Shutterstock
Technologia

Stare piłki ratują przed trzęsieniem ziemi

Szukając sposobu na amortyzację drgań sejsmicznych, inżynierowie wracają do pomysłu sprzed 5 tys. lat, ale w nowym wydaniu. Wykorzystują zużyte piłki tenisowe.

Trzęsień ziemi nie da się przewidzieć, ale można się do nich przygotować. Systemy izolujące od drgań sejsmicznych umieszcza się w fundamentach niektórych budynków wzniesionych w strefach wysokiego ryzyka. Dla przykładu siedziba władz miasta San Francisco ma wbudowane złożone struktury z betonu, gumy i metalu redukujące rozmiary ewentualnych szkód poprzez amortyzację poziomych drgań gruntu, tak jak układ zawieszenia w samochodzie absorbuje ruchy pionowe.

Jednak takie rozwiązania są bardzo drogie. Inżynier Jian Zhang z University of California w Los Angeles ocenia, że uwzględnienie w projektowaniu budynku izolacji sejsmicznej zwiększa jego koszt nawet o 20%. Chociaż podobne systemy mogą w przyszłości uchronić przed wielkimi stratami, to w wielu regionach świata budowniczy nie dysponują budżetami umożliwiających takie inwestycje.

Problem spróbował rozwiązać Michalis Vassiliou, inżynier z ETH Zürich, proponując nową i tanią metodę ochrony przed trzęsieniami, w której wykorzystuje się materiał łatwo dostępny i pochodzący z recyklingu: stare piłki do tenisa. „Każdy, kto uprawia ten sport, wie, że nie wiadomo, co robić z zużytymi piłkami” – mówi Vassiliou.

Vassiliou i jego współpracownicy wrócili do jednej z wcześniejszych form izolacji sejsmicznej, która polega na tym, że podczas trzęsienia budynek toczy się po rolkach w obie strony, aż w końcu się zatrzymuje, niczym wrotkarz na half-pipe. Poprzez odseparowanie budynku od gruntu warstwą kul lub cylindrów, izolacja przetwarza chaotyczne drżenia w łagodne kołysanie, a następnie dzięki tarciu wytłumia te oscylacje. Metoda ta została już wykorzystana 5 tys. lat temu przez budowniczych piramid w Peru, ale dziesiejsi architekci wolą drogie, standaryzowane systemy.

Współczesna wersja toczącej się izolacji sejsmicznej, opisana z detalami w „Frontiers in Built Environment”, polega na wstrzyknięciu do setek zużytych piłek tenisowych, które utraciły siłę odbicia, mieszanki przypominającej cement. Badacze zbudowali w laboratorium niedrogi prototyp składający się z dwóch płyt betonowych oddzielonych czterema piłkami tenisowymi. Następnie przeprowadzili symulację trzęsienia ziemi i stwierdzili, że piłki wytrzymały siłę 8 kN w przeliczeniu na jedną – to dwukrotnie więcej niż mogą doświadczać systemy izolacyjne pod jednokondygnacyjnym budynkiem. Piłki muszą jednak zawierać właściwą ilość mieszanki (badacze wprowadzali ją do piłek rękawem cukierniczym), aby nie pękły, zamiast wytłumić wibracje.

Zhang, która nie była zaangażowana w te badania, jest zdania, że zapowiadają się one obiecująco, a jeśli technologia zostanie sprawdzona i dopracowana, może wzbudzić zainteresowanie. Zwraca jednak uwagę, że wciąż jest to wstępna faza badań. Vassiliou się zgadza i dodaje, że następna faza polegać będzie na przetestowaniu prototypu z setkami piłeczek w ośrodku badawczym na Kubie – kraju nawiedzanym przez wstrząsy i zarazem bardzo potrzebującym niedrogich izolacji sejsmicznych nadających się do wykorzystania w zwykłych budynkach.

Vassiliou otrzymał już fundusze na taki test terenowy i nawiązał współpracę z kubańskimi badaczami. „Ten pomysł może doczekać się realizacji tylko wtedy, gdy będziemy go wdrażali i modyfikowali z inżynierami z danego kraju, bo oni najlepiej wiedzą, jakie są ich potrzeby” – mówi naukowiec.

Świat Nauki 2.2022 (300366) z dnia 01.02.2022; Skaner; s. 10
Oryginalny tytuł tekstu: "Amortyzator dla domu"
Reklama

Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną