Скользящие и летающие дома: как здания защищают от землетрясений

В феврале 2023 года в Турции произошла серия разрушительных землетрясений. Тогда погибло более 40 тысяч человек, а десятки тысяч оказались под завалами. Всего за сутки 10 провинций страны превратились в руины. 

Волна землетрясений докатилась до Сирии. Вибрации ощущались по всей планете. Сам полуостров Малая Азия из-за мощных толчков даже сдвинулся с места, и Турция стала на три метра ближе к Сирии. 

Почему ученые не могли спрогнозировать такую масштабную катастрофу? И какие изобретения придумали инженеры, чтобы сохранить жизни людей во время землетрясений и наводнений? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Как нидерландский ученый предвидел землетрясение в Турции

"Рост сейсмической активности может проявиться в период с 4 по 6 февраля, скорее всего, с подземными толчками средней или высокой шестибалльной магнитуды", – говорил нидерландский ученый Франк Хугербитс за три дня до землетрясения. 

Он опубликовал видео, а чуть позже уточнил в соцсети, что в зоне риска находятся Турция, Сирия, Иордания и Ливан. Но как ему в одиночку удалось вычислить стихийное бедствие, которое не смогли предсказать крупнейшие исследовательские институты мира? 

"Я изучал, как выстраивались планеты во время прошлых землетрясений, и разработал алгоритм для специальной программы. К примеру, Меркурий, Венера и Луна – самые быстрые небесные тела в Солнечной системе. Они образуют большое количество электромагнитной энергии. Их соединение с другими планетами критично. Именно это и произошло за день до землетрясения в Турции и вызвало движение плит", – объяснил Хугербитс.

Наука, которой занимается сейсмолог, называется планетарная геометрия. Российские ученые подтверждают: определенная закономерность в наблюдениях нидерландца есть. Но все-таки даже соседние планеты находятся слишком далеко, чтобы оказать заметное влияние на Землю. 

"На жизнь на нашей планете влияет только два космических тела – это Луна, ближайшее космическое тело к нам, и Солнце, как самый крупный астрономический объект, который действительно вызывает и приливы, и может влиять, в том числе, и на тектонику нашей планеты", – отметил доктор физико-математических наук, профессор МИРЭА РТУ Роман Шамин. 

Чтобы предсказать землетрясения, ученые наблюдают за движениями литосферных плит, уровнем и температурой подземных вод и даже поведением животных. Однако точно указать, где именно и когда почва начнет уходить из-под ног, не могут.

Скользящий дом 

Изобретатели всего мира придумывают способы сохранить жизни людей, когда землетрясение уже происходит. Так, в Стэнфордском университете создали дом на подвижной платформе. 

Во время землетрясения стены строений входят в резонанс с движениями поверхности, начинают раскачиваться все сильнее и сильнее и складываются. Дому из Стэнфорда подобная участь не грозит: фундамент не дает ему двигаться в такт землетрясению.

"Мы постарались изолировать двухэтажный дом от вибраций земли. И вместо того, чтобы прикрепить его к фундаменту, установили строение на специальных опорах – сейсмоизоляторах. Благодаря этим стальным тарелкам, похожим на хоккейную шайбу, дом скользит по поверхности, пока под ним дрожит земля", – поделился подробностями профессор кафедры гражданского строительства и экологической инженерии Стэнфордского университета Эдуардо Миранда. 

Несмотря на очевидную сейсмоустойчивость, у скользящего здания есть огромный недостаток – из-за его движения все, что находится внутри, тоже начинает двигаться. Хозяева не окажутся погребенными под крышей или стенами, но могут пострадать от тяжелой мебели или осколков. 

Летающий дом

Как этого избежать, придумали в Японии. Инженеры заставили дома летать. Датчики вокруг фундамента фиксируют подземные толчки и передают сигнал компрессору. Тот начинает нагнетать воздух и поднимает строение на несколько сантиметров. Пока земля дрожит, здание парит, когда угроза минует – опускается, плавно, без всяких толчков. Вот только обслуживание летающего дома очень дорогое и сложное.

"Одним соплом не обеспечить такой поддув, который будет достаточен, чтобы все здание поднять. Соответственно, их возникает некоторое количество", – подчеркнул руководитель конструкторского бюро и заведующий кафедрой инжиниринга НИТУ МИСиС Алексей Карфидов.

А если дорогая электроника выйдет из строя в самый неподходящий момент: датчики засбоят или компрессор не включится? 

Сейсмический амортизатор 

Выходит, что идеальная защита от землетрясений должна быть максимально простой и всегда готовой к работе. Для этого специалисты создали сейсмический амортизатор или демпфер. Подобные механизмы давно устанавливают в домах, расположенных в сейсмоопасных районах. Именно демпферы принимают на себя удары стихии. 

"Этот демпфер размещается в вертикальных связях здания, которые воспринимают первыми сейсмические воздействия, и они гасят колебания здания, не приводя к его раскачке, соответственно, повреждению основных конструкций. Устройство одновременно воспринимает и сейсмические колебания, и ветровые колебания", – рассказал кандидат технических наук, доцент ВятГУ Юрий Юркин. 

Сотрудники Вятского государственного университета придумали для амортизатора особую прокладку из полимера. 

"Данный материал гасит моментально эти колебания. Вот, смотрите. Я прикладываю нагрузку, а материал просто возвращается в исходное положение без колебаний", – пояснил Юркин. 

Такая прокладка в несколько раз увеличивает эффективность работы амортизаторов, служит долго, а главное – не требует миллионных вложений. Для трехэтажного дома нужно тридцать усовершенствованных демпферов по 10 тысяч рублей каждый – очень скромная цена за спасенные жизни. 

Как спастись от наводнения 

Однако опасность людям несут не только землетрясения. В декабре 2022 года в Саудовской Аравии за сутки выпали две годовые нормы осадков. Пустыня практически превратилась в море, караваны верблюдов шли по воде, а город Джидда напоминал Венецию. Саудиты больше привыкли к засухе, чем к проливным дождям, и ничего не могли противопоставить разгулу стихии. Иное дело государства, где наводнения случаются регулярно. Та же река Темза выходит из берегов каждую весну. Поэтому британские инженеры придумали спасение от этого бедствия и создали дом-амфибию. 

"Мы разработали ландшафт, разделенный на несколько уровней. Когда вода достигает внутреннего дворика, дом начнет медленно подниматься на специальном причале и держится на плаву до отлива. Если угрозы нет, то строение просто опирается на фундамент, который удерживает его на месте", – рассказал архитектор, директор строительной компании Ричард Куттс. 

Еще одно уникальное изобретение – индивидуальная спасательная капсула. В ней человеку не страшны ни землетрясения, ни наводнения, ни лавины, ни цунами. По сути, этот тот же бункер, но для кратковременного индивидуального пользования. 

"Посмотрим, сколько мне нужно времени, чтобы забраться в эту капсулу выживания. У меня есть секундомер. Залезаю, закрываю дверь, сажусь на свое место – всего 26 секунд", – говорит руководитель отдела маркетинга компании по производству спасательных капсул Тэд Джонсон. 

Сфера с окном-иллюминатором сделана из прочного алюминия и полностью герметична. Она не расколется, даже если полетит вниз с водопада. Захватить в такой мини Ноев ковчег можно и домашнего питомца. Подобные капсулы очень популярны в Японии, жители которой часто страдают от стихийных бедствий. Ее продают в обычных супермаркетах.

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.