Александр Сазонов Опубликована 06.04.2018 в 22:00

Пережить землетрясение способна... избушка Бабы-Яги

Инженеры из Германии разработали уникальную конструкцию - здание, которое стоит на гидравлических опорах. По их расчетам, подобная технология защитит сооружения от разрушающих вибраций, возникающих во время сильных землетрясений. Гидроопоры можно использовать при строительстве мостов, небоскребов, стадионов, аквапарков и прочих массивных зданий.

Следует заметить, что идея сама по себе не нова - в похожем доме жила еще всем известная Баба-Яга (ибо избушка на курьих ножках является по сути аналогичной конструкцией). Однако вряд ли вышеупомянутому фольклорному персонажу приходилось сталкиваться с проблемой высоких нагрузок на здание. А она весьма и весьма актуальна - особенно сейчас, когда сейсмическая активность во многих районах планеты высока.

Большую часть своей жизни любое здание подвергается нагрузкам, не превышающим 10 процентов от его прочности. Именно поэтому архитекторы и строители, как правило, не предусматривают в современных домах конструкций, которые могут выдержать более сильные нагрузки. Это приводит к печальным результатам - если такой случай возникает, здание быстро рушится.

Несмотря на то, что современные дома обладают достаточно большим весом, они не могут противостоять динамичным нагрузкам. К таковым можно отнести не только землетрясение, ураганы и цунами, но и самый обычный резонанс. Все эти "потрясения" выламывают куски конструкций из зданий, не имеющих защиты от колебаний. Что самое печальное, чем более массивна постройка, тем больше у нее шансов рассыпаться на куски даже при слабых вибрациях, коих в городе всегда хватает.

Банальный пример - зимнее пучение грунтов, которое приподнимает один угол дома: чем тяжелее остальные его углы, тем сильнее они будут воздействовать на поднятый участок, что в конце концов приводит к возникновению трещин. Ну, а при землетрясении энергия, воздействующая на сооружение, и вовсе прямо пропорциональна его массе. Поэтому тяжелому зданию не выстоять - его вес начинает работать против него, усиливая общую вибрацию конструкции.

Возможно, именно поэтому немецкие инженеры из Университета Штутгарта (ФРГ) решили обратиться к строительному опыту вышеупомянутой Бабы-Яги. Недавно они представили уникальную разработку - здание, стоящее на гидравлических опорах, аналогичных тем, которые используются в башенных кранах и экскаваторах. Сооружение подобного типа, названное SmartShell, имеет четыре опоры, из которых лишь одна обычная, а остальные - гидроопоры, сделанные компанией Bosch.

Чем же они могут помочь при колебаниях земной поверхности? Каждая из них имеет встроенные контроллеры положения постройки в пространстве (этакий "вестибулярный аппарат") с несложной программой реакции на динамические нагрузки. При колебании контроллер определяет отклонение здания от нормального положения и дает команду опоре выровнять основу дома так, чтобы она была перпендикулярна поверхности.

Кстати, реагируют эти умные "куриные ножки" не только на землетрясения и подземные вибрации. Контроллер улавливает любое отклонение - например, когда на крышу ложится толстый слой снега, опоры прилагают большее удерживающее усилие именно в том углу, где его будет больше всего. Точно так же они выровняют дом при ураганном ветре или ливневом дожде, если вода скапливается на одном участке крыши.

Реагируют опоры на любой "катаклизм" очень быстро. Для выравнивания здания достаточно времени, измеряемого в миллисекундах. Подобная скорость позволяет эффективно реагировать даже на сильные колебания, которые бывают при семибалльном землетрясении. При этом люди, находящиеся в постройке, практически ничего не замечают - поверхность пола при сотрясениях останется практически неподвижной.

Экспериментальный образец конструкции, построенной с применением технологии SmartShell пока что представляет собой деревянный купол толщиной менее четырех сантиметров и площадью 100 квадратных метров. Сейчас он находится в кампусе на территории университета. Однако, по заявлению разработчиков, тот же подход может применяться к мостам, небоскребам, стадионам, аквапаркам и прочим массивным зданиям.

При этом немецкая "избушка на гидравлических ножках" выгодно отличается от похожей разработки, уже применяющейся в Японии. Дело в том, что инженеры из Страны восходящего солнца использовали для стабилизации фундамента воздушную подушку. Но она требует много электроэнергии, а недавнее землетрясение показало, что ее может вообще не быть, если электростанции выйдут из строя.

Правда, в японской разработке предусмотрено использование мощных литиевых аккумуляторов, однако и их может не хватить. Кроме того, воздушная подушка нуждается в постоянном техническом осмотре и требует частого профилактического ремонта. Гидроопоры же могут функционировать десятилетиями без капремонта и почти не требуют электричества.

Итак подобная конструкция имеет множество преимуществ перед обычными зданиями. Не исключено, что в ближайшем будущем дома на гидроопорах станут привычным для нас элементом реальности. Выходит, и у Бабы-Яги есть чему поучится...

Подписывайтесь на Экосевер

Читайте также

Учёные из Австралии опровергли связь между приёмом кальция и развитием деменции сегодня в 21:45
Кальций не вымывает память: новый анализ снял обвинения с популярной добавки

Учёные из Австралии доказали, что приём кальциевых добавок не повышает риск деменции. Многолетнее исследование на 1460 женщинах подтвердило безопасность кальция для мозга и его пользу при остеопорозе.

Читать полностью »
Аргентинские учёные доказали, что охотники-собиратели Патагонии заботились о раненых членах общины сегодня в 21:30
Древние люди не бросали своих: археологи нашли доказательства заботы и сочувствия

Аргентинские археологи доказали: уже 6 тысяч лет назад древние жители Патагонии ухаживали за ранеными. Следы заживших переломов показывают, что забота и сочувствие существовали задолго до цивилизации.

Читать полностью »
Учёные Суррейского университета назвали солнечную энергию самым дешёвым источником в мире сегодня в 20:14
Когда свет выгоднее топлива: как солнце стало основным поставщиком дешёвого электричества

Учёные назвали солнечную энергию самым дешёвым источником электричества в мире. Стоимость киловатт-часа упала до 2,4 рубля, и теперь даже в северных странах солнце выгоднее угля и газа.

Читать полностью »
Томский госуниверситет создал интеллектуального робота для обследования опасных территорий сегодня в 19:03
Робот, который рискует собой: в России создали машину, заменяющую человека в зоне бедствия

Учёные ТГУ создали робототехнический комплекс, который заменяет человека в опасных зонах — от радиационного заражения до паводков. Интеллектуальная система объединяет дроны и наземного робота, снижая риски при ликвидации ЧС.

Читать полностью »
Исследование Стэнфорда показало, что снежные барсы по всему миру почти идентичны генетически сегодня в 18:18
Снежные барсы оказались слишком похожи друг на друга — и это может их погубить

Учёные расшифровали ДНК снежных барсов и выяснили, что их генетика удивительно однообразна. Это помогло виду выжить тысячелетия, но теперь делает его уязвимым перед изменением климата.

Читать полностью »
Учёные Росатома создали компактный датчик для обнаружения радиации по ксенону и криптону сегодня в 17:40
Российский прорыв: новый прибор фиксирует утечки радиации ещё до тревоги

Учёные "Росатома" создали компактный датчик, способный определять радионуклиды ксенона и криптона в воздухе без криогенных установок. Новая технология позволит оперативно выявлять утечки радиации и повышать безопасность атомных объектов.

Читать полностью »
Эксперты подчеркнули, что контроль за гаджетами без доверия подрывает психическое здоровье ребёнка сегодня в 17:30
Гаджеты делают детей умнее — и рассеяннее: учёные рассказали, как найти баланс

Учёные объяснили, как гаджеты влияют на психику детей: ускоряют мышление, но снижают внимание. Главное — не запреты, а диалог и разумные правила, которые помогают ребёнку освоить цифровой мир безопасно.

Читать полностью »
Физик Паршин рассказал, почему природный рельеф считается идеальной поверхностью для бега сегодня в 16:41
Учёный назвал поверхность, на которой бег становится максимально эффективным

Учёный из Института гидродинамики СО РАН объяснил, что с точки зрения физики идеальная поверхность для бега — природный рельеф. Он заставляет спортсмена использовать энергию движения и законы природы максимально эффективно.

Читать полностью »