Тайбэй защищен от землетрясений Автор: Heeheemalu [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Земля

Как будет выглядеть защита от землетрясений в будущем?

Планета Земля способна уничтожать людей самыми разнообразными способами. В её распоряжении приличный набор катастрофических явлений, и некоторые из них предсказать сложнее, чем другие. Например, землетрясения, которые до сих пор не поддаются сколько-нибудь надёжному прогнозированию. По этой причине люди, живущие в сейсмически опасных районах планеты, постоянно находятся в ожидании следующего серьёзного удара стихии. Но “ждать” и “ничего не делать” – это ни в коем случае не синонимы. Инженеры постоянно пытаются найти технологии, способные надёжно защитить человеческие жилища от землетрясений.

Тайбэй защищен от землетрясений Автор: Heeheemalu [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Тайбэй защищен от землетрясений Автор: Heeheemalu [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Сегодня используется несколько основных способов защиты зданий от подземных толчков. Одно из основных направлений – это предотвращение раскачивания высоких строений из стороны в сторону. Во многих небоскребах для этой цели применяются массивные шары, так называемые “инерционные демпферы”. Это своего рода маятники, которые расположены на верхних этажах и раскачиваются в ответ на любые колебания. Идея тут проста – компенсация всех сил, что действуют на строение извне. Вероятно, самым известным зданием с подобной системой является “Тайбэй 101” на Тайване. Для менее высоких строений архитекторы чаще применяют другой способ – они изолируют их основание посредством прокладки из слоёв резины и свинца, выполняющей функцию амортизатора. Считается, что она может поглотить до восьмидесяти процентов энергии землетрясения, что, конечно же, внушает уважение.

Это отличные инженерные решения, но они не идеальны. Поэтому работа над разработкой новых ведётся очень активно. Некоторые из них основываются на уже реализованных идеях. Так, например, в 2015 году была предложена система, называющаяся вибробарьер. Она напоминает привычные нам автомобильные амортизаторы. В середину крупного контейнера помещается массивный монолитный блок, который соединяется со стенками сверхпрочными пружинами. Затем эта конструкция зарывается под землю у фундамента возводящегося здания. Во время землетрясения она поглощает вибрацию, которая должна была достаться строению.

Инерционный демпфер на высотном здании Тайбэй 101 Автор: Someformofhuman [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Инерционный демпфер на высотном здании Тайбэй 101 Автор: Someformofhuman [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Эта технология идеально подходит для защиты уже существующих объектов, например, исторических памятников. Она в данное время находится на стадии доработки – инженерам нужно отладить функцию калибровки системы для поглощения вибраций на тех или иных частотах, специфичных для каждого строения. Это необходимо, потому что в зависимости от массы здания и материала, из которого оно построено, некоторые частоты колебаний гораздо опаснее, чем другие. Поэтому требуются пружины фактически индивидуальной жесткости. И чем массивнее здания, тем более крупными должны быть данные блоки. Тем не менее, теоретическое моделирование показывает, что эта технология будет эффективной – она способна уменьшить перегрузки во время землетрясения почти на девяносто процентов. Кроме того, она может защищать сразу несколько находящихся поблизости строений!

Другие исследовательские группы подходят к решению проблемы с другой стороны. Одно из направлений связано с укреплением самих зданий. В частности, некоторые исследователи предлагают использовать при их строительстве такие элементы, как углеродные нанотрубки. А в 2018 году группа учёных, представляющая Университет, извините, Пердью, рассказала, что занимается созданием форм и узоров для 3D-печати из цементной пасты, которые позволили бы повысить стойкость бетона в случае землетрясения. Созданные ими рисунки и шаблоны призваны рационально перераспределять разрушающие нагрузки, и даже если зданию, построенному из такого материала, будет нанесён ущерб, он будет минимальным. Технология, кстати, уже начинает использоваться в строительстве. Остаётся дождаться, как она проявит себя на деле.

Однако всё вышеописанное может показаться банальным, когда вы узнаете о следующей идее – последней на сегодня. Это что-то вроде шапок-невидимок на случай подземных толчков. Технология использует концентрические пластиковые кольца разного размера, которые укладываются под фундамент строящегося здания. Каждое из них отличается от других жёсткостью и упругостью, что позволяет поглощать колебания почвы на той или иной частоте. Во время землетрясения эти кольца, деформируясь, отводят энергию от защищаемого строения, обитатели которого, по расчётам изобретателей, просто не почувствуют удар стихии. Оно, по большому счёту, становится “невидимым” для землетрясений. Пока непонятно, хорошая ли эта новость для тех строений, которые находятся поблизости, так как энергия имеет свойство не пропадать даром. Но мир таков, какой он есть, и о своей защите приходится заботиться самостоятельно.

Испытание сейсмического амортизатора в CSUN[en] Автор: Valentin Shustov [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Испытание сейсмического амортизатора в CSUN[en]
Автор: Valentin Shustov [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Чем больше колец установит заказчик, тем больше частот он “перекроет”. Причём не обязательно устанавливать сотню или две – это будет явный перебор. Достаточно позаботиться о тех частотах, которые будут наиболее опасны для строения. Большой плюс этого метода в том, что он не требует большого расхода строительных материалов. Для здания, имеющего десять метров в ширину, толщина каждого кольца будет составлять около десяти сантиметров. Данная технология впервые была представлена на суд общественности в 2009 году, поэтому, очевидно, исследователям ещё только предстоит дождаться, как она проявит себя на практике, под ударом реального землетрясения.

Землю не перестанет трясти, пока она “жива” и внутри неё происходят процессы, необходимые в том числе и для существования человечества. Однако изобретения, подобные тем, о которых вы сегодня узнали, возможно, позволят людям перестать бояться землетрясений. Что, согласитесь, было бы великолепно.

Text.ru - 100.00%

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector