Во время землетрясения: гениальный метод исследователей из Мендосы для предотвращения обрушения малоэтажных домов

МЕНДОЗА - Группа ученых из этой провинции разработала систему, которая предотвращает обрушение низких жилых домов во время землетрясения. Метод защиты, созданный специалистами Национального совета по научно-техническим исследованиям (Conicet) и Национального университета Куйо (UNCuyo), заключается в адаптации механизма контроля вибраций на основе высокочастотных настроенных жидкостных демпферов. Это важный шаг в исследовании последствий землетрясений в провинции, одной из самых опасных сейсмических зон страны, несмотря на то, что подобная система уже используется во всем мире для высотных зданий. "Новизна нашей разработки заключается в том, что эта технология может быть применена не только к малоэтажным домам, которые будут построены, но и к уже построенным домам в регионах, где вероятны сейсмические события или землетрясения", - говорит Даниэль Амброзини, руководитель инициативы и исследователь Conicet в Институте структурной механики и сейсмического риска (Imeris), расположенном на инженерном факультете UNCuyo. Инициатива опубликована в журнале Engineering Structures. "При сильном сотрясении тектонических плит частота вибрации - это характеристика, присутствующая в каждом доме, здании, мосте или другом типе конструкции, которая естественным образом порождает движение сооружения с определенным количеством циклов в секунду. "Одна из самых серьезных проблем при землетрясениях - это когда частоты вибрации грунта совпадают с частотой колебаний конструкции, и это явление, которое называется резонансом, во многих случаях приводит к обрушению сооружения", - предупреждают специалисты. Именно поэтому новая система "Высокочастотные настроенные жидкие амортизаторы" (ALS-AF) является адаптацией метода борьбы с вибрацией, который в настоящее время используется в высотных зданиях. "В этой связи стоит вспомнить, что Tuned Mass Dampers (TMA), состоящие из твердой массы и пружины, и Tuned Liquid Dampers (TFD), состоящие непосредственно из жидкости внутри емкости, в данном случае воды, являются устройствами для контроля вибраций конструкций, которые очень полезны, особенно в уже построенных зданиях, где сейсмоизоляция, технология, основанная на изоляторах, обычно резиновых, устанавливаемых в основании зданий, практически неприменима. "Отсюда важность нового творения специалистов из Мендосы. "Разработанная нами система позволяет контролировать сейсмические колебания в невысоких конструкциях с помощью ALS-AF, которая заключается в передаче энергии от основной конструкции (корпуса) к вторичной системе (устройству). Это устройства, которые работают в том месте, где смещения, вызванные землетрясением, являются наибольшими, то есть в самой высокой части, будь то крыша или терраса", - объяснил Мартин Домицио, другой руководитель проекта и исследователь Conicet в Imeris, а также доктор технических наук. Активную роль в исследовании сыграли и технические сотрудники организации, в том числе биоинженер Габриэль Хоури, который внес свои идеи по усовершенствованию устройства. Ученые напомнили, что во время землетрясения в низких домах частота колебаний гораздо выше, чем в высоких зданиях, поэтому устройства ALS не могут быть использованы из-за невозможности настройки частоты. "Традиционное устройство ALS было бы чем-то вроде того, как если бы вы поставили много маленьких контейнеров с водой на вершину конструкции, и в момент землетрясения, когда конструкция начинает вибрировать, вода тоже вибрирует, таким образом, энергия передается этим контейнерам и снимается трением о стенки контейнера, а благодаря настройке конструкция вибрирует гораздо меньше", - пояснил Амброзини. Он добавил о конструкции: "Оригинальность нового разработанного устройства (ALS-AF) заключается в добавлении металлической крышки и специально разработанных пружин, которые заставляют жидкость вибрировать на более высокой частоте, необходимой в малоэтажном жилье". Чтобы запустить разработанное устройство в работу, было проведено несколько этапов испытаний. Так, экспериментальные испытания малогабаритных моделей проводились на вибростоле, воспроизводящем землетрясения и другие виды движений. Модели подверглись трем симулированным землетрясениям: Ландерс 1992 года в Калифорнии (США) с магнитудой 7,3 по шкале Рихтера, Мендоса 1985 года с магнитудой 6,3 и Нортридж 1994 года в Лос-Анджелесе с магнитудой 6,7. При этом исследователи измеряли абсолютные ускорения и относительные смещения и обнаружили, что разработанная система позволяет снизить оба параметра. Очень важно подчеркнуть, что в мире существует множество разработок для важных сооружений, таких как крупные здания, посольства, атомные электростанции, мосты и другие конструкции, но мало разработок для низких сооружений, таких как дома", - сказал Домицио. "Существует очень мало решений для существующего жилья. С другой стороны, если строение новое, есть альтернативные варианты защиты от землетрясений, например, сейсмоизоляция", - напомнил исследователь. Например, в провинции эта технология была применена при строительстве здания Института гистологии и эмбриологии в Мендосе и резиденции регионального факультета Национального технологического университета Мендосы (UTN). Работа ученых из Мендосы уже имеет совместный патент, поданный в Аргентине между Conicet и UNCuyo. "Команда специалистов, которая в настоящее время разрабатывает новое устройство: высокочастотный настроенный жидкостный демпфер (ACLS-AF), также предназначенный для низких сооружений, говорит: "AMS или ALS - это новое устройство, которое может быть использовано при строительстве низких зданий. "AMS или ALS - это прямоугольные или сферические контейнеры, а новые ACLS-AF - это контейнеры в форме буквы U, и мы столкнулись с новыми проблемами, которые пока решаем с помощью 3D-печати, чтобы получить компоненты этого устройства и, в свою очередь, иметь возможность делать его серийно". Специалисты полны энтузиазма, они не перестают придумывать новые способы защиты населения от скрытой угрозы землетрясений в провинции".