Технологии подготовить фундамент под землетрясение
Обновлено: 30.04.2024
Несмотря на все технологические достижения, человечество остается столь же беспомощным перед землетрясениями, как и в каменном веке. Конечно, инженеры не сидят на месте, и благодаря их стараниям сегодня существуют очень сложные механизмы защиты отдельных зданий. Но что если от разрушительных толчков требуется спасти не пару небоскребов, а целый квартал или даже город? Здесь пригодился бы «плащ-невидимка», с помощью которого жилую застройку можно было бы изолировать от колебаний. Несмотря на фантастическое название, работы по созданию таких «плащей» ведутся уже сейчас.
В1967 году советский физик Виктор Веселаго обнаружил, что при определенном сочетании в материале магнитных и электрических свойств в нем может возникать явление, которое считалось до того невозможным: материал приобретал отрицательный показатель преломления. Поскольку этот параметр зависит лишь от скорости распространения в веществе света, а она не может превышать скорость света в вакууме, то и показатель преломления не может быть ни меньше единицы, ни тем более меньше нуля. Казалось бы, что тут еще обсуждать?
Многие из тех, кто занимался этим вопросом до Веселаго, не учитывали одного важного обстоятельства: на показатель преломления в веществе влияет именно фазовая скорость света. И на нее, в отличие от групповой, ограничения Эйнштейна не распространяются. С фазовой скоростью не может распространяться энергия, зато она может быть не только сколь угодно большой, но даже отрицательной. А значит, и вещества с отрицательным показателем преломления существовать могут. Таким образом, математики наконец-то разрешили существование плащей-невидимок, о которых раньше писали фантасты.
Метаматериалы, которые работают с электромагнитным излучением, исторически появились раньше, и сегодня они существенно более развиты, чем их сейсмические аналоги. Однако все, что создано в электромагнитной области, переносимо и в акустику. Математика, которая при этом используется, весьма непростая. Но она уже разработана, она существует, и, безусловно, ее можно использовать для создания сейсмической защиты зданий.
Однако ни один природный материал не обладал нужными для отрицательного преломления электронными свойствами. Работа Веселаго долгие годы существовала лишь в виде математического курьеза. Лишь в 1996 году британский физик Джон Пендри обнаружил, что добиться возникновения нужных свойств в среде можно и без какой-то волшебной химии – достаточно собрать давно известные вещества в строго упорядоченные структуры. И если размер элементов в ней будет меньше, чем длина волны колебаний, то получившийся материал сможет приобрести «магические» свойства. Эти структуры получили название метаматериалов. Фундаментальные принципы конструирования метаматериалов одинаковы для любого излучения – будь то электромагнитное или акустическое. И если в первом случае длина волны – это проблема, то в случае сейсмических волн – решение. Период сейсмических колебаний может достигать десятков и даже сотен метров, а значит, сейсмические «плащи-невидимки» можно создавать уже сегодня.
В сейсмоактивных зонах землетрясение может произойти в любой момент, поэтому каждый житель должен быть подготовлен к возможности возникновения такого события, в том числе психологически. Желательно знать и выполнить простые, но очень существенные рекомендации, которые могут помочь сохранить здоровье, а иногда и жизнь в случае сильных сотрясений, уменьшить возможный материальный ущерб. Ниже приводятся основные из них.
Что необходимо заранее сделать каждой семье
1. Выясните, сейсмостойкий ли дом, в котором вы живете. От степени его сейсмостойкости зависят действия членов вашей семьи во время землетрясения. Имейте в виду, что большинство несейсмостойких зданий можно усилить специальными мероприятиями.
2. Выявите наиболее безопасные при сотрясениях здания места в вашей квартире и доме (проемы, включая дверные проемы в капитальных стенах, колонны несущего каркаса здания вдали от окон, бомбоубежища и др.).
3. Уточните, где и как выключаются в вашей квартире (доме) газ, вода, электроэнергия; проверьте, смогут ли взрослые члены вашей семьи произвести их отключение в случае необходимости.
4. Убедитесь, что кровати членов вашей семьи не стоят возле окон с большими стеклами.
5. Прикрепите к стенам книжные шкафы, буфеты, другую тяжелую и малоустойчивую мебель; обеспечьте устойчивость при колебаниях дорогостоящей аппаратуры (компьютеры, телевизоры и т.д.). Не ставьте тяжелые предметы на верхние полки шкафов. Проверьте надежность крепления подвешенных предметов (люстры, картины, зеркала и т.п.). Обратите внимание на надежность запоров дверок буфетов и кухонных шкафов (при сильных сотрясениях может вывалиться посуда).
6. Не загромождайте лестничные клетки предметами, мешающими эвакуации людей из здания.
7. Сложите все основные документы и положите их в легкодоступное для взрослых членов семьи место.
8. В отдельно стоящих домах имейте один или несколько огнетушителей; держите шланги для полива сада подключенными к кранам.
9. Имейте дома батарейные приемник и электрический фонарь (при сильных сотрясениях подача электроэнергии в дом может прекратиться).
10. Держите под рукой аптечку первой помощи и умейте ею пользоваться.
11. Храните различного рода химикаты, чистящие и моющие средства в местах, исключающих их разлитие или рассыпание при сотрясениях.
12. Выпишите и держите около телефонного аппарата номера телефонов скорой помощи, полиции, аварийных служб, ближайших родственников, а также номера телефонов по месту работы или учебы членов вашей семьи.
13. При покупке новой квартиры выясните, сейсмостойкое ли здание, в котором вы собираетесь жить (от этого зависят, в частности, стоимость квартиры, сумма страховки на случай землетрясения и ваши действия, если землетрясение произойдет).
14. Проверьте, застрахована ли ваша квартира на случай повреждения или разрушения при землетрясении. Решите вопрос о целесообразности ее страховки с учетом сейсмостойкости здания, в котором вы живете.
15. Имейте в квартире небольшой запас консервированных продуктов на случай отключения электроэнергии (холодильника).
16. Решите на семейном совете, где встретятся члены вашей семьи, если землетрясение произойдет в рабочее время. Объясните это детям. Им лучше оставаться в школьном дворе до вашего прихода.
17. Поддерживайте общественные программы муниципалитета и служб МЧС по подготовке к землетрясениям и другим стихийным бедствиям (если такие программы имеются).
18. Добивайтесь, чтобы в школах обсудили с детьми меры безопасного поведения при землетрясениях вообще и в конкретной школе в частности. Желательно, чтобы дети прошли соответствующую психологическую подготовку. Надо иметь в виду, что серьезным долговременным последствием сильных землетрясений нередко являются психические травмы детей и взрослых.
19. Постарайтесь пройти специальное обучение поведению при землетрясении, включая общую информацию о землетрясениях, видах сейсмостойких зданий, психологическую подготовку, практическое обучение поведению в экстремальных условиях и др. Подготовленному человеку требуется меньше времени для адаптации в стрессовой ситуации.
20. Если нет возможности пройти специальное обучение, то постарайтесь многократно мысленно выполнить рекомендации, изложенные ниже, чтобы будущее землетрясение не застало вас врасплох. Люди, не подготовленные к сейсмической катастрофе, могут испытывать во время землетрясения сильный эмоциональный стресс и совершать необдуманные опасные поступки вместо необходимых целенаправленных спасательных действий.
1. Почувствовав колебания земной поверхности или окружающих предметов, иногда сопровождаемые гулом, не паникуйте, быстро оцените обстановку и встаньте в ближайшее безопасное место (ниша или дверной проем в капитальной стене, опорная колонна вдали от окна в каркасном здании); можно также залезть под прочный стол или прочную кровать; ни в коем случае не кричите, крик усиливает страх и может привести к дополнительному стрессу. Помните, что колебание длится от нескольких секунд до одной минуты (редко до полутора минут) и наибольшая опасность в это время исходит от падающих предметов, разбитых стекол, отвалившейся штукатурки.
2. Сохраняйте спокойствие, не поддавайтесь панике, не кричите, не делайте бессмысленных движений. Ваше беспокойство может дезорганизовать действия окружающих вас людей, в первую очередь детей, способствовать возникновению панических настроений.
3. Не пугайтесь, если автоматически прекратится подача электроэнергии, пойдут звуковые сигналы из автомашин, магазинов и других объектов, имеющих охранную сигнализацию (она может включиться автоматически при сильных колебаниях); могут быть слышны сирены машин специальных служб.
4. Если после первого толчка здание получило серьезные повреждения, то отключите газ, электроэнергию, воду, возьмите сумку с документами и выйдите на улицу. Пользоваться лифтом в это время не рекомендуется, так как при повторных толчках может прекратиться подача электроэнергии. При выходе из подъезда будьте внимательны и осторожны, чтобы не получить травму от падающих сверху предметов.
5. Если сотрясение было небольшим и вы уверены в сейсмостойкости здания, выходить из него необязательно, однако из-за возможности повторного толчка лучше покинуть здание.
6. Если вы находитесь в несейсмостойком здании, то в зависимости от балльности территории, которую вы должны всегда помнить, вам следует самостоятельно решить, выходить из здания или нет. Если появились трещины в капитальных стенах, то после прекращения толчков выполните указания пункта 4. Если район высокосейсмичный, то нужно покинуть здание из-за возможности повторных толчков.
7. Если землетрясение застало вас на улице или вы успели покинуть здание, отойдите на открытое пространство. Держитесь в стороне от парапетов, карнизов, балконов, нависающих проводов линий электропередачи.
8. Если вы оказались во время землетрясения рядом с высоким зданием, встаньте в дверной проем, а после завершения колебаний выйдите на открытое пространство.
9. Если землетрясение застало вас в автомашине, остановитесь в стороне от высоких зданий и не выходите из машины до прекращения сильных толчков; при сильных колебаниях машина может съехать с дороги и даже перевернуться.
10. Не удивляйтесь, если вы почувствуете новые толчки. При сильных землетрясениях они могут повторяться не периодически в течение нескольких минут, часов, дней и даже месяцев. Повторные даже несильные толчки могут вызвать дополнительные повреждения или обрушения частей зданий, нарушенных предыдущими толчками.
Действия после землетрясения при нахождении дома
Действовать нужно в соответствии с проявившейся силой сотрясения, сохранностью здания, сложившейся ситуацией. Может оказаться, что после прекращения толчков возникли серьезные повреждения и пострадало много людей.
1. Продолжайте, хотя бы внешне, сохранять спокойствие, проверьте, не ранены ли вы, постарайтесь успокоить других, реально оцените сложившуюся обстановку; не выдумывайте и не распространяйте слухов, особенно тех, которые могут вызвать панику.
2. Помогите пострадавшим, если необходимо, окажите им первую медицинскую помощь и при возможности сообщите о случившемся в соответствующие службы.
3. Если вы оказались в завале, сохраняйте самообладание и силы, окажите себе и другим первую помощь. Постарайтесь дать о себе знать стуком или голосом; помните, что даже без воды и пищи человек способен прожить до двух недель; помощь обязательно придет — внушайте себе это, так легче выжить.
4. Проверьте, нет ли угрозы пожара. Если пламя небольшое, погасите его немедленно; если вы не в состоянии это сделать, то зовите на помощь, вызывайте пожарную команду.
5. Проверьте, нет ли повреждений в линиях и приборах водо-, электро- и газоснабжения; если есть, то немедленно отключите эти системы. Возможную утечку газа проверяйте по запаху; при подозрении утечки, перекройте газовый баллон или главный вентиль, откройте окна и двери для проветривания помещения; ни в коем случае не курите в поврежденном здании и не используйте открытого огня для освещения из-за возможности взрыва газа.
6. Не касайтесь поврежденных проводов линий электропередачи или предметов, с ними соприкасающихся.
7. Наденьте обувь на толстой подошве, чтобы не повредить ноги об острые предметы, рубашку (кофту) с длинным рукавом или куртку, при необходимости — перчатки.
8. Проверьте сохранность легковоспламеняющихся веществ и химикатов (если таковые у вас есть).
9. Включите телевизор (если не прекращена подача электроэнергии) или батарейный приемник, слушайте информацию. Беспрекословно выполняйте требования служб муниципалитета и гражданской обороны; эти требования могут сообщаться по радио, телевидению или посредством передвижных громкоговорителей.
10. Свяжитесь по телефону с членам вашей семьи.
11. Осмотрите внимательно квартиру внутри и весь дом снаружи. Будьте осторожны, чтобы не получить травму от случайно упавших предметов. Если ваша квартира или дом в целом пострадали, сфотографируйте повреждения и обратитесь в муниципалитет для оказания помощи и в страховую компанию (если ваш дом был застрахован на случай стихийного бедствия) для возмещения ущерба.
13. Осторожно открывайте дверцы шкафов и буфетов во избежание падения тяжелых предметов и посуды.
14. Если электроэнергия отключена, используйте в первую очередь продукты из холодильника.
15. При необходимости помогайте полиции, пожарным, медицинским работникам, спасателям.
16. Будьте готовы к новым толчкам, хотя они могут и не возникнуть.
Предложенные в этой главе рекомендации не универсальны. Они не охватывают все возможные ситуации в период подготовки к землетрясению, в момент сейсмической вибрации и после нее. Тем не менее мы надеемся, что они помогут жителям сейсмоопасных районов сосредоточиться на необходимости подготовки к возможному землетрясению, а в случае стихийного бедствия сохранять спокойствие, трезво взвесить создавшуюся ситуацию и использовать силы и опыт для оказания душевной, физической и материальной
Перейти в разделы "Уроки истории"
"Можно уподобить всякое землетрясение фонарю, который зажигается на короткое время и освещает нам внутренность Земли, позволяя рассмотреть то, что там происходит"
Галицын Борис Борисович
российский физик, геофизик,
один из основоположников сейсмологии, ученый, академик, конструктор
Сейсмостойкость
" Важно понимать, что вам не нужно уметь предсказывать землетрясения, чтобы спасти человеческие жизни. Вы можете спасти их только путем строительства зданий, которые способны выстоять от ударов землетрясений. Людей убивают не землетрясения, а дома."
ДжеймсДжексон,
глава департамента наук Кембриджского университета
из интервью казахстанским СМИ, сентябрь 2014
Для дома, семьи
10 технологий, которые защищают здания от землетрясений
Землетрясение – мощная разрушительная стихия, которая способна уничтожать целые города. К счастью, за последние несколько десятилетий архитекторы и инженеры разработали несколько технологий, которые гарантируют, что здания, будь то небольшие дома или небоскребы, не разрушатся, если случится землетрясение.
1. «Парящий» фундамент
Изоляция фундамента, как следует из названия, заключается в том, чтобы отделить фундамент здания от всей постройки выше фундамента. Одна из систем, работающих по такому принципу, позволяет зданию «плавать» над фундаментом на свинцово-резиновых подшипниках, в которых свинцовое ядро окружено чередующимися слоями резины и стали. Стальные пластины крепят подшипники к зданию и фундаменту и это позволяет во время землетрясения двигаться фундаменту, но не двигаться конструкции над ним.
Сегодня японские инженеры вывели эту технологию на новый уровень. Их система позволяет зданию парить на воздушной подушке. Вот как это работает. Сенсоры на здании распознают сигналы сейсмической активности. Сеть сенсоров передает сигнал воздушному компрессору, который за полсекунды нагнетает воздух между зданием и фундаментом. Подушка поднимает здание на 3 см над землей, изолируя его от толчков, которые могут его разрушить. Когда землетрясение прекращается, компрессор выключается и здание опускается на место.
2. Амортизаторы ударов
Эта технология взята из авто-индустрии. Амортизаторы уменьшают магнитуду вибраций, превращая кинетическую энергию колебаний в тепловую энергию, которая может быть рассеяна через тормозную жидкость. В строительстве инженеры устанавливают на каждом уровне здания подобные гасители колебаний, один конец которых крепится к колонне, другой к балке. Каждый гаситель состоит из поршневой головки, которая движется в цилиндре, наполненном силиконовым маслом. Во время землетрясения горизонтальное движение здания заставляет двигаться поршни, оказывая давление на масло, что преобразует механическую энергию землетрясения в тепло.
3. Маятниковая сила
Амортизация может быть разных видов. Другое решение, особенно для небоскребов, предполагает подвешивание огромной массы у вершины здания. Стальные тросы поддерживают массу, в то время как тягучие жидкие амортизаторы располагаются между массой и защищаемым зданием. Когда во время землетрясения здание раскачивается, маятниковая сила заставляет его двигаться в обратном направлении, рассеивая энергию.
Каждый такой маятник настроен точно в соответствии с естественной частотой вибрации здания, чтобы избежать эффекта резонанса. Такая система используется в небоскребе «Тайбэй 101» высотой 508 м – в центре маятника 660-тонный шар золотого цвета, подвешенный на 8 стальных тросах.
4. Заменяемые предохранители
Знаете, как работают электрические «пробки»? Инженеры пытаются внедрить подобные предохранители и в сейсмическую защиту зданий.
Электрические предохранители «вылетают», если нагрузка на сеть превышает определенные значения. Электричество отключается, и это предотвращает перегрев и пожары. Исследователи из Университета Стэнфорда и Университета Иллинойса провели исследования конструкции из стальных рам, которые являются эластичными и могут колебаться на вершине фундамента.
Но это еще не все. В дополнение исследователи предложили вертикальные кабели, которые соединяют верхушку каждой рамы с фундаментом, тем самым ограничивая колебания. А когда колебания заканчиваются, кабели могут вытянуть всю конструкцию вверх. Наконец, между рамами и у оснований колонн находятся заменяемые предохранители. Металлические зубцы предохранителей поглощают сейсмическую энергию. Если нагрузка превысит допустимую, предохранители можно легко и недорого заменить, быстро восстановив здание в его первозданном виде.
5. Колеблющееся «ядро»
Во многих современных небоскребах инженеры используют систему колеблющейся стены центрального ствола здания. Усиленный бетон проходит через центр конструкции, окружая лифтовые холлы. Однако эта технология несовершенна, и такие здания во время землетрясений могут подвергаться значительным неэластичным деформациям. Решением может стать комбинирование этой технологии с упомянутой выше изоляцией фундамента.
Стена центрального ствола здания колеблется на нижнем уровне здания, чтобы предотвратить разрушения бетона стены. Кроме того, инженеры укрепляют два нижних этажа здания сталью и устанавливают натяжную арматуру по всей высоте. В железобетонных конструкциях с натяжением арматуры на бетон стальные тросы проходят через центральный ствол здания. Они работают как резиновые ленты, которые могут быть растянуты гидродомкратами, чтобы усилить временное сопротивление разрыву центрального ствола.
6. Плащ-невидимка от землетрясений
Землетрясения создают волны, которые подразделяются на объемные и поверхностные. Первые быстро проходят в глубину Земли. Вторые двигаются более медленно через земную кору и включают подвид волн, известный как волны Рэлея, которые двигают землю в вертикальном направлении. Именно эти колебания и создают основные разрушения при землетрясениях.
Некоторые ученые полагают, что можно прервать передачу этих волн, создав «плащ-невидимку» из 100 концентрических пластиковых колец, скрытых под фундаментом здания. Такие кольца могут улавливать волны, и колебания уже не могут распространяться на здание над ними, а просто выходят с другого конца конструкции из колец. Однако не до конца изучено, что будет в таком случае со стоящими поблизости зданиями, лишенными такой защиты.
7. Сплавы с эффектом памяти формы
Пластичность материалов представляет главную задачу для инженеров, пытающихся создать сейсмоустойчивые здания. Пластичность описывает изменения, которые происходят в материале, когда к нему прикладывают силу. Если эта сила достаточно велика, форма материала может быть изменена навсегда, что повлияет на его способность правильно функционировать.
Сплавы с эффектом памяти формы, в отличие от традиционных стали и бетона, могут испытывать значительные нагрузки и все равно возвращаться к прежней форме. Эксперименты с этими сплавами уже проводятся. Один из них – никель-титан, или нитинол, который эластичнее стали на 10-30%.
8. Углеволоконная оболочка
Строить новые здания с сейсмозащитой очень важно, но не менее важно защищать от землетрясений здания уже построенные. Изоляция фундамента здесь также может помочь, но есть более простое решение, так называемая усиленная углеродным волокном пластиковая оболочка (fiber-reinforced plastic wrap, FRP). Инженеры просто оборачивают пластиковый материал вокруг опорных бетонных колонн и закачивают под давлением эпоксидную смолу между колонной и материалом. Этот процесс может быть повторен 6-8 раз. Таким способом можно укрепить даже здания, которые уже были повреждены землетрясениями. Согласно исследованиям, устойчивость конструкций при применении такого метода возрастает на 24-38%.
9. Биоматериалы
Материалы, подобные FRP и сплавам с эффектом памяти, в будущем могут стать еще более совершенными – и вдохновение для новых материалов может прийти из мира животных. Например, скромная мидия, чтобы оставаться на своем месте, выделяет липкие волокна – биссусные нити. Некоторые из них жесткие, а другие – эластичные. Когда волна ударяет в мидию, она остается на своем месте, т.к. эластичные нити поглощают волну. Исследователи подсчитали, что соотношение жестких и эластичных волокон – 80:20. Дело за малым – разработать подобный материал для применения в строительстве.
Другая идея связана с пауками. Известно, что их паутина прочнее стали, однако ученые считает, что уникальным этот материал делает динамическая реакция при значительном натяжении. Ученые обнаружили, что при растяжении отдельных нитей паутины они сначала не растягиваются, потом растягиваются, а потом опять становятся нерастягивающимися.
10. Картонные трубы
Для стран, которые не могут позволить себе дорогие сейсмозащитные технологии, у инженеров также есть разработки. Например, в Перу исследователи сделали традиционные постройки из необожженного кирпича прочнее, укрепив их пластиковой сеткой. В Индии успешно используют бамбук для усиления бетона. В Индонезии некоторые здания стоят на опорах из старых покрышек, наполненных песком или камнями.
Даже картон может стать крепким, долговечным строительным материалом. Японский архитектор Shigeru Ban построил несколько зданий, используя картонные трубы, покрытые полиуретаном. В 2013 г. он построил собор в Новой Зеландии. Для постройки понадобилось 98 картонных труб, усиленных деревянными балками. Конструкции из картона и дерева очень легкие и гнущиеся, они лучше выдерживают сейсмические нагрузки, чем бетон. А если они все-таки разрушатся, вероятность, что под обломками пострадают люди, минимальна.
Люди издревле боятся землетрясений. Рассерженная планета способна уничтожать города и превращать целые страны в постапокалипсические пустыни – вспомнить хотя бы недавние трагедии на Гаити, в Чили, Японии. А вот сейсмологи занимаются тем, что вызывают землетрясения искусственно.
Все началось 4 сентября 2010 года. На Южном острове Новой Зеландии, в регионе Кентербери произошло мощное землетрясение магнитудой 7,1. Для столицы региона, города Крайстчерч, это не было новостью — с момента его основания он четырежды разрушался землетрясениями, просто последнее произошло почти век назад, и жители города полагали, что планета под их ногами наконец успокоилась. Но не тут-то было.
Надо сказать, что Крайстчерч — второй по величине город Новой Зеландии, крупный промышленный и культурный узел, и ему, в принципе, повезло, потому что эпицентр располагался западнее города, примерно в 40 км. Последствия оказались неприятными — разрушено несколько зданий, в том числе связанные с энергетической инфраструктурой (три четверти города некоторое время оставались без света), но погибших не было, да и раненых оказалось всего два человека.
Казалось бы, все, пережили. Но подземные толчки не прекратились. Чаще всего афтершоки (последующие за основным пиком землетрясения толчки) продолжаются несколько часов или дней — но в данном случае они не закончились ни через неделю, ни даже через месяц. Служба GeoNet фиксировала это странное явление как череду последовательных землетрясений с небольшими магнитудами, до 3,5 балла. Город отстраивался и жил своей жизнью, просто иногда его потрясывало. А 22 февраля 2011 года ударило снова.
Сейсморазведка
Искусственное сотрясение земной поверхности и недр — это распространенная практика, преследующая различные цели. Чаще всего машины-сейсмовибраторы используются для разведки залежей нефти и газа. Суть методики в следующем: геофизики искусственно увеличивают давление в толще пород, чем вызывают упругие волны, которые распространяются вглубь и встречают на своем пути скальные породы разных составов, пустоты, бассейны и т. д. Каждая преграда изменяет силу и скорость распространения волн — часть их отражается и возвращается, часть преломляется, часть распространяется дальше. По зоне возбуждения расставляются сейсмографы, фиксирующие колебания; после приема данные поступают на сейсморазведочную станцию и превращаются в полезную информацию.
Исследования, связанные с моделированием землетрясений, ведутся по всему миру. Практически все крупные сейсмологические институты имеют оборудование для имитации катаклизма, правда, не всегда мобильное. Одна из крупных сейсмоопасных зон на территории России находится на озере Байкал. Это Байкальская рифтовая зона, или Байкальский разлом, где земная кора становится тоньше и магма очень близко подходит к поверхности. Группа исследователей во главе с начальником сейсмологической службы Института земной коры Сибирского отделения РАН Валерием Ружичем уже много лет проводит там различные исследования. Несколько лет назад ученые разработали оригинальную методику: потенциальное землетрясение можно предупредить, проведя ряд локальных взрывов на участке разлома. А в 2014 году исследователи представили устройство для моделирования сейсмических явлений. 600-килограммовая плита размещается на участке природного разлома и, вибрируя, провоцирует природное сотрясение в разломе. Данные фиксируются, что позволяет спрогнозировать вероятность полноценного землетрясения в зоне Байкала и даже предотвратить его, сняв напряжение направленным воздействием на опасную зону.
Вызывать волны можно с помощью направленных взрывов или ударов по земной коре, но чаще используются специальные машины — так называемые сейсмические вибраторы на мобильных платформах. Обычно сейсмовибратор представляет собой комплекс, устанавливаемый на серийное шасси. Первые советские мобильные системы появились в 1970-х годах (СИ-32, СВ-5−150) и крепились чаще всего на платформах «Уралов-375» или — для труднопроходимых сибирских регионов — на гусеничные вездеходы.
ТЕХНОЛОГИИ-ПОДОГОТОВИТЬ ФУНДАМЕНТ ПОД ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ !
Команда инженеров под руководством профессора Джона ванн де Линдта из университета штата Колорадо проводят реконструкцию и тестирование здания с «мягким» первым этажом с тем, чтобы повысить их устойчивость и прочность во время сейсмических движений земли.
Многоэтажные здания, построенные по принципу «soft story» (открытые пространства на уровне первого этажа для гаражей или витрин магазинов), имеют слабую и неустойчивую структуру, которая подвержена землетрясениям. Десятки тысяч таких домов были построены по всей Калифорнии, одном из самых сейсмоопасных районов США, в 20 -30-х годах прошлого столетия, что делает это серьезной проблемой безопасности.
Начиная с июля этого года, команда проводит испытания на специальном вибростенде 4-этажного здания площадью 4087 кв. метров, имеющего первый открытый этаж. Согласно результатам испытаний, проведение некоторой реконструкции здания без его полной или частичной разборки позволяет значительно увеличить устойчивость к землетрясениям: в трех их четырех различных модификаций землетрясений здание устояло без существенных повреждений.
В реконструкции был использован новый строительный материал CLT (cross-laminated timber), который представляет собой многослойную клееную древесину с перекрестным расположением слоев. Первая проверенная модификация здания представляет собой структуру из восьми стен 60-сантиметровой ширины с фанерой на нижней стороне диафрагмы жесткости второго этажа, укрепленной несколькими ремнями и клипсами Simpson Strong-Tie. CLT-листы были поставлены компанией Innovative Timber Solutions-Smartwoods.
Вторая успешно испытанная конструкция первого этажа была выполнена в виде жесткого каркаса из CLT-листов Simpson Strong-Tie в соответствии с рекомендациями FEMA P-807, ну а третья конструкция имеет более сильный стальной каркас с анкерной системой. Теперь инженеры планируют испытывать четвертую конструкцию, которая включает в себя вязкостный демпфер, похожий по действию на автомобильные рессоры.
Все работы ведутся на средства гранта в размере 1,24 млн. долларов США, полученного от Национального научного фонда для исследований. Команда инженеров работает совместно с Ренселлеровским политехническим институтом, Калифорнийским политехническим университетом в Помоне, Университетом Западного Мичигана и Университетом Клемсона. В тестах принимают участие многочисленные партнеры по отрасли, в том числе Simpson Strong-Tie и Лаборатория лесной продукции, а также ряд государственных структур
Читайте также: