Земља се тресе милион пута сваке године. Ти земљотреси често стижу на позната места, попут недавних, смртоносних земљотреса у Еквадору и Јапану. У другим временима, земљотрес може погодити мјесто мање познато темблоре, попут земљотреса магнитуде 5, 8 који је погодио Виргинију 2011. године и оштетио споменик у Васхингтону.
Историјске структуре су често рањиве током земљотреса. Неколико локација свјетске баштине у Непалу уништено је или јако оштећено током 2015. године, током земљотреса магнитуде 7, 8 и удара јачине 7, 3. Старије грађевинске праксе и остари грађевински материјали чине да већина историјских грађевина мање може да издржи вибрације које настају током земљотреса или јаког ветра. Модерне технике градње могу се користити за ажурирање ових структура да би се ублажиле неке од потенцијалних оштећења, али чак и тада су оне рањивије од својих модерних колега.
Сада инжењери из НАСА-иног центра за свемирске летове Марсхалл у Хунтсвилле-у, Алаха, кажу да могу помоћи историјским структурама да преживе ове разорне догађаје. Они су развили начин да промене како зграде реагују на кретање изазвано померањем у земљиној кори. А све је почело ракетом.
Технологија долази из рада на ракети Арес, лансирном возилу намењеном програму Цонстеллатион које се, пре него што је отказано 2010. године, требало да замени Спаце Схуттле-ом за одвођење астронаута у свемир. Ракета је толико вибрирала да би повриједила било кога у возилу, тако да су НАСА-ин инжењери морали пронаћи начин да возило осигурају сигурно. Међутим, уобичајени начин контроле тресења, додавањем веће тежине, није био опција, јер би ракета била претешка да би се сама извукла из Земљине атмосфере.
Тим је смислио начин на који ће ракетно гориво решити проблем. И исто решење може да делује за вибрирање зграда, укључујући и оне саграђене пре стотине година, каже Роб Берри, НАСА-ин менаџер пројеката у Марсхаллу.
Историјским грађевинама могу недостајати типови веза, попут челичне арматуре, који трансформишу поједине делове зграде у трајнији, кохезивни систем. Међутим, инжењери могу накнадно опремити оне зграде са спољашњим везама које зграду држе заједно. "На [неким] зградама ћете видети плоче на спољашњем делу, а вијчани пролазе кроз њих, и велику стару матицу на крају", каже Мицхаел Крегер, директор Лабораторија за велике структуре грађевина на Универзитету у Алабами. . "Обично ће те ствари обојати у црно тако да изгледају као да су ту заувек."
Друга опција је уклањање унутрашњих завршетака, као што су облога и облога, и изградња нових зидова ојачаних челиком око оригинала. Ти зидови су затим прекривени, тако да се измене не могу видети.
Међутим, ти напори су скупи и не доводе целокупну структуру до тренутних грађевинских правила, каже Крегер. А неке историјске грађевине немају довољно простора да додају зидове или сакрију челичне греде за ублажавање земљотреса.
Нове зграде укључују многе од тих технологија током изградње. Најчешћа метода за смањење кретања зграде је уређај назван подешени пригушивач масе (ТМД). Примјер за то би био веома тежак предмет, маса додата згради на врху опруга постављених на одређену фреквенцију. Када се догоди потрес или дува ветар, маса се покреће покретом зграде. Ова додата тежина креће се у супротном смеру и смањује целокупно кретање зграде. Међутим, такав уређај није савршен. Зграда се мора преселити пре него што ТМД почне да ради, а тих првих неколико секунди земљотреса може бити невероватно разорно.
Берриев тим је пронашао нови начин да се користи зграда сама или мала количина додате масе како би се постигао драматичнији пад кретања. Већина ТМД користи објекат једнак око 1 до 2 процента грађевинске тежине да би постигао смањење кретања за око 50 процената. У небодеру тај предмет може тежити чак 2 милиона фунти. Да би решили проблем ракете, НАСА-ини инжењери су користили ракетно гориво за ублажавање вибрација и постигли 95% -тно смањење у кретању за своју ракету од 650.000 фунти. Бери, то је било могуће помоћу једноставног уређаја налик балону који се зове спојница структуре флуида.
„Замислите балон. Ставите ваздух у балон, он постаје већи; извадите ваздух и он се смањи “, каже он. „Ако балон спустим у базен, вода ће реаговати. Када се овај балон стегне, вода следи стезање балона. Ако се шири, течност се одмиче од ње. “
Пошто вода реагује на кретање балона, могуће је променити природну фреквенцију течности подешавањем притиска унутар балона. Са зградом, инжењер може помоћу тог концепта да прилагоди како ће се структура кретати.
Прво инжењери одређују природну фреквенцију зграде да би сазнали када ће се почети кретати. Затим постављају спојницу (балон) на различиту фреквенцију. Стављањем спојнице у водено тело, на пример у базен или додавањем цеви напуњених водом причвршћеним на кров, вода мења природну вибрацију зграде. Течност делује попут сидра за љуљање - љуљачка ће се и даље кретати, али бити ће је много теже гурнути. Зграда се, такође, мање креће током земљотреса или јаког ветра.
НАСА је успешно тестирала овај концепт на сопственом историјском објекту, Динамичком структурном испитном погону 2013. године. Али Берри и његов тим препознали су да неће сви пројекти зграда имати простора за додавање ове врсте система на бази течности. Тако су примењивали оно што су научили да развију механички уређај који би заузимао мање простора, али пружао исту врсту сидра.
Сада је тим смислио нову верзију технологије, названу реметилачки подешена маса (ДТМ), која користи труп метала, уместо воде, да ублажи покрет зграде. Много је мањи од класичног ТМД-а и кошта много мање за производњу - али је подједнако ефикасан.
Раније овог месеца, Крегер и његове колеге, који су били скептични према НАСА-иним тврдњама, направили су уређај током свог првог теста у симулираном земљотресу на Универзитету у Алабами, Центру за одрживу инфраструктуру. Био је то успех.
"Тест је јасно показао да је разорна подешена маса надмашила прилагођену амортизацију масе и јасно је показала да је корисна за ублажавање земљотреса", каже Берри. Овај нови приступ, каже он, "је још један сјајан пример где технологија изведена за свемирски програм може пружити нове могућности индустрији."
Крегер се слаже и нада се да ће сарађивати са НАСА-ом на тестирању и развоју будућих ДТМ система.
Те су технологије прототипови, али НАСА сарађује с приватним компанијама на развоју комерцијалних производа који се могу користити за ублажавање земљотреса у јавним и приватним зградама, укључујући историјске структуре.
Ова нова технологија могла би чак помоћи Васхингтонском споменику да издржи вибрације земљотреса и вјетра, каже Берри. „Кладим се да су размотрили различите начине ублажавања“, каже он. „Али да је тај исти земљотрес прошао тамо с инсталираном разорном подешеном масом, одговор би био потпуно другачији. Одговор смо могли занемарити. "
Он наставља, „Волио бих да људи из Васхингтонског споменика зову. Ова технологија је развијена новцем пореских обвезника, па им и припада. "
