Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) совместно с китайскими коллегами опубликовали результаты исследования, которые показывают, какие механизмы наилучшим образом позволяют гасить воздействие сейсмических толчков на здания при землетрясениях. В качестве модельного объекта рассматривалось пятиэтажное железобетонное сооружение, которое подвергали различным нагрузкам с учетом разрушаемости и склонности к дефектам материалов, из которых оно составлено.
В ходе программного эксперимента исследователи проверяли гипотезу, которая описывает сочетание привычных способов гашения колебаний при строительстве в сейсмически активных зонах. Доминирующей теорией является применение таких технологий, которые поглощают сейсмическую нагрузку, допуская лишь контролируемые повреждения зданий. Однако сочетание распространенных методик может сделать их использование эффективным.
Авторы работы применили в модели специальные стальные демпферы, а также эластомерные опоры и свинцово-резиновые опоры или изоляторы. Первые принимают сейсмический удар на себя, вторые гасят колебания. Стальные демпферы под нагрузкой не изгибаются, а сжимаются, поглощая значительную часть энергии без потери прочности.
Сочетание двух видов изоляторов и демпферов снижает смещение покрытия здания при сильных толчках на 18,76%, ускорение наземных конструкций — на 11,54%, деформацию междуэтажных перекрытий — на 26%. А каждая технология защиты в отдельности показала менее убедительные результаты.
В ходе моделирования исследователи также пересмотрели саму структуру расположения демпферов и изоляторов. Первые, например, должны быть для большей эффективности распределены по всей высоте здания, а не только сосредоточены в нижней части. Это сократит величину ускорения надземных сооружений. Кроме того, пересмотр структуры позволил снизить итоговую стоимость системы. Расчеты для китайского рынка показали, что цена такой защиты для рассматриваемого дома составит 21 280 долларов США.
Ранее мы рассказывали о том, почему землетрясения случаются порой в неожиданных местах.
