Новая технология спасает здания от полного разрушения даже при серьезных повреждениях

Исследователи из Политехнического университета Валенсии разработали новый метод строительства зданий, которые смогут выдерживать даже самые серьезные повреждения в результате землетрясений, оползней или наводнений. Вдохновившись способностью ящериц отбрасывать хвост при нападении, ученые создали систему «структурных предохранителей», которая позволяет локализовать разрушения и предотвратить обрушение всего здания.

Для проверки идеи ученые построили дом из сборного железобетона и искусственно создали в нем значительные повреждения. Обрушения всей постройки удалось избежать, что продемонстрировало жизнеспособность концепции.

Современные методы проектирования зданий направлены на перераспределение нагрузки в случае обрушения отдельных элементов конструкции. Такой подход, основанный на улучшении связей между структурными компонентами, эффективен при незначительных первоначальных повреждениях. Однако при серьезных повреждениях этот подход может парадоксальным образом повысить риск прогрессирующего обрушения. Недавние трагические инциденты, такие как обрушение дома в Серфсайде, Майами, и обрушение здания в испанском муниципалитете Пеньискола в 2021 году, а также катастрофа в Абадане в Иране в 2022 году, произошли именно из-за значительных первоначальных повреждений.

Ученые разрабатывает новую философию строительства зданий, способных выдерживать различные опасности, такие как наводнения, оползни, износ или даже ненадлежащее обслуживание. Исследовательская группа предлагает внедрить концепцию «структурных предохранителей». Этот принцип похож на защиту электрической системы от перегрузок путем соединения различных компонентов сети с помощью предохранителей.

Новая конструкция здания сохраняет его структурную целостность при нормальной эксплуатации. Однако, когда распространение разрушений становится неизбежным, целостность конструкции сегментируется. Такой подход предотвращает полное обрушение здания и защищает его оставшуюся часть, уменьшая масштабы ущерба.

Для проверки концепции в реальных условиях команда построила полномасштабное здание из сборного железобетона. Они искусственно создали значительное первоначальное разрушение в конструкции. В итоге повреждение было локализовано, и обрушения всего здания удалось избежать. На нынешнем этапе разработки новый подход команды можно применить практически к любому новому зданию. Ученые работают над адаптацией методики к домам, построенным из монолитного бетона и стали.

По словам ученых, это первое решение, которое прошло полномасштабные испытания и подтвердило свою эффективность против распространения разрушений в зданиях после крупных первоначальных повреждений. Применение новой конструкции позволит предотвращать катастрофические обрушения, тем самым защищая жизни людей и сводя к минимуму экономические потери.

Несмотря на все преимущества, новый метод приводит к незначительному удорожанию строительства. Ученые объясняют экономическую эффективность использования технологии тем, что она применяет обычные строительные материалы и детали.

Фото: freepik