Технологии, защищающие здания от землетрясений

Землетрясение – мощнейшая разрушительная стихия, способная уничтожать огромные города. К счастью, в последние несколько десятков лет инженеры и архитекторы разработали несколько современных технологий, гарантирующих, что здания, пусть то небоскребы или дома, смогут устоять во время землетрясений.

Парящий фундамент

Изоляция фундамента, как известно из названия, состоит в том, чтобы отделить фундамент сооружения от всей постройки, которая находится выше. Одна из современных схем, которая работает по данному принципу, дает возможность зданию «парить» над фундаментом. Это осуществляется за счет резиновых и свинцовых подшипников, в которых свинцовое ядро окружено чередующимися слоями из стали и резины. Стальные пластины крепятся к фундаменту и зданию, что дает возможность фундаменту во время подземных толчков двигаться, но конструкция над ним остается неподвижной.

Сейчас японские конструкторы вывели данную технологию на принципиально новый уровень. Новая система дает возможность сооружению парить на подушке из воздуха. Это работает следующим образом. На здании имеются сенсоры, которые распознают сигналы сейсмической активности. Система сенсоров передает сигнал компрессору, который за половину секунды нагнетает воздух между фундаментом и зданием. Подушка данное здание поднимает на три сантиметра над землей, обеспечивая его изоляцию от толчков, которые могут оказывать разрушительное воздействие. Когда заканчивается землетрясение, компрессор прекращает работать, а здание становится на свое прежнее место.

Амортизация толчков

Данная технология была перенята из автомобильной промышленности. Амортизаторы обеспечивают уменьшение магнитуды вибраций, преобразовывая кинетическую энергию толчков в тепловую, которая рассеивается через тормозную жидкость. Инженеры в строительстве на каждом уровне здания устанавливают подобные гасители колебаний. Они одним концом крепятся к балке, а вторым к колонне.

Внутри каждого гасителя имеется поршневая головка, которая перемещается в цилиндре, содержащем силиконовое масло. Когда происходит землетрясение, горизонтальное смещение здания приводит в движение поршни, оказывая на масло давление. Это и позволяет механической энергии превращаться в тепло.

Сила маятника

Амортизация может быть различной. Еще одно современное решение, в особенности для небоскребов, предусматривает подвешивание большой массы на вершине здания. Тросы из стали поддерживают массу, пока жидкие тягучие амортизаторы находятся между массой и зданием, которое защищается. Когда при землетрясении раскачивается здание, сила маятника его заставляет перемещаться в обратном направлении, чтобы рассеялась энергия.

Каждый из маятников настроен в строгом соответствии с естественной частотой вибрации здания с целью не допустить появления эффекта резонанса. Данная система сейчас уже воплощена в небоскребе Тайбэй 101 высотой 508 метров.