Современные мегаполисы продолжают тянуться вверх, высотные здания становятся неотъемлемой частью городского пейзажа. Однако вместе с ростом этажности обостряются и риски — сильный ветер и землетрясения способны нанести серьезный урон даже самым прочным конструкциям.
Традиционно проблему решали за счет жесткости: увеличивали сечение колонн, добавляли массивные демпферы, наращивали количество стройматериалов. Такой подход делал здания устойчивее, но одновременно повышал стоимость строительства и объем выбросов углекислого газа.
Специалисты Имперского колледжа Лондона и инженеры компании Arup предложили принципиально новый взгляд на устойчивость небоскребов. Вместо подавления движения здания, они предлагают использовать его. Идея вдохновлена традиционными японскими пагодами: их устойчивость во многом основана на способности гибко реагировать на внешние воздействия.
В рамках новой концепции часть верхних этажей отделяют от основного каркаса и соединяют их с ним через пружины и демпферы. Эти этажи остаются полностью пригодными для эксплуатации, но получают возможность слегка смещаться, превращая собственный вес в инструмент гашения колебаний. Такой подход позволяет одновременно справляться и с ветровыми, и с сейсмическими нагрузками — без необходимости устанавливать отдельные системы защиты.
Движение не является автоматически дефектом. Вместо того чтобы добавлять вес или увеличивать конструкцию, чтобы здание оставалось неподвижным, мы превращаем собственную массу здания в конструктивный элемент, повышая комфорт, безопасность и эффективность использования материалов как при сильном ветре, так и при землетрясениях
Эффективность метода подтвердили масштабные испытания. Модель 300‑метровой башни в масштабе 1:300 тестировали в аэродинамической трубе и подвергали имитации землетрясений. Результаты оказались впечатляющими: пиковые ускорения снизились на 71%, базовые моменты — более чем на 50%, а смещение подвижных этажей — на 74%. При этом в обычных условиях эксплуатации люди практически не ощущают колебаний.
Важное преимущество технологии — ее практическая реализуемость. Она опирается на уже существующие строительные компоненты: пружины, демпферы, подшипники. Кроме того, снижение нагрузок на каркас позволяет уменьшить расход бетона и стали, а значит, сократить затраты и углеродный след проекта. Сейчас команда планирует дальнейшие испытания и пилотное внедрение разработки в реальном строительстве. Проект в будущем может изменить стандарты высотного строительства.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в городах будущего появятся деревянные небоскребы.