Analitika.at.ua. Американские инженеры разработали устойчивые к землетрясениям здания. Новая конструкция, в которой энергию колебаний поглощает специальный «предохранитель» испытана на вибростенде и может быть собрана из уже доступных материалов.

Американские инженеры разработали устойчивые к землетрясениям здания. Новая конструкция, в которой энергию колебаний поглощает специальный «предохранитель» испытана на вибростенде и может быть собрана из уже доступных материалов.

Специалисты по промышленному и гражданскому строительству из Стэндфордского университета (США) провели испытание сейсмоустойчивого каркаса в условиях, превосходящих по жесткости самое сильное из прогнозируемых землетрясений. В процессе проверки выяснилось, что даже если здание и будет повреждено, восстановить его можно будет достаточно быстро и без существенных материальных затрат.

Как это устроено?

Для того, чтобы предотвратить разрушение здания при землетрясении, можно использовать несколько подходов. Самый очевидный – сделать стены и перекрытия как можно более прочными, однако для многоэтажного дома такой рост прочности упирается в стоимость и сложность работ. Поэтому ученые используют иной метод, а именно пытаются уменьшить амплитуду (размах) колебаний конструкций без дополнительного утяжеления.

Схема новой защитной системы, изображение из пресс-релиза Стэндфордского университета. Красным показан защитный каркас — он принимает на себя часть колебаний конструкции (показанной белым цветом) и передает их энергию стальным пластинам в основании (желтый цвет). Даже если каркас будет перекошен подземными толчками, при помощи заранее закрепленных тросов ему можно будет быстро придать первоначальное положение.

Совсем обойтись без усложнения проекта, конечно, не удается: группа во главе с Грегом Дейерленом, профессором инженерных наук, предложила строить дополнительный стальной каркас вокруг возведенного по обычной технологии дома. По замыслу создателей, этот каркас будет раскачиваться вместе с защищаемым сооружением и принимать на себя часть энергии колебаний.

Смотрите также В тот же день, когда стало известно о новой защитной технологии, на острове Ява произошло землетрясение магнитудой 7,4. Жертвами стало как минимум 32 человека.

Расположенные в основании защитного каркаса специальные стальные вставки при этом будут рваться и деформироваться – и таким образом поглощать энергию подземных толчков. Если проводить аналогию с уже получившими широкое распространение изобретениями, то схожий принцип используется в автомобильных кузовах. При аварии энергия удара поглощается за счет разрушения специально встроенных в кузов элементов и перегрузка, которую испытывают пассажиры внутри, уменьшается.

Предохранитель от землетрясения

Система из стальных балок и специальных деформируемых вставок, как утверждают ее разработчики, стоит не так дорого, чтобы ее нельзя было массово внедрять уже сейчас. Погнутые и разорванные «предохранители» после серьезного землетрясения заменить можно с минимальными затратами, которые несопоставимы с капитальным ремонтом и тем более возможными человеческими жертвами.

Последствия землетрясения 1994 года в Лос-Анджелесе. Тогда непосредственно от обрушения зданий и конструкций погибло 57 человек и смерть еще 15 связывают с последствиями катастрофы — были разрушены автомобильные эстакады. Снимок Gary B. Edstrom

Если учесть, что прототип предложенной методики выдержал удар в 1,7 раз сильнее землетрясения 1994 года вблизи Лос-Анджелеса, когда только материальный ущерб превысил 40 млрд долларов – озвученное в пресс-релизе предложение звучит достаточно убедительно. «Идея заключается в том, – говорит Дейерлен, – что все повреждение принимают на себя заменяемые предохранители. Они сделаны для того, чтобы поглощать колебания и энергию подземных толчков. И подобно электрическим предохранителям их просто заменяют после срабатывания».

Прогресс

Надо отметить, что современные строительные технологии сделали уже достаточно много для борьбы с землетрясениями. Например, после землетрясения в японской Ниигате некоторые здания не разрушились, а просто завалились на бок: без травм, конечно, не обошлось, но даже падающая мебель предпочтительнее рушащихся бетонных плит или кирпичей.

Землетрясение в Ниигате, Япония. 1964 год. Несмотря на довольно скучный внешний вид, эти здания продемонстрировали достаточно высокую прочность.

В небоскребе Тайбэй в столице Тайваня для того, чтобы предотвратить раскачивание здания при землетрясении, сделана специальная система в виде массивного шара весом в 660 тонн. Гигантский шар подвешен в специальном зале (с 88 по 92 этажи), и его колебания должны гасить сдвиги самого здания, причем не только от подземных толчков, но и порывов ветра.

Маятник в центре небоскреба позволяет ему компенсировать колебания земли и порывы ветра. Иллюстрация Someformofhuman, пользователя Wikipedia.

Наконец, самый радикальный способ борьбы с сейсмической угрозой предложили (но пока не воплотили на практике) американские же физики: согласно их расчетам, здание можно просто сделать «невидимым» для землетрясения. Волны, идущие из эпицентра, будут проходить мимо, не причиняя конструкции никакого вреда.

Источник: GZT.RU