Любое высотное здание раскачивается незаметно для человеческого глаза. Порывы ветра могут смещать верхушку небоскреба относительно своей оси на несколько сантиметров, и в этом нет ничего сверхъестественного. Но если высотки в обычных условиях колеблются так сильно, то как же они не падают в сейсмически активной зоне?
Каждый год в мире регистрируется около 100 000 землетрясений, примерно 100 из них – сильные. На Земле есть несколько зон, которые наиболее подвержены этому природному явлению: это точки, в которых сталкиваются литосферные плиты, а также места, расположенные по краям этих плит. Такие зоны и называются сейсмически активными.
Чем выше небоскреб, и чем ближе он к сейсмически активной зоне, тем больше потенциальная амплитуда его раскачиваний. Чтобы минимизировать риск опрокидывания здания, инженерам приходится искать нестандартные решения. Одним из таких решений стали гигантские противовесы.
В верхней части здания устанавливается система, которую называют настроенным амортизатором массы, или tuned mass damper (TMD). Как правило, эта система представляет собой огромный стальной или бетонный шар весом 300-800 тонн, подвешиваемый на гидравлических амортизаторах.
Пожалуй, один из самых известных и технологичных TMD расположен в 101-этажной башне «Тайбэй 101» высотой 509,2 м. Небоскреб находится в столице Тайваня – Тайбэе и с 2004 г. по 2008 г. являлся самым высоким зданием в мире.
Компания «Thornton-Tomasetti Engineers» совместно с «Evergreen Consulting Engineering» разработала уникальный гаситель колебаний для «Тайбэй 101»: это сфера из стальных пластин массой 660 кг. При сильных порывах ветра или колебаниях земли сфера компенсирует движения небоскреба.
Принцип действия такого устройства довольно прост: когда здание движется в одну сторону, сфера отклоняется в другую. Маятник способен минимизировать колебания амплитудой при до 10 см порывах ветра, а при землетрясении – до 1,5 м!
На уровне горизонтальной оси к сфере крепятся 8 гидравлических амортизаторов. Когда сфера раскачивается, из небольших отверстий в амортизаторах выдавливается вязкая жидкость, поглощающая энергию. В шпиле «Тайбэй 101» находятся еще две сферы: по 6 тонн каждая. Они гасят отклонения самой верхней части здания. Такая система гашения колебаний обошлась владельцам в 4 миллиона долларов.
Любой посетитель тайваньского небоскреба может увидеть шедевр инженерной мысли своими глазами: вокруг сферы, расположенной между 87 и 91 этажами, находится смотровая площадка и ресторан. Некоторым туристам удается даже запечатлеть амортизатор в работе.
Если вам понравилась статья, ставьте лайк и подписывайтесь на канал!