichtbarkeit und Umsetzung von widerstandsfähigem Massivholz verbessern werden, besteht das Ziel des Projektteams darin, das gewonnene Wissen zu kodifizieren. „Diese Arbeit ist im Gange“, erklärte Pei. „Wir versuchen, mit dem USDA, dem Forstdienst und Praktikern zusammenzuarbeiten, um den nächsten Schritt zu gehen und dies im nächsten Aktualisierungszyklus in unsere Bauvorschriften aufzunehmen. Hoffentlich haben wir ein Schaukelwandsystem in unserem.“ Code bis 2028.

Luke Studebaker ist ein in Los Angeles lebender Schriftsteller und Architekt.