De-a lungul istoriei, s-au construit structuri și orașe impresionante dar nu toate au trecut de testele oferite de natură. Cutremurele reprezintă una dintre cele mai distructive forțe ale Pământului – undele seismice de pe tot pământul pot distruge clădiri, pot lua vieți și costă sume enorme de bani pentru reconstrucții și reparații.
Potrivit Centrului Național de Informare a Cutremurelor, există în medie 20.000 de cutremure în fiecare an – 16 dintre ele fiind dezastre majore.
În ultimele decenii, inginerii au introdus noi proiecte și Materiale de construcții pentru a pregăti mai bine clădirile pentru a rezista cutremurelor.
Te invit să citești mai departe pentru a afla cum sunt proiectate astăzi clădirile rezistente la cutremure.
Cum au impact cutremurele asupra clădirilor?
Pentru a crea construcții rezistente, a fost nevoie să se descopere complexitatea fenomenului. Este foarte important să înțelegem modul în care cutremurele afectează structurile create de om. Când are loc un cutremur, acesta transmite valuri de șoc pe tot pământul, la intervale scurte de timp, în toate direcțiile. Deși clădirile sunt construite astfel încât să facă față forțelor verticale care acționează asupra lor, ele nu pot face față forțelor emise de cutremure.
Această încărcare orizontală vibrează pereții, podelele, coloanele, grinzile și conectorii care îi mențin împreună. Diferența de mișcare între partea de jos și partea de sus a clădirilor exercită stres extrem, provocând ruperea cadrului de susținere și prăbușirea întregii structuri.
Cum se face o clădire rezistentă la cutremur?
Pentru a proiecta o clădire rezistentă la cutremure, inginerii trebuie să consolideze structura și să contracareze forțele unui cutremur. Deoarece cutremurele eliberează energie care imprimă o forță clădirii, dintr-o direcție, strategia este ca imobilul să împingă în sensul opus. Iată câteva dintre metodele utilizate pentru a ajuta clădirile să reziste la cutremure.
1.O fundație flexibilă
Izolarea bazei implică plasarea clădirii pe plăcuțe flexibile, care izolează fundația și se deplasează în locul clădirii.
O modalitate de a rezista forțelor terestre este „ridicarea” fundației clădirii deasupra pământului. Izolarea bazei presupune construirea unei clădiri deasupra plăcuțelor flexibile din oțel, cauciuc și plumb. Când baza se mișcă în timpul cutremurului, izolatoarele vibrează în timp ce structura însăși rămâne constantă. Acest lucru ajută în mod eficient la absorbția undelor seismice și la prevenirea deplasării acestora printr-o clădire.
2.Amortizoare
Toată lumea le cunoaște; cei mai tineri de la biciclete, adulții de la mașini. Cu toate acestea, este posibil să nu știi că inginerii le folosesc și pentru realizarea clădirilor rezistente la cutremure. Similar cu utilizarea lor în mașini, amortizoarele reduc magnitudinea undelor de șoc și ajută clădirile să reziste. Acest lucru se realizează în două moduri: dispozitive de control vibrațional și amortizoare de pendul.
2.1.Dispozitive de control vibrațional
Amortizoarele reglate atașate la grinzi, pe fiecare nivel al clădirii, folosesc pistoane și ulei pentru a absorbi șocul cutremurului.
Când are loc un seism, clădirea transferă energia vibrației în pistoane, împinge împotriva uleiului. Energia este transformată în căldură, disipând forța vibrațiilor.
2.2.Puterea pendulului
O greutate mare se mișcă opus mișcării cutremurului pentru a disipa energia.
O altă metodă de amortizare este puterea pendulului, utilizată în principal în zgârie-nori. Inginerii suspendă o minge mare cu cabluri de oțel cu un sistem hidraulic în partea de sus a clădirii. Când clădirea începe legănarea, mingea acționează ca un pendul și se deplasează în direcția opusă pentru a stabiliza direcția.
3.Scut de vibrații
Inelele de beton și plastic de sub clădire canalizează undele de șoc în jur.
În loc să contracareze doar forțele, cercetătorii experimentează moduri în care clădirile pot devia și redirecționa energia din cutremure. Denumită „pelerina de invizibilitate seismică”, această inovație implică crearea unei pelerine din 100 de inele concentrice din plastic și beton și îngroparea ei la cel puțin un metru sub fundația clădirii.
Pe măsură ce undele seismice intră în inele, acestea sunt forțate să se deplaseze către inelele exterioare pentru o deplasare mai ușoară. Ca rezultat, acestea sunt în esență canalizate departe de clădire și disipate în plăcile din pământ.
