Так можно ли построить небоскрёб, который может выдержать землетрясения силой в 9 баллов? Исследователи из Стэнфордского университета предлагают своё решение данного вопроса.
Вместо того, чтобы создавать жёсткую монолитную конструкцию внутри небоскрёба, инженеры предлагают смонтировать снаружи здания подвижную стальную раму, идущую от самого фундамента до крыши. Рама-пружина будет принимать на себя все подземные толчки и тем самым защитит здание от разрушения.
Подобную раму можно смонтировать как в строящихся зданиях, так и в уже возведённых домах. В этом случае инженеры предлагают спрятать конструкцию под навесным фасадом.
Сама рама посредством анкеров жёстко связана с перекрытиями, но, благодаря шарнирам, сохраняет гибкость и эффективно гасит как вертикальные, так и горизонтальные колебания.
Рама гасит подземные толчки с помощью системы тросов и сменных стальных предохранителей.
Как говорит руководитель исследовательской группы Грег Дейерлейн, тросы гасят вертикальные толчки, а стальные перфорированные предохранители – горизонтальные. Большая часть энергии землетрясения переходит в упругие элементы, что вызывает их деформацию, но не приводит к обрушению здания.
Компьютерное моделирование показало – небоскрёб, заключённый в раму, может выдержать девятибалльное землетрясение, что было с успехом продемонстрировано в ходе натурного эксперимента в лаборатории.
Для этого Грег с коллегами построил макет трёхэтажного здания высотой в восемь метров. Каждый из этажей весил по 100 тонн. В ходе первого испытания дом выдержал искусственное землетрясение силой в 7 баллов. После замены предохранителей исследователи решили подвергнуть систему девятибалльному землетрясению. Макет остался целым и на этот раз.
На данный момент система позволяет защищать здания высотой до 15 этажей. В планы учёных входит дальнейшая доработка рамы и её модернизация для установки в уже построенные небоскрёбы. Также разрабатывается специальный комплект, предназначенный для защиты частных домов высотой до трёх этажей.