Дослідники з Політехнічного університету Валенсії розробили новий метод будівництва будівель, які зможуть витримувати навіть найсерйозніші ушкодження внаслідок землетрусів, зсувів або повеней.
Надихнувшись здатністю ящірок відкидати хвіст під час нападу, вчені створили систему “структурних запобіжників”, яка дає змогу локалізувати руйнування і запобігти обваленню всієї будівлі. Для перевірки ідеї вчені побудували будинок зі збірного залізобетону і штучно створили в ньому значні пошкодження. Обвалення всієї споруди вдалося уникнути, що продемонструвало життєздатність концепції.
Сучасні методи проєктування будівель спрямовані на перерозподіл навантаження в разі обвалення окремих елементів конструкції. Такий підхід, заснований на поліпшенні зв’язків між структурними компонентами, ефективний за незначних початкових пошкоджень. Однак при серйозних пошкодженнях цей підхід може парадоксальним чином підвищити ризик прогресуючого обвалення. Нещодавні трагічні інциденти, як-от обвалення будинку в Серфсайді, Майамі, та обвалення будівлі в іспанському муніципалітеті Пеньїскола 2021 року, а також катастрофа в Абадані, Ірані, 2022 року, сталися саме через значні первинні пошкодження.
Науковці розробляють нову філософію будівництва будівель, здатних витримувати різні небезпеки, як-от повені, зсуви ґрунту, знос або навіть неналежне обслуговування. Дослідницька група пропонує впровадити концепцію “структурних запобіжників”. Цей принцип схожий на захист електричної системи від перевантажень шляхом з’єднання різних компонентів мережі за допомогою запобіжників.
Нова конструкція будівлі зберігає її структурну цілісність за нормальної експлуатації. Однак, коли поширення руйнувань стає неминучим, цілісність конструкції сегментується. Такий підхід запобігає повному обваленню будівлі та захищає її частину, що залишилася, зменшуючи масштаби збитку.
Подробиці дослідження команди були опубліковані в журналі Nature.
Для перевірки концепції в реальних умовах команда побудувала повномасштабну будівлю зі збірного залізобетону. Вони штучно створили значне початкове руйнування в конструкції. У підсумку пошкодження було локалізовано, і обвалення всієї будівлі вдалося уникнути. На нинішньому етапі розробки новий підхід команди можна застосувати практично до будь-якої нової будівлі. Вчені працюють над адаптацією методики до будинків, побудованих з монолітного бетону і сталі.
За словами вчених, це перше рішення, яке пройшло повномасштабні випробування і підтвердило свою ефективність проти поширення руйнувань у будівлях після великих початкових пошкоджень. Застосування нової конструкції дасть змогу запобігати катастрофічним обваленням, тим самим захищаючи життя людей і зводячи до мінімуму економічні втрати.
Незважаючи на всі переваги, новий метод призводить до незначного подорожчання будівництва. Вчені пояснюють економічну ефективність використання технології тим, що вона застосовує звичайні будівельні матеріали та деталі.