 Защита городов от землетрясений до сих пор является сложной задачей, которой необходимы решения, что показывают последние катастрофы в Непале, Японии, Гаити, Чили и подтверждают. Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в понимании сейсмической активности, и развития строительных технологий, инженеры по-прежнему не имеют удовлетворительного способа защиты зданий в крупных масштабах.
Для новых зданий антисейсмические технологии сегодня считаются весьма прогрессивными и позволяет построить индивидуальные сооружения, которые могут выдержать подавляющее большинство зарегистрированных землетрясений. Устройства, такие как системы изоляции и амортизаторы, которые предназначены для уменьшения колебаний (и, как следствие, повреждения) структур, вызванных землетрясениями, уже успешно применяются в проектировании новых зданий.
Но большое количество зданий существуют в сейсмоопасных зонах, которые не имеют встроенной защита, особенно в развивающихся странах, где их замена или введения более строгих (и более дорогих) строительных норм не рассматривает в качестве варианта. Более 130000 домов были разрушены в результате землетрясения в Непале в апреле 2015 года.
Более того, эти технологии редко используются для защиты существующих зданий, так как они обычно требуют существенного изменения первоначальной структуры. В случае старинных зданий, особо важных объектов или городского жилья, особенно в развивающихся странах, традиционные локализованные решения могут быть непрактичными.
Это означает, что есть потребность в альтернативных решениях, которые защищают несколько существующих зданий без их изменения с помощью одного устройства. Исследователи университета Брайтона разработали новый вибрирующий барьер (ViBa), уменьшающий вибрацию близлежащих структур, вызванных поверхностными волнами землетрясения. Устройство будет похоронено в почве и отделено от окружающих зданий, и должно поглощать значительную часть динамической энергии, возникающей от наземного движения с последующим снижением сейсмического ответа (между 40-80%).
Идея заключается в том, чтобы рассматривать здания как неотъемлемую часть модели города, которая также включает в себя почву под ними и взаимодействие между каждым элементом, вместо того, чтобы рассматривать их как независимые структуры. Каждый барьер может быть предназначены для защиты одного или более зданий от землетрясения, но он также является частью сети устройств, размещенных в стратегических местах для того, чтобы защитить целые города.
Сам барьер ViBa по существу является коробкой, содержащей твердую массу, удерживаемую на месте с помощью пружин. Они позволяют массе двигаться вперед и назад, и поглощают вибрации, созданные сейсмическими волнами. Вся структура соединена с фундаментом зданий через почву для гашения вибраций от них. Положение коробки под землей будет зависеть от того, как глубоко располагается окружающий фундамент – и она даже может быть размещена на поверхности.
Поскольку ViBa предназначен для снижения всех вибраций в почве, она также может быть использован для изоляции зданий от волн, создаваемых деятельностью человека, таких как дорожное движение, скоростные поезда, большие машины и рок буровзрывных работ. Таким образом, технология сможет поглощать большее количество энергии, чем традиционные меры, используемые для изоляции железных дорог, такие как траншеи или захороненные шпунтовые стенки.
Проблема с ViBa заключается в его размере - барьеру будет необходимо по крайней мере 50% от массы среднего здания, которое он защищает - и том, сколько денег потребуется для сборки и установки в конечном результате. По сравнению с текущими технологиями, защищающими отдельные здания, он, скорее всего, будет приходить с гораздо более высоким ценником. Но поскольку ViBa может быть предназначен для уменьшения вибрации более одного здания или зданий, имеющих историческое значение, для которых современные технологии являются нецелесообразно, он все еще может рассматриваться в качестве жизнеспособного решения.
Пока что исследователи только моделируют, как ViBa будет работать, используя компьютеры и прототипы в лаборатории. Для развертывания в реальном мире им понадобиться намного больше экспериментов, чтобы понять, как именно он будет работать, и чтобы убедиться, что он не дает никаких вредных побочных эффектов на окружающие здания. Им также предстоит работать с промышленностью, чтобы решить, как построить и установить его наиболее экономически эффективным способом.
Но последнее исследование предполагает, что ViBa является альтернативой стратегии для защиты зданий от землетрясений. В долгосрочной перспективе, он может привести к более безопасным городам, которые лучше оснащены для борьбы с последствиями стихийных бедствий, и в конечном итоге спасти жизни.
|
