Skip to main content

Novel braced frame for earthquake resilience

Article Category

Article available in the folowing languages:

Stalowa klepsydra chroni budynki dotknięte trzęsieniem ziemi

Nawet niewielkie uszkodzenia konstrukcyjne mogą skazać budynek na wyburzenie. Architektoniczna agrafka może sprawić, że będą stały przez następne dziesięciolecia.

Technologie przemysłowe
Bezpieczeństwo

Po trzęsieniu ziemi większość ludzi odczuwa ulgę na wieść, że ich dom lub biuro nie zawaliły się, jednak w wielu przypadkach powrót do tych budynków jest niemożliwy, gdyż są przeznaczane do rozbiórki. „Budynki nie znajdują się w swojej pierwotnej pozycji po trzęsieniu ziemi, są zdeformowane”, wyjaśnia George Vasdravellis, profesor nadzwyczajny na Heriot-Watt University i główny badacz projektu CBF-EQRES. Tę deformację, znaną jako przemieszczenie resztkowe, bardzo trudno naprawić przy użyciu konwencjonalnych technik. Jeśli słupy podtrzymujące budynek są odchylone względem pionu nawet o 0,5 %, odbudowa budynku jest zazwyczaj tańsza niż naprawa. Odbudowy są czasochłonne, dlatego ludzie pozostają bez dachu nad głową, a infrastruktura niszczeje przez miesiące lub lata po ustąpieniu ostatnich wstrząsów. Vasdravellis pracuje nad nowym rodzajem wzmocnień, które mogą utrzymać budynki w stanie nienaruszonym i pomóc miastom szybciej odzyskać równowagę po trzęsieniu ziemi. Jego zespół z Heriot-Watt University w Zjednoczonym Królestwie, przy wsparciu ze strony UE w ramach projektu CBF-EQRES, opracował technikę wykorzystującą sworznie ze stali nierdzewnej w kształcie klepsydry. Są one połączone z krzyżulcami usztywniającymi metalowe ramy nośne nowoczesnych budynków. Te sworznie ze stali nierdzewnej pozostają sztywne nawet wtedy, gdy działają na nie siły wystarczająco duże, aby je zdeformować, a jednocześnie są odporne na rozerwanie. To pozwala im zginać się podczas trzęsienia ziemi, rozpraszając energię, która w przeciwnym razie działałaby na samą ramę stalową. Co ważniejsze, minimalizują one pozostałe odkształcenia budynku, co znacznie ułatwia proces naprawy. Po zdarzeniu sejsmicznym, sworznie ochronne można łatwo wymienić i przygotować budynek na przyszłe trzęsienia ziemi. „Proces naprawy jest bardzo prosty. Sworznie są cylindryczne, po prostu wyciąga się je przez otwory w ścianie i wymienia na nowe”, mówi Vasdravellis. Zespół badawczy testował różne kształty sworzni w laboratorium, zanim zdecydowali się na nadanie im kształtu klepsydry. Vasdravellis ma nadzieję, że sworznie zostaną włączone do europejskich kodeksów budowlanych dla obszarów aktywnych sejsmicznie. Mniej więcej jedna trzecia Europy jest zagrożona niszczycielskimi trzęsieniami ziemi, te tereny znajdują się na południowym wschodzie Europy i obejmują część Bałkanów, Grecji i Włoch. Chociaż kodeksy w Unii Europejskiej są aktualizowane raz na dziesięć lat, w niektórych krajach podatnych na trzęsienia ziemi, jak np. w Nowej Zelandii, wdraża się innowacyjne rozwiązania w przyspieszony sposób. Badaniom przeprowadzonym w ramach projektu CBF-EQRES przyznano wsparcie programu Maria Skłodowska-Curie. „Dzięki temu stypendium przez 2 lata miałem okazję współpracować z bardzo dobrym stypendystą, doktorem Guido Bregolim, który wykonał wspaniałą pracę”, mówi Vasdravellis. „Znaczący wkład wniósł również Marco Baiguera”. Badacz dodaje, że dzięki funduszom dostępny był również niezbędny sprzęt laboratoryjny. Dzięki dotacji Vasdravellis mógł również przeprowadzić badania dotyczące podobnego urządzenia, które zmniejsza ryzyko zawalenia się budynków, w których doszło do nagłych, poważnych uszkodzeń, takich jak utrata kolumn nośnych na skutek bombardowania. Vasdravellis mówi, że zainteresowała go tematyka przemieszczeń resztkowych, ponieważ był to „otwarty problem” w projektowaniu konstrukcji odpornych na działanie czynników sejsmicznych. Uczony dodaje: „Jestem z Grecji, więc mam osobistą motywację do ulepszania budynków odpornych na trzęsienia ziemi”.

Słowa kluczowe

CBF-EQRES, budynek, zawalenie się, trzęsienie ziemi, sejsmiczne, resztkowe, przemieszczenie, klamra, Grecja, ochronne, klepsydra, stal

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania