Новейшая техника (Умэдзава Акира)

В стране землетрясений Японии технологии сейсмостойкости прогрессируют с каждым днём. Хочу познакомить вас с одной из них.

Жилые дома с трёхмерной сейсмостойкостью.

Проект в районе Асагая «Чисуй-кан»

В марте 2011 года в Асагая квартала Сугинами, Токио, был завершён первый в мире многоквартирный дом «Чисуй-кан» с системой «трёхмерной сейсмостойкости», устойчивой не только к горизонтальным, но и к вертикальным колебаниям. Это совместный проект почётного профессора Токийского университета Фудзита Такафуми, лаборатории «Kozo Keikaku Engineering», компаний «Shimizu Corporation» и «Kayaba System Machinery».

Ответственный за проект Такахаси Осаму, начальник отдела проектирования конструкций лаборатории «Kozo Keikaku Engineering» говорит: «Даже если произойдёт сильное землетрясение, подобное землетрясению в Кобе, колебание строений можно уменьшить на половину».

В подвальном помещении этого здания под каждым из 8 столбов установлено устройство трёхмерной сейсмостойкости. Верхняя часть устройства —«резиновая прослойка» поглощает горизонтальные колебания. Воздушная пружина со складчатыми стенками уменьшает вертикальные колебания. Давление воздуха в воздушной пружине круглосуточно контролируется компьютером, чтобы постоянно поддерживалось нужное давление, из резервного бака автоматически подаётся воздух. Также имеется новое «утройство поглощения качания». На 4-х углах здания установлены амортизаторы, наполненные высокопоглощающим маслом, для гашения силы вращения, подобной движению кресла-качалки.

Примечательно, что в день Великого восточнояпон-ского землетрясения 11 марта 2011 года, когда строительство завершилось, было доказано, что благодаря системе трёхмерной сейсмостойкости уровень горизонтальных и вертикальных колебаний уменьшился вдвое.

В будущем для продажи устройства планируется уменьшение его габаритности и сокращение затрат на производство.

Фасад здания «Чисуй-кан» (1) и подвальное помещение (2). Воздушная пружина со складчатыми стенками уменьшает вертикальные колебания. Жёлтый механизм — это «утройство поглощения качания».

Различные идеи

Сейсмостойкость с использованием подъёмной силы воды

Вода создаёт подъёмную силу, поэтому является идеальным изолятором, по которому почти не передаются горизонтальные колебания от землетрясения. Если здание будет полностью плавать на воде, подобно кораблю, то из-за качания от сильных ветров жить в нём будет неудобно. Зафиксировав строение на фундаменте, можно частично (partially) воспользоваться достоинствами подъёмной силы методом «partially floating». В августе 2005 года эта система была реализована впервые в мире.

Сарута Масааки, ответственный за группу по изучению колебаний технической лаборатории компании «Shimizu Corporation», объясняет: «По сравнению с конструкциями, не использующими подъёмную силу воды, в зданиях, построенных по методу partially floating, сила колебаний уменьшается на примерно 20%. Есть данные, что когда в марте этого года произошло Великое восточнояпонское землетрясение, сила колебаний сократилась на половину». В дальнейшем этот метод планируется внедрить в музеях, медицинских учреждениях, центрах хранения данных и т.д..

«Устранение колебаний» с помощью сжатого воздуха.

В момент землетрясения сила воздуха поднимает здание, что в большой степени уменьшает колебания, эту роль выполняет воздушное устройство для устранения колебаний. Когда датчик, установленный на здании, фиксирует первичные волны (Р-волны) до землетрясения, из воздушного резервуара в закрытое пространство между искусственным грунтом и фундаментом моментально поступает сжатый воздух, из-за чего поднимается верхняя часть фундамента на 25 мм, и сила колебаний уменьшается в 30 раз.

Изобретатель воздушного устройства для устранения колебаний Сакамото Сёити говорит: «Чтобы понять действие этого устройства, представьте судно на воздушной подушке. За счёт поднятия здания силой воздуха не будет соприкосновения между землёй и фундаментом, поэтому я называю это не «уменьшением колебаний», а «устранением».

Господин Сакамото был добровольцем после землетрясения в Кобе в 1995 году, тогда он думал: «Что я могу сделать ещё?». Это привело к созданию воздушного устройства для устранения колебаний. Эта уникальная идея была реализована в 2006 году.

(1) «Экспериментальная лаборатория» компании «Shimizu Corporation», в которой внедрена технология сейсмостойкости с использованием подъёмной силы воды. (2) (а) С помощью сжатого воздуха всё здание находится в поднятом состоянии. (б) Пространство между фундаментом и зданием устраняет колебания от землетрясения. (в) Обычно дом стоит на основании. После поднятия здание возвращается в прежнее положение.