MX2014006475A - Barrera a prueba de terremoto usando cilindros resonantes enterrados. - Google Patents

Abstract

Se describe una barrera a prueba de terremoto para proteger un edificio contra un terremoto, y más particularmente, una barrera a prueba de terremoto usando los cilindros resonantes enterrados capaces de debilitar las ondas sísmicas fuera de un edificio, en lugar de instalar un aparato a prueba de terremoto en un edificio. De acuerdo con la barrera a prueba de terremoto usando los cilindros resonantes enterrados, los edificios no se protegen independientemente, pero se protege una sección más allá de la barrera a prueba de terremoto. De tal modo, la magnitud de un terremoto se puede reducir a un nivel deseado sin alterar el edificio.

Description

BARRERA A PRUEBA DE TERREMOTO USANDO CILINDROS RESONANTES ENTERRADOS Campo de la Invención La presente invención se relaciona, en general, con un aparato a prueba de terremoto para proteger un edificio contra un terremoto, y más particularmente, a la tecnología para proteger un edificio más allá de una barrera a prueba de terremoto o de una zona de sombra sísmica que detenga las ondas sísmicas que se propagan al enterrar una pluralidad de cilindros resonantes fuera del edificio para que funcionen como la barrera a prueba de terremoto o la zona de sombra sísmica, en vez de instalar un aparato a prueba de terremoto en el mismo edificio.

Antecedentes de la Invención Un terremoto es uno de los desastres naturales comunes inevitables, y es una gran amenaza a la propiedad, y principalmente, para los habitantes que viven dentro o cerca de las zonas del terremoto. Para minimizar el daño causado por los terremotos, se han hecho muchos estudios en diseños a prueba de terremoto para edificios que incluyen sistemas de alarma que anticipen el terremoto. Por lo tanto, los habitantes que viven en o cerca de las zonas del terremoto se protegen de forma considerable y eficientemente contra los terremotos.

Sin embargo, debido a los terremotos, decenas de miles a cientos de miles de gente aún mueren o se lastiman alrededor del mundo cada año. Un terremoto, el cual ocurrió recientemente el 11 de marzo de 2011, en la costa este de Sendai, Honshu, Japón, muestra que, no importa que tan bien este diseñado a prueba de terremoto, un edificio nunca puede estar completamente seguro de los peligros de un terremoto.

Los métodos de construcción a prueba de terremoto han empleado generalmente técnicas a prueba de terremoto como la resistencia a la vibración, aislamiento de la vibración, amortiguamiento de la vibración, etcétera, para el mismo edificio inicialmente cuando el edificio se construye. Sin embargo, estos métodos de construcción a prueba de terremoto deberán proporcionarse independientemente a cada edificio, y por esta razón son muy costosos.

Por lo tanto, se deberá proporcionar un método separado capaz de proteger edificios en un grupo o mejorando significativamente la protección a prueba de terremoto incluso para los edificios previamente construidos.

La presente invención se dirige a un método para reducir el daño de un terremoto, el cual se basa en un nuevo diseño totalmente diferente de un diseño a prueba de terremoto tradicional existente. Los métodos existentes son un punto de protección para proteger independientemente cada edificio después de que las ondas sísmicas llegan al edificio, mientras el método de la presente invención es un método de protección del área que interrumpe previamente las ondas sísmicas y que protege un área antes de que las ondas sísmicas alcancen un edificio o edificios. Con este fin, los cilindros resonantes que corresponden a las frecuencias de onda sísmicas se entierran en las trayectorias de la onda sísmica. La estructura absorbe ondas sísmicas cuando las ondas sísmicas pasan a través de los cilindros resonantes, y evita que las ondas sísmicas fuertes alcancen el edificio. Este efecto de la presente invención es para usar un principio de metamateriales acústicos que recientemente se han estudiado activamente en círculos académicos.

Las ondas sísmicas son básicamente una clase de onda acústica. Después de que todas las ondas acústicas pasan a través de los cilindros resonantes, las ondas cerca de una frecuencia resonante se absorben, y se ubican para pasar a través de las estructuras. Este principio proviene de los metamateriales acústicos. Sin embargo, no existe hasta ahora un ejemplo para aplicar el principio del metamaterial acústico a una técnica para prevenir el daño en un terremoto.

Problema Técnico El diseño a prueba de terremoto existente protege el mismo edificio. El diseño se asocia a una estructura básica del edificio, y, por lo tanto, se incurren en muchos costos en la aplicación de un diseño a prueba de terremoto a un edificio previamente construido para aumentar su resistencia al terremoto. Especialmente, una vez que existen los edificios como una estación de energía atómica o una estructura de acero que está completa y en operación, es difícil cambiar el diseño a prueba de terremoto para aumentar su resistencia al terremoto.

Por consiguiente, la presente invención se ha hecho manteniendo en mente los problemas antes mencionados que ocurren en relación a la técnica, y en la cual se desea instalar una barrera a prueba de vibración de tal manera que los cilindros resonantes se entierren alrededor del edificio, y protejan colectivamente todos los edificios alrededor de los cuales la barrera a prueba de terremoto capaz de debilitar las ondas sísmicas está enterrada antes de que las ondas sísmicas alcancen los edificios.

Solución Técnica La presente invención proporciona una barrera a prueba de terremoto 150 formada al enterrar y al apilar una pluralidad de cilindros resonantes 100 bajo tierra, en la cual cada cilindro resonante se une para formar una cavidad interna mediante las partes de la barrera plana 1 y una parte de barrera curvada 2, y por lo menos una de la parte de barrera plana y de la parte de barrera curvada tiene por lo menos una parte pasante 10 que comunica con la cavidad desde un exterior de las misma. Una forma de barrera a prueba de terremoto puede ser una forma circular, una forma semicircular, una forma de barra, o similares, y se ajusta a un área que se protegerá.

El cilindro resonante incorpora un condensador inductor oscilador (LC, por sus siglas en inglés) de ingeniería eléctrica en esa ingeniería mecánica. La energía de las ondas sísmicas viaja a través de los cilindros resonantes, y se convierte en sonido y en energía térmica. Por lo tanto, la amplitud de las ondas sísmicas abruptamente se reduce exponencialmente mientras las ondas sísmicas pasan a través de la pluralidad de cilindros resonantes.

Mientras una anchura de una barrera sísmica aumenta, un efecto de reducción de amplitud de las ondas sísmicas aumenta. Cuando la magnitud de las ondas sísmicas se debe ajustar a 3 en base de una escala de Richter, la anchura de la barrera sísmica deberá ser similar a una longitud de onda de las ondas sísmicas como en la ecuación 10. La longitud de onda de las ondas sísmicas no es constante, sino se puede aproximar generalmente a 100 m.

El número de cilindros resonantes se determina de acuerdo con una longitud de la barrera sísmica. Según se muestra en la figura 8, un fenómeno de difracción en el cual las ondas sísmicas se doblan en un extremo de la barrera sísmica ocurre. Como tal, cuando la longitud de la barrera sísmica deberá incluso ser más larga que la longitud de onda de las ondas sísmicas, el área que se protegerá se ensancha.

Los cilindros resonantes 100 pueden tener una forma cilindrica, una forma hexaédrica, una forma octaédrica, o una forma esférica. Una frecuencia resonante del cilindro resonante se ajusta a aquella de las ondas sísmicas, y se determina por tres factores, es decir, un volumen interno del cilindro resonante, un área de la parte pasante de una entrada del cilindro resonante, y una longitud de las partes pasantes, sin importar la forma del cilindro resonante. Mientras el área de la entrada se vuelve más grande, el volumen interno se vuelve más pequeño, y la longitud de la parte pasante se vuelve más corta, se aisla a una frecuencia alta. Cuando existe una pluralidad de partes pasantes, el cilindro resonante sigue una combinación de conexiones en serie y paralelas de un circuito eléctrico.

Cuando los cilindros resonantes se entierran y se apilan de cuatro en cuatro como en las figuras 5 y 6, el espacio vacío interno sirve como un condensador, y, por lo tanto, se deberá vaciar, no obstante, la forma del cilindro resonante. Las partes pasantes de cada cilindro resonante se perforan hacia el espacio vacío, y, por lo tanto, los cilindros resonantes se interconectan mediante las partes pasantes.

Puesto que las ondas sísmicas son ondas mezcladas con varias frecuencias, la pluralidad de cilindros resonantes que tienen diferentes frecuencias resonantes se mezcla y se apilan de modo que las partes pasantes de las mismas se interconectan como si los elementos de un circuito eléctrico estén conectados en direcciones verticales y horizontales.

Considerando que cinco porciones pasantes tienen un diámetro de aproximadamente 50 cm se perforan en el cilindro resonante que tiene un espesor de aproximadamente 30 cm, un volumen de un cilindro resonante 100 puede tener un intervalo de 1.0 a 100 m3 de acuerdo con la longitud de onda de las ondas sísmicas.

Los cilindros resonantes 100 se pueden enterrar dentro de una intervalo de 1 a 100 m, los cuales están a una profundidad del cimiento o de la frecuencia de las ondas sísmicas, bajo tierra desde una altura de un cilindro resonante.

Efectos Ventajosos De acuerdo con la barrera a prueba de terremoto que usa los cilindros resonantes enterrados, los edificios no están protegidos independientemente, sino la barrera a prueba de terremoto se instala en una trayectoria prevista de las ondas sísmicas para aislar las ondas sísmicas. Como tal, una sección se protege en bloque. La fuerza de un terremoto transmitido a un edificio se puede reducir a un nivel deseado al ajustar el índice de refracción y la anchura de la barrera a prueba de terremoto.

Diferente al cambio en el diseño del mismo edificio, la barrera a prueba de terremoto se instala alrededor del edificio. De tal modo, antes de que las ondas sísmicas lleguen al edificio, las ondas sísmicas se debilitan. Como tal, la barrera a prueba de terremoto se puede aplicar efectivamente a un edificio previamente construido. Por lo tanto, no se requiere tomar la medida de cambiar un diseño a prueba de terremoto del mismo edificio.

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 muestra una estructura de un cilindro resonante usado para una prueba que realiza un módulo efectivo negativo, donde un módulo es un módulo de corte en las dos dimensiones y un módulo masivo en las tres dimensiones, y los módulos de corte y masivos son idénticos entre sí en que ellos se vuelven negativos cuando ocurre la resonancia.

La figura 2 es una gráfica que muestra en que región una parte de número real (línea sólida) del módulo elástico Geff(w) se cambia a negativo de acuerdo con una frecuencia (w) cuando las ondas sonoras viajan a través del cilindro resonante, donde una parte del número imaginario (línea punteada) se vuelve negativa en esta región, y se absorbe la energía.

La figura 3 es una vista esquemática que muestra una forma de un cilindro resonante cilindrico que tiene partes pasantes en los lados superiores y en los lados inferiores de acuerdo con la presente invención, donde una frecuencia resonante se puede ajustar cuando el número de partes pasantes se ajusta.

La figura 4 es una vista superior esquemática que muestra que una pluralidad de cilindros resonantes cilindricos usados para construir la barrera a prueba de terremoto de acuerdo con la presente invención está en contacto entre sí en una dirección horizontal, donde un espacio interno de cada cilindro resonante sirve como un condensador, y una de cuatro partes pasantes laterales de cada cilindro resonante se abre al espacio interno.

La figura 5 es una vista superior esquemática que muestra aquellos cilindros resonantes hexaédricos usados para construir la barrera a prueba de terremoto que usan los cilindros resonantes enterrados de acuerdo con la presente invención que se conectan en una dirección horizontal, donde un interior de cada cilindro resonante se vacía para servir como un condensador, y una entrada de un lateral de la parte pasante de cada cilindro resonante está abierta al espacio interno.

La figura 6 muestra un arreglo cuando la barrera a prueba de terremoto instalada que usa los cilindros resonantes enterrados de acuerdo con la presente invención se ve en una sección transversal bajo la tierra, donde Zc está a una profundidad de la barrera a prueba de terremoto y por lo menos corresponde a una profundidad de trabajo de asentamiento, y Xc está a una anchura de la barrera a prueba de terremoto, y, por lo tanto, cuanto más ancha es la anchura de la barrera a prueba de terremoto, más baja es la magnitud de las ondas sísmicas.

La figura 7 muestra que la barrera a prueba de terremoto que usa los cilindros resonantes enterrados de acuerdo con la presente invención se instala bajo la tierra para unir una circunferencia de un edificio.

La figura 8 muestra un área protegida cuando una barrera a prueba de terremoto en forma de barra usa los cilindros resonantes enterrados de acuerdo con la presente invención se ven desde la parte superior, donde un borde del área protegida es una región cuya parte de las ondas sísmicas penetra debido a un fenómeno de remolino, y el área protegida se protege únicamente en parte.

Breve Descripción de la Invención A continuación en la presente, se describirán detalladamente las modalidades preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos anexados. Sin embargo, las siguientes modalidades se proporcionan para permitir que los expertos en la técnica entiendan suficientemente la presente invención, y se pueden modificar de varias formas. El alcance de la presente invención no se limita a las modalidades descritas en la presente. A través de los dibujos, los mismos números de referencia se usan para referirse a las mismas o partes similares.

Las ondas sísmicas son una clase de onda acústica, y se componen de una onda primaria (p) y de una onda secundaria (s) que son ondas de cuerpo y una onda Raleigh (R) y una onda Love (L) que son ondas superficiales. Adicionalmente varias longitudes de onda de las ondas no se mezclan uniformemente. Entre estas ondas, la onda R y la onda L dañan a los edificios.

La razón de que la onda R y de la onda L sean llamadas ondas superficiales es que estas ondas existen únicamente a una profundidad correspondiente a aproximadamente una longitud de onda desde la superficie, y abruptamente disminuye de forma exponencial cuando excede la profundidad que corresponde a aproximadamente la longitud de onda. Las ondas superficiales tienen una velocidad mucho más lenta que las ondas de cuerpo, son menos uniformes que las ondas de cuerpo, y tienen una velocidad de aproximadamente 1 a 3 km/seg, una frecuencia de 30 Hz o de menos, y una longitud de onda de 100 m o menos. Por lo tanto, las ondas superficiales casi se desechan a una profundidad de 150 m o más 1.5 veces la longitud de onda.

Todas las ondas acústicas tienen una velocidad determinada por una relación de los módulos de densidad y del elástico. El módulo elástico se clasificó en tres tipos de acuerdo con una dimensión aplicada, es decir, módulo de Young aplicado a una dimensión, módulo de corte aplicado a dos dimensiones y módulo masivo aplicado a tres dimensiones. El módulo de corte se puede tratar como un caso especial en el cual un plano se fija en el módulo masivo. Las ondas superficiales son dos ondas dimensionales desde el punto de vista macroscópico, y tres ondas tridimensionales desde el punto de vista microscópico.

La velocidad de todas las ondas acústicas se determina como densidad p y el módulo elástico G de un medio mediante la ecuación 1. Cuando la onda acústica pasa a través de un cilindro resonante, las ondas no se propaga en una región de frecuencia especificada que corresponde a la cercanía de una región de frecuencia del cilindro resonante, y la razón es como sigue.

Generalmente, cuando una presión se aplica a un objeto, el objeto se comprime. La capacidad de resistencia de compresión es del módulo elástico. Puesto que se reduce un volumen cuando se aplica la presión, el módulo elástico comúnmente es positivo. Si el volumen más bien se expande contra una presión externa, el módulo elástico se vuelve negativo. Cuando la onda aplica la presión para ventilar dentro del cilindro resonante, las ondas dentro del cilindro resonante se traslapan entre sí, y ocurre una interferencia constructiva para producir un efecto en el cual un volumen del aire dentro del cilindro resonante más bien se amplía. Una región de frecuencia dentro de la cual el módulo elástico se vuelve negativo es una región de una frecuencia resonante como en la ecuación 4 a una frecuencia ligeramente más alta que la frecuencia resonante.

Cuando el módulo elástico se vuelve negativo debido a la resonancia, una velocidad de la onda se vuelve en un número imaginario de acuerdo con la ecuación 1. Cuando la velocidad de la onda se vuelve en número imaginario, un índice de refracción n y un vector de onda también se vuelven números imaginarios como en la ecuación 5 y 6, y, por lo tanto, la amplitud de la onda se reduce exponencialmente. Esto es igual al principio en el cual, cuando se aplica una presión de aire a un instrumento de viento a través de una boquilla, la resonancia ocurre dentro del instrumento de viento, y la energía de presión se convierte en energía sonora. Cuando la amplitud de la onda se reduce exponencialmente, la onda da lugar a la desaparición sin la propagación.

Esto será descrito matemáticamente nuevamente a continuación. La velocidad de las ondas sísmicas se determina como una relación de raíz cuadrada de la densidad p y el módulo elástico G del promedio mediante la ecuación 1.

Ecuación 1 v = v7 Glp Cuando el módulo elástico G se vuelve negativo, la velocidad v se vuelve el número imaginario. El índice de refracción n es proporcional a un recíproco de la velocidad que se vuelve el número imaginario de acuerdo con la ecuación 2.

Ecuación 2 c n~— v En la ecuación 2, n indica el índice de refracción, y c indica la velocidad de fondo de la onda acústica. Cuando el módulo elástico G se vuelve negativo, el índice de refracción n y el vector de la onda se vuelve el número imaginario, y se extingue la onda. Una cantidad física de este número imaginario es un concepto del metamaterial. El metamaterial se refiere a un material que tiene respuesta de un material electromagnético o acústico que no se observa previamente o que es difícil de ser observado por los materiales tradicionales.

La figura 1 muestra una estructura del cilindro resonante que alcanza el éxito en la prueba que realiza el módulo elástico negativo y un circuito LC que corresponde a la estructura.

La estructura del cilindro resonante 100 que tiene el módulo elástico negativo que tiene un cuerpo cuyos planos se sellan, y una parte pasante 10 se forma en un plano del cuerpo. Si existe una pluralidad de piezas pasantes, las partes pasantes siguen una combinación de series y conexiones paralelas.

Cuando la presión de la onda acústica pasa a través de la parte pasante 10 se acumula en una cavidad 30, y la resonancia ocurre, una presión de aire causada por la onda acústica se amplía, y el módulo elástico se vuelve negativo. Éste es el principio del metamaterial acústico.

La figura 2 es una gráfica para la ecuación 3 en la cual, cuando una pluralidad de cilindros resonantes se acoplan en serie, una frecuencia w se fija como una variable independiente, y una parte del número real (línea sólida) y una parte del número imaginario (línea punteada) del módulo elástico se fijan como variables dependientes. La gráfica muestra cómo el módulo elástico Getf de un material se cambia de acuerdo con una frecuencia w.

Ecuación 3 En la ecuación 3, F es el factor geométrico que se determina experimentalmente de acuerdo con cómo combinar los cilindros resonantes, es decir, un intervalo entre los cilindros resonantes o la distribución de los cilindros resonantes, y G es el factor de pérdida. Mientras los cilindros resonantes conectados aumentan, un valor F aumenta, y una región en la cual la parte del número real del módulo elástico que se vuelve negativo aumenta. Cuando el factor de pérdida G es muy pequeño, se puede proporcionar como intervalo una región de frecuencia, en la cual la parte de número real del módulo elástico Geff se vuelve negativo, según la ecuación 4.

Ecuación 4 w0< w <yl+Fw0 En la ecuación 4, W0 es la frecuencia resonante del cilindro resonante 100.

Cuando ocurre la resonancia, se produce un efecto de disminución de ondas sísmicas en un área desde la frecuencia resonante a una frecuencia proporcionada más alta que la frecuencia resonante. Las ondas sísmicas son las ondas no uniformes cuya frecuencia está principalmente entre 1 y 30 Hz. Por lo tanto, un intervalo de frecuencia resonante del cilindro resonante de acuerdo con la presente invención se fija preferiblemente a un intervalo a partir de 1 a 30 Hz.

Con referencia a la figura 2, la región en la cual la parte de número real del módulo elástico se vuelve negativa, es una región en la cual la resonancia ocurre, y el vector de onda del sonido se vuele en el número imaginario. La parte del número imaginario de esta región se vuelve negativa. Cuando la parte del número imaginario se vuelve negativa, se absorbe la energía.

La energía absorbida se convierte en energía sonora y de calor en el cilindro resonante 100. Asumiendo que la energía absorbida se convierte totalmente en la energía sonora, la intensidad de un sonido se puede encontrar según la ecuación 15.

De acuerdo con la ecuación 2, el índice de refracción del promedio se proporciona como un recíproco de la velocidad V de la onda en el promedio. Es decir cuando Geff se vuelve negativo en una región de frecuencia especificada, el índice de refracción n se vuelve el número imaginario, y el índice de refracción se puede expresar como en la ecuación 5.

Ecuación 5 ?=?\?\ Las ondas superficiales como una onda L y una onda R toman una forma de onda plana obtenida por el producto de la amplitud y una función sinusoidal. Cuando una dirección de trayectoria de las ondas superficiales es una dirección de x, y el índice de refracción es el número imaginario, la ecuación de onda se puede expresar según la ecuación 6.

Ecuación 6 De acuerdo con la ecuación 6, según la trayectoria de la onda superficial, es decir, como X aumenta, la amplitud de la onda se extingue exponencialmente.

Aquí, una magnitud M de acuerdo con la escala de Richter se puede expresar según la ecuación 7.

Ecuación 7 En la ecuación 7, A es la amplitud máxima de la onda sísmica medida en un punto de 100 km desde el epicentro, y A0 es la amplitud máxima del fondo cuando no ocurre un terremoto y se fija a 1 pm ( 0"6 m).

Cuando la onda sísmica pasa a través de una barrera a prueba de terremoto que es una barrera sísmica, la amplitud de la onda acústica se reduce como en la ecuación 8.

Ecuación 8 A,e 1 =Aj Se define como magnitud inicial M¡ antes de que la onda sísmica pase a través del cilindro resonante, y se define como magnitud final Mf después de que la onda sísmica pasa a través del cilindro resonante, la ecuación 8 se proporciona como en la ecuación 9.

Ecuación 9 Cuando existe una diferencia entre la magnitud inicial y la magnitud final se proporciona como ?? = Mf - M¡, se obtiene una distancia X-axial y una anchura Xc de la barrera a prueba de terremoto según la ecuación 10.

Ecuación 10 Como se puede ver de la ecuación 10 anterior, la anchura Xc, de la barrera a prueba de terremoto es proporcional a la longitud de onda ? de la onda sísmica, y es inversamente proporcional al índice de refracción n de la barrera a prueba de terremoto. Como tal, cuando el cilindro resonante se hace del concreto de cemento que tiene un índice de refracción muy alto, la anchura de la barrera a prueba de terremoto se puede reducir. El índice de refracción de la barrera a prueba de terremoto se determina por índices refractivos del cilindro resonante y sus materiales espaciales que los rodean, y es aproximadamente similar al índice de refracción del cilindro resonante. ?? es la diferencia de la magnitud prevista para debilitar las ondas sísmicas que entran en la barrera a prueba de terremoto.

La longitud de onda ? de la onda sísmica se extiende principalmente desde 50 a 200 m. El índice de refracción del concreto de cemento tiene un intervalo de 1 a 2. La anchura Xc, de la barrera a prueba de terremoto requiere un intervalo de 8 a 67 m para disminuir la magnitud 1. En consideración de un factor de seguridad, la anchura de la barrera a prueba de terremoto se ajusta a lo largo del lateral, y se fija preferiblemente a un intervalo de 20 a 100 m para reducir la magnitud 1.

Por ejemplo, asumir que la onda sísmica se desea para bajar la magnitud 6 a la magnitud 3, es 3, ?? es 3. Se asume que, cuando se construye la barrera a prueba de terremoto para que disminuya la magnitud, la longitud de onda ? de la onda sísmica es de aproximadamente 100 m. En este caso, la anchura Xc, de la barrera a prueba de terremoto es 110 m cuando el índice de refracción es de aproximadamente 1, y de aproximadamente 55 m cuando el índice de refracción es de aproximadamente 2, según la ecuación 11.

Ecuación 11 Ahora, la frecuencia resonante del cilindro resonante se obtiene de la estructura del cilindro resonante como sigue. Con referencia a la figura 1, un cuello 15 de la parte pasante 10 corresponde a un inductor en el circuito LC, y una cavidad 30 dentro del cilindro resonante 100 corresponde a un condensador en el circuito LC. Para indicar el inductor y el condensador en la izquierda de la figura 1, significa que el cilindro resonante se puede proporcionar como un circuito de acoplamiento de serie del inductor y del condensador cuando se expresa eléctricamente. La capacitancia del condensador sigue la ecuación 12, y la inductancia del inductor sigue la ecuación 13.

Ecuación 12 Ecuación 13 Aquí, V es el volumen del cilindro resonante 100, p es la densidad del promedio (aire) dentro del cilindro resonante, y v es la velocidad de fondo. L' es la longitud efectiva del cuello 15 de la parte pasante 10, y S es el área en sección transversal de la entrada de la parte pasante 10. La longitud efectiva es un valor que agrega un radio de la entrada de la parte pasante a un espesor de la parte pasante. Cuando la entrada de la parte pasante no es circular, su radio es un radio cuando su área corresponde a un círculo.

Aquí, la frecuencia resonante ?0 del cilindro resonante 100 de la figura 3 sigue la ecuación 14.

Ecuación 14 La frecuencia resonante de la ecuación 14 es una frecuencia resonante obtenida de las ecuaciones 1 y 13.

En la ecuación 14, v es la velocidad de fondo. De acuerdo con la ecuación 14, la frecuencia resonante del cilindro resonante 100 depende de la estructura del cilindro resonante 100. Es decir, como la longitud efectiva L' de la parte pasante 10 perforada en el cilindro resonante 10 se vuelve más largo, mientras el área en sección transversal S de la entrada de la parte pasante se vuelve más estrecho, y el volumen dentro del cilindro se vuelve más grande, el cilindro resonante resuena en una frecuencia baja.

Ecuación 15 Cuando se asume que la onda sísmica se convierte en sonido y en calor en la barrera a prueba de terremoto, y se convierte totalmente solo en sonido, la intensidad del sonido se expresa por decibel. En la ecuación 15, M es la magnitud de la onda sísmica en base a la escala de Richter, y b es la constante experimentalmente obtenida y es de aproximadamente 1.5. D es para expresar una distancia desde el epicentro en unidades de km (ver las referencias 1 y 2 más abajo). 1) Sang-Hoon Kim y Mukunda P. Das, "Articifial Seismic Shadow Zone Made of Acoustic Mematerials", Modern Physics Letters B, Vol. 27, No. 20, pp. 1350140 (Jul. 2013). 2) A. Udias, Principios de Sismología (Cambridge, New York, 2010) Ch. 15.

A continuación en la presente, las modalidades de la barrera a prueba de terremoto que usa el cilindro resonante enterrado de acuerdo con la presente invención se presentan a mayor detalle, y se deberá entender que la presente invención no se limita a las modalidades presentadas a continuación.

Modalidades Primero, se fabrica el cilindro resonante 100 que sirve como una unidad básica de la barrera a prueba de terremoto. Como en la ecuación 10, la anchura de la barrera a prueba de terremoto es inversamente proporcional al índice de refracción de la barrera a prueba de terremoto. Como tal, cuando el cilindro resonante se hace de un material que tiene un índice de refracción más alto, la anchura de la barrera a prueba de terremoto se puede reducir adicionalmente.

La figura 3 es una visión esquemática que muestra una forma de un cilindro resonante cilindrico que tiene partes pasantes en lados superiores y lados inferiores de acuerdo con la presente invención.

Con referencia a la figura 3, las partes pasantes 10 tienen la misma función que las partes pasantes superior e inferior 10 que se forman en ambos lados radiales del cilindro resonante cilindrico 100. Cada una de las partes pasantes del cilindro resonante sirve como un inductor, y el interior del cilindro resonante sirve como un condensador.

La figura 4 es una vista superior esquemática que muestra que los cilindros resonantes cilindricos se acoplan. Los cilindros resonantes se conectan por las entradas de ajuste de las partes pasantes entre sí.

Con referencia a la figura 4, la parte pasante sirve como el inductor que se conecta a la parte espacial interna que sirve como el condensador. Las partes pasantes superior e inferior de los cilindros resonantes también se fijan y se conectan entre sí en una dirección vertical.

Cuando los cilindros resonantes 100 tienen diferentes frecuencias resonantes se mezclan y se conectan, las regiones de onda sísmica que tienen varias frecuencias se pueden absorber.

La figura 5 es una vista superior esquemática que muestra que los cilindros resonantes hexaedros se acoplan.

Con referencia a la figura 5, la parte pasante sirve como el inductor que se conecta con la parte espacial interna que sirve como el condensador.

Las partes pasantes superior e inferior de los cilindros resonantes también se ajustan y se conectan entre sí en una dirección vertical.

La figura 6 es una vista en sección transversal de una barrera a prueba de terremoto instalada usando los cilindros resonantes para reducir la vibración de tierra de acuerdo con la presente invención.

En figura 6, Zc indica una profundidad bajo tierra en un lugar en el cual se entierren los cilindros resonantes 100.

Adicionalmente, la profundidad a la cual los cilindros resonantes 100 se entierran es preferiblemente igual a o más profundo que una profundidad de asentamiento de un edificio. Sin embargo, no es necesario estar más profundo que una longitud de la longitud de onda 100 m.

Un volumen V de un cilindro resonante enterrado para una barrera a prueba de terremoto es dependiente en la frecuencia de la onda sísmica, y se fija en un intervalo de 1 a 100 m3. La anchura Xc, de la barrera a prueba de terremoto se puede ajustar y adaptar a un nivel deseado a prueba de terremoto.

La figura 7 muestra que una barrera a prueba de terremoto que usa el cilindro resonante enterrado está instalada bajo tierra para unir una circunferencia entera de un edificio. Un efecto de la prueba de terremoto de acuerdo con la presente invención se puede aplicar con eficacia a la onda sísmica en una dirección arbitraria.

La figura 8 es una visión superior que muestra un intervalo de los planos en los cuales una barrera a prueba de terremoto que usa los cilindros resonantes de acuerdo con la presente invención protege un edificio de un terremoto. Un área donde la onda sísmica penetra parcialmente debido a un fenómeno de remolino entre de la onda sísmica ocurre entre un plano protegido y un plano desprotegido. Como tal, la protección contra una parte del área cuya onda sísmica penetra puede ser insuficiente.

La barrera a prueba de terremoto formada por los cilindros resonantes 100 se entierra bajo tierra, y no se muestra en el exterior.

Una barrera a prueba de terremoto instalada de manera que una zanja se caja y se rellena con agua tiene poco efecto al considerar que un terremoto del lecho marino alcanza la tierra sin obstrucción.

Aunque las modalidades de la presente invención se han descrito para los propósitos ilustrativos, los expertos en la técnica apreciarán que varias modificaciones, adiciones y sustituciones sean posibles, sin apartarse del alcance y espíritu de la invención según se describe en las reivindicaciones anexadas.

Descripción del número de referencia 10: parte pasante 20: entrada 30: cavidad 100: cilindro resonante 110: espacio vacío 150: barrera a prueba de terremoto

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Una barrera a prueba de terremoto formada al enterrar una pluralidad de cilindros resonantes bajo tierra, en los cuales: cada cilindro resonante se une para formar una cavidad interna mediante partes de barrera plana o parte de barrera curvada; por lo menos una de la parte de barrera plana o la parte de barrera curvada tiene por lo menos una parte pasante que se comunica con la cavidad desde un exterior de la misma; y los cilindros resonantes se entierran entre 1 y 100 m bajo tierra.

2. La barrera a prueba de terremoto de acuerdo con la reivindicación 1, donde los cilindros resonantes tienen una frecuencia resonante de 1 a 30 Hz.

3. La barrera a prueba de terremoto de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde los cilindros resonantes tienen una forma cilindrica, una forma hexaédrica, una forma octaédrica, o una forma esférica, y se interconecta por las partes pasantes de los mismos

4. La barrera a prueba de terremoto de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde la barrera a prueba de terremoto tiene un índice de refracción (n) y una anchura (Xc), lo cual se ajusta para obtener la magnitud marcada (DM, por sus siglas en inglés) deseada para ser más baja, y la anchura tiene un intervalo de 20 a 100 m para disminuir la magnitud I.

5. La barrera a prueba de terremoto de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde la cavidad de cada cilindro resonante tiene un volumen de 1 a 100 m3.