Почему устояли небоскрёбы в Японии?Ни для кого не секрет, что Дальний Восток является сейсмоактивным участком нашей планеты. Но, даже зная это, нельзя предугадать, какой мощности может быть следующий удар стихии. Трагедия в Японии потрясла мир. Такого разгула сил природы никто не ожидал.

Землетрясение в Японии уже вошло в пятёрку сильнейших во всей истории человечества и стало самым мощным в истории самой страны. И, действительно, как не раз замечалось в СМИ, жертв могло бы быть гораздо больше. Ведь современная Япония – государство с населением, достигающим, согласно данным на 2009 год, 127 миллионов человек, с густонаселёнными районами, с развитой инфраструктурой, с обширными промышленными постройками и атомными станциями. Большинство населения сосредоточено в мегаполисах, в основном на побережье Тихого океана. Огромные небоскребы из бетона, являются домом или местом работы. Почему же Япония опровергала знаменитую поговорку: «Не землетрясения убивают людей, это делают здания»? Здания Японии устояли.  

Японские инженеры, как, впрочем, и все японцы, никогда не забывали о том, что они находятся на весьма нестабильном участке земной коры. Потому и к вопросу возведения зданий всегда был необходим особый подход. С самых первых высотных построек был заложен принцип, который нельзя было нарушать – безопасность людей в случае землетрясения. Этот принцип позволил строить здания, которые могли выдержать сейсмическую активность, но при этом были впоследствии не пригодны для восстановления. Поэтически говоря, здания жертвовали собой ради спасения жизни людей.
Почему устояли небоскрёбы в Японии?
Так было до того момента, пока  в специальном павильоне для моделирования землетрясений в исследовательском центре Hyogo Earthquake Engineering не прошла испытание разработка группы английских учёных под руководством Грега Дейерлей.

Со своими коллегами Грег Дейерлей разработал систему, которая позволяет зданию выдерживать сейсмическую активность силой 7 баллов и при этом оставаться возможным для дальнейшей эксплуатации.

Результат достигается благодаря стальной раме, которая может располагать рядом с внешними стенами здания или внутри постройки; может быть внесена в проект на стадии проектирования, а может быть добавлена при модернизации постройки.

Важной особенностью рамы является её гибкость – она может колебаться и вибрировать, и при этом не наносится значительный вред её структуре.

Рама поддерживается дополнительными тросами. По своим особенностям они могут быть сопоставлены с теми, на которых держатся многие современные мосты. Одним из основных качеств этих дополнительных опор является их упругость, которая препятствует деформации. Тросы не только обеспечивают дополнительную устойчивость раме и всему зданию в целом, но и помогают конструкции принять первоначальное положение после того, как землетрясение закончилось. Это позволяет уменьшить амплитуду и время качания здания из стороны в сторону, что помогает предотвратить смещение строительных блоков и этажей – наиболее опасные для небоскрёбов последствия колебаний.

Так же в конструкции предусмотрены специальные предохранители, которые принимают на себя – в прямом смысле – весь удар стихии. Предохранители деформируются под воздействием колебаний, сводя к минимуму их воздействие на другие системы здания. Почему устояли небоскрёбы в Японии?Предохранители прикреплены непосредственно к самому фундаменту. Однако, несмотря на их глубокое залегание, эти системы легко обновляемы. Конструкция позволяет оперативно произвести замену сразу же после того, как прекратились подземные толчки.

Рама даёт возможность зданию устоять, быть убежищем (особенно во время первых толчков), обеспечить достаточно времени для эвакуации и быть быстро восстановленным после землетрясения.

Во время испытаний разработки английских учёных были воссозданы условия самых сильных, на тот момент, землетрясений, которые были в Калифорнии и в Японии в 1994 и в 1995 годах. Сила толчков достигала 6,7 и 6,9 баллов.

Как показали последние события, это был не предел возможностей конструкции.

Однако необходимо понимать: согласно параметрам, идеальные условия для эксплуатации рамы – здание не выше 15 этажей, а также взаимодействие с другими элементами, нейтрализующими воздействие землетрясения на строение (например, с гибким бетоном).  И, следовательно, рама – это не панацея, а лишь одна из мер, которая необходима для обеспечения безопасности людей в районах с повышенной сейсмической активностью.

А, если этого будет недостаточно? Устояли ли здания в Японии по счастливой случайности или же заложенные в них системы оказались более чем надёжными, всё равно вопрос остаётся открытым. Потому как никто не знает, какой мощности будет следующий удар стихии…


Фатьяна ТИМОФЕЕВА

Фотографии:
(фотография Xiang Ma).
(фотография Tsuyoshi Hikino, National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention).
Фотография: www.bestbridge.net