Сейсмическая защита зданий: электрические пробки и «плащ-невидимка»

10.06.2017

Принцип работы электрических «пробок», пожалуй, известен многим людям. А современные инженеры стараются внедрить подобные защитные устройства в сейсмическую защиту зданий.

Внедрение электрической защиты

Предохранители электрического типа будут «вылетать» в том случае, когда нагрузка на систему станет выше установленных значений. Электричество при этом отключится, и тем самым предотвратит пожары и перегрев сооружения. Ученые из университета Стэнфорда провели детальное исследование конструкции из стальных рам, которые имеют эластичные свойства и могут колебаться на вершине фундамента.

Однако на этом эксперименты не закончились. В качестве дополнения ученые предложили вертикальные кабели, соединяющие верхние части каждой рамы с фундаментом, обеспечивая сокращение колебаний. После того, как колебания завершаются, кабели могут всю конструкцию вытянуть вверх. Наконец, между рамами и возле оснований колонн расположены сменные предохранители. Зубцы, выполненные из металла, на предохранителях впитывают в себя сейсмическую энергию. Если нагрузка будет выше допустимой, то предохранители можно с легкостью недорого заменить, восстановив здание очень быстро, вернув ему первозданный вид.

Колеблющееся «ядро»

В многочисленных современных небоскребах инженеры применяют систему колеблющихся стен центрального ствола сооружения. Усиленный бетон располагается по центральной оси конструкции, окружая собой холлы лифтов. Однако данная технология пока не является совершенной. Подобные здания в случае землетрясений склонны подвергаться существенным неэластичным изменениям форм. В качестве решения инженеры предлагают комбинировать данную технологию с изоляцией фундамента.

Стена центральной оси сооружения колеблется на самом низком уровне дома, с целью предотвращения разрушения бетона всей стены. Помимо этого, инженеры выполняют укрепление двух нижних этажей зданий с помощью стали и ставят натяжную арматуру по высоте зданий. В железобетонных сооружениях с натяжением арматуры на бетоне тросы из стали проходят через центральную ось здания. Они работают по принципу резиновых лент, которые могут растягиваться гидравлическими домкратами для усиления временного сопротивления разрыву центрального ствола.

«Плащ-невидимка» как сейсмическая защита зданий

Подземные толчки создают волны, которые бывают поверхностными или объемными. Объемные волны проходят в самую глубину Земли. А поверхностные движутся медленнее через кору Земли. Сюда относятся также волны Рэлея, двигающие землю в вертикальном направлении. Данные колебания и являются причиной создания разрушений во время землетрясений.

Ученые считают, что передачу данных волн можно прерывать, создав особый «плащ-невидимку», состоящий из сотни пластиковых концентрических колец, скрытых под фундаментом сооружения. Эти кольца способны улавливать волны, за счет чего колебания не будут распространяться на здание. А просто выйдут из колец с другого конца сооружения.