Избушка Бабы-Яги против землетрясений

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.

Фото:

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.

Читайте также: "Умный" дом позаботится о хозяевах

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.

Читайте также: "Ковчег" — жилище людей будущего

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…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"