مشاريع علمية لعمل نموذج لمنزل مقاوم للزلازل

يعمل العلماء والمهندسون باستمرار على إنشاء وتحديث التصاميم الهيكلية للهياكل المقاومة للزلازل في جميع أنحاء العالم من أجل المساعدة في إنقاذ الأرواح والممتلكات. يمكن للمبنى الذي يتحمل الزلزال أن يتأرجح بحركة الاهتزاز أو يرتكز على منزلقات لعزله عن الحركة. يقوم المهندسون بتصميم واختبار وإعادة تصميم الهياكل في عملهم ، ويمكن للطلاب عرض العملية في مشروع علمي في الفصل الدراسي.

بالنسبة لمشروع علم الروك أند رول ، يقوم الطالب بجمع المواد لبناء منزل مقاوم للزلازل ، مثل:

• بطاقات الفهرسة
  
• مشابك الورق
  
• العصي الخشبية
  
• شريط
  
• ورق مقوى

باستخدام الورق المقوى كبصمة المبنى ، يشرع في بناء منزل من الإمدادات المتاحة بأي نمط يختاره. ثم يقوم أحد المتطوعين بهز قاعدة الكرتون ، محاكياً زلزالاً ليرى كيف يتحمل المنزل. يلاحظ الطالب ويسجل أي تأثير للزلزال على الهيكل. ثم يقوم بتدعيم المنزل بمواد إضافية ، مثل العصي الخشبية الإضافية عبر سقف المنزل أو المزيد من الشريط لتثبيت المنزل على القاعدة ، لتقوية الهيكل. يهز المتطوع المنزل مرة أخرى ، ويعيد تمثيل زلزال أقوى ، لاختبار السلامة الهيكلية للمنزل. مجلة ترافق المشروع ، تسجل جميع المواد المستخدمة ، وتقنيات البناء ، والتحسينات التي كانت ضرورية وأي ملاحظات تم إجراؤها أثناء المشروع.

لإنشاء منزل مقاوم للزلازل ، يقوم الطالب بتجميع المسواك (كاملة أو مكسورة إلى نصفين) وأعشاب من الفصيلة الخبازية مصغرة لتشكيل مكعبات ومثلثات. ثم يقوم بتكديس المكعبات والمثلثات معًا لتشكيل منزل إما عريضًا وقصيرًا أو ضيقًا وطويلًا. بعد اكتمال المنزل ، يضعه الطالب في وعاء من الجيلاتين. متطوع يهز المقلاة ذهابًا وإيابًا لمحاكاة زلزال بينما يسجل الطالب أي ملاحظات لديه. بعد إجراء تغييرات هيكلية في المنزل ، يمكن للمتطوع هز وعاء الجيلاتين مرة أخرى لمعرفة ما إذا كانت التغييرات قد حسنت الهيكل. يجب أن تسجل المجلة المصاحبة مواد الهيكل ومخططات التصميم الإنشائي وجميع الملاحظات.

يتحدى مشروع العلوم Shake و Rattle and Roll الطلاب لبناء ثلاثة أمثلة منفصلة للمنزل باستخدام بطاقات الفهرس والقش والشريط ومشابك الورق. يتناول المنزل الأول قضايا البناء في المناطق عالية التأثير. يبني الطالب منزلاً قصيرًا وواسعًا لمزيد من الثبات أو مبنى مرتفع ذو قاعدة عريضة وقمة ضيقة. المنزل الثاني هو مثال لمنزل على جانب التل ، تم بناؤه إما بقاعدة عريضة أو بقش داعم يربط المنزل بالتل أدناه. يوضح مثال ثالث لمنزل بناء منزل على قاعدة مطاطية يمكنها امتصاص موجات الصدمات الزلزالية لحماية المنزل. في التقرير المصاحب للمنازل ، يشرح الطالب الأسباب الكامنة وراء كل مبنى في بيئته الخاصة وكيف يمكن للتصميم أن يتحمل حركة الزلزال.

سيستمتع عشاق البناء بمشروع علمي أطول برج. الفكرة الرئيسية هي اختبار استقرار الهيكل الطويل ضد قوة الاهتزاز الجانبية التي تحدث أثناء الزلزال. يبني الطالب أبراجًا مختلفة بارتفاعات متفاوتة من كتل البناء ، مثل LEGO ، لكنه يحافظ على نفس الحجم الأساسي لكل برج. لبناء طاولة اهتزاز ، يضع أربع كرات مطاطية بين قطعتين من الورق المقوى ويثبتها معًا بشريطين من المطاط. بعد تحريك قاعدة LEGO عبر الأشرطة المطاطية ، يقوم الطالب بتركيب أحد مبانيه على القاعدة. سيؤدي سحب الطبقة العليا من طاولة الاهتزاز إلى إعادة تمثيل تأثير الزلزال على المبنى. يتم اختبار كل برج. يجب أن تسجل المجلة المصاحبة ارتفاع كل برج وما إذا كان قد تعرض للزلزال.