Чем сейсмоустойчивый дом отличается от обычного

В результате разрушительного землетрясения в Турции погибли десятки тысяч людей, в том числе из-за того, что здания не выдержали внезапной нагрузки. Современная инженерия учитывает риски сейсмических волн — строители уже много лет используют широкий спектр инструментов для того, чтобы обезопасить здания. Рассказываем, какие методы применяются при строительстве сейсмоустойчивых проектов.

Гибкий фундамент

Один из способов сопротивления подземным толчкам — это т.н. виброизоляция фундамента: здание строят поверх гибких платформ, состоящих из стали, резины и свинца. При землетрясении платформы вибрируют, однако строение, которое стоит на них, остается неподвижным. Подобная конструкция поглощает сейсмические волны и не позволяет им пройти через здание.

Амортизация

Механизм амортизаторов, которые повсеместно используются в автомобильной индустрии, также вполне подходит для защиты зданий от землетрясений. Специальные демпферы снижают магнитуду подземных толчков и помогают спасти постройки от излишней нагрузки. Они представляют собой цилиндры, заполненные силиконовым маслом. Когда происходит землетрясение, строение перенаправляет энергию вибраций на пистоны внутри цилиндров, которые сжимают масло. Энергия естественным образом превращается в тепло, рассеивая разрушительный эффект сейсмических волн.

Другой метод — это принцип маятника, который применяется при строительстве небоскребов. Инженеры подвешивают тяжелый груз на стальных кабелях, которые подключены к гидравлической системе на вершине здания. Когда оно начинает раскачиваться, груз выполняет роль маятника и движется в противоположном направлении, что помогает стабилизировать строение.

Предотвращение вибраций

Помимо средств защиты от сейсмических вибраций, инженеры пытаются найти решения, которые позволят полностью отражать или перенаправлять энергию. Например, проект под названием «сейсмический плащ-невидимка» — это 100 концентрических колец из пластика и бетона, которые закапываются под фундаментом здания. Когда толчки достигают колец, принцип наименьшего сопротивления вынуждает их проходить через внешние кольца. И так энергия рассеивается, уходя в землю.

Укрепление конструкции

Чтобы не рухнуть от резкого повышения нагрузки, здания должны правильно распределять сейсмическую энергию. Поперечные стены, состоящие из нескольких панелей, помогают строению сохранить форму во время вибраций; они также часто поддерживаются диагональными рамами, выполненными из стали. Диафрагмы позволяют уменьшить воздействие подземных толчков на вертикальные элементы построек. Наконец, моментостойкие рамы закрепляются вдоль сочленений здания для того, чтобы колонны и перекладины могли сгибаться, не подвергая цельность конструкции риску.

Сейсмоустойчивые материалы

Демпферы, маятники и волшебные плащи-невидимки способны повысить надежность строения при землетрясении, однако стабильность и эффективность этих мер во многом зависит от использованных стройматериалов. Металлоконструкции, которые часто применяются в современном строительстве, обладают разными формами, что позволяет зданиям сгибаться без разрушений. Дерево — тоже весьма эластичный материал.

Помимо этого, ученые и инженеры постоянно работают над созданием новых материалов. Среди строительных инноваций можно выделить сплавы с термомеханической памятью, которые не только выдерживают тяжелые нагрузки, но и способны возвращаться в изначальную форму. Колонны построек также можно оборачивать волокнистой пластиковой пленкой, состоящей из разных полимеров — она значительно повышает прочность. Наконец, новаторы не обходят стороной и естественные материалы: от липких, но при этом твердых волокон мидий до паучьего шелка, имеющий отличные пропорции прочности к размерам. Бамбук и материалы, напечатанные на 3D-принтере, тоже могут послужить для защиты от землетрясений.