Otkriveno kako nekada najviši neboder na svijetu izdržava zemljotrese

Zemljotres magnitude 7,4 koji je u srijedu pogodio Tajvan izazvao je ljudske i materijalne štete. Najmanje devet osoba je poginulo dok je, prema najnovijim procjenama Nacionalne vatrogasne agencije (NFA), 770 zgrada, oštećeno.

Zemljotres se osjetio i u glavnom gradu Taipeiju, ali zanimljivo, jedna zgrada je ostala neoštećena, i to nekada najviši neboder na svijetu, visoki Taipei 101. Na snimcima se vidi kako se ovaj toranj, visok 1667 stopa, lagano njiše, međutim, njegova struktura ostaje neokrznuta. Ovaj prizor savršeno pokazuje da je za “ostanak na zemlji” svake zgrade prilikom zemljotresa, presudan materijal od kojeg je izgrađen: armirani beton.

Kombinacija betona i čelika

Kombinirajući tlačnu čvrstoću betona s vlačnom čvrstoćom čelika, materijal čini zgradu dovoljno fleksibilnom da se može ljuljati, piše CNN, a opet dovoljno krutom da se odupre jakim vjetrovima i tajfunima koji često pogađaju Tajvan. (Načelo da zgrade mogu izdržati seizmičke sile krećući se s njima, a ne protiv njih, stoljećima je podupiralo tradicionalnu arhitekturu u istočnoazijskim zemljama sklonim zemljotresima, od japanskih pagoda do kineskih palača.)

Međutim, visoko unutar tornja još jedna tehnološka inovacija pomaže u zaštiti nebodera od 101 sprata, a to je ogromna sprava nalik kugli poznata kao podešeni prigušivač mase.

Sferični uređaj od 660 tona koji se zove podešeni prigušivač mase njiše se poput velikog klatna na gornjim spratovima nebodera, Foto: Richard Chung TW/Reuters/Datoteka

Obješena na 92 ​​debele sajle između 87. i 92. sprata, zlatna čelična kugla može se kretati oko pet stopa u bilo kojem smjeru. Kao rezultat toga, djeluje poput klatna koje se suprotstavlja (ili “prigušuje”) njišući gibanja.

“To je u biti vrlo velika protuteža”, objasnio je Stefan Al, autor knjige ” Supervisoki: Kako najviše zgrade na svijetu preoblikuju naše gradove i naše živote “, u telefonskom intervjuu za CNN. “U slučaju Taipei 101, to je 660 tona. To izgleda jako teško, ali ako to uporedite s ukupnom težinom zgrade, to je samo djelić.

“Kad se zgrada počne tresti, (podešeni prigušivač mase) pomaknut će se u suprotnom smjeru. U slučaju Taipeija 101, on je ovješen… pa će zaostajati dok se toranj njiše i apsorbirati će kinetičku energiju krećući se u suprotnom smjeru,” rekao je Al, objašnjavajući da hidraulički cilindri između kugle i zgrade pretvaraju tu energiju u topline, koja se zatim raspršuje.

Ugođeni masovni prigušivači koriste se u neboderima širom svijeta, uključujući “supermršavi” Steinway Tower u New Yorku i Burj al-Arab u obliku jedra u Dubaiju, koji ih ima 11. Uređaj ključno štiti od nasilnog kretanja uzrokovanog “harmoničnim vibracijama”, koje mogu uzrokovati strukturalni kvar tokom zemljotresa, rekao je Al i detaljnije pojasnio:

“(Tada) zgrade počnu vibrirati svojom vlastitom rezonancijom”, rekao je, upoređujući taj fenomen s viljuškom za ugađanje. “To može dovesti do urušavanja, (jer će se zgrada) početi tresti sve brže i brže i brže.”

Ugođeni masovni prigušivači, koji su također poznati kao harmonijski apsorberi, “podešeni” su da rezoniraju na istoj frekvenciji kao i zgrada – ali s valnim dužinama koje počinju ranije ili kasnije, pomažući u raspršivanju potencijalno katastrofalne energije.

Stabilnost koju pružaju također može smanjiti neugodan – ili čak mučninu – efekat koji njihanje može imati na stanare zgrade pri jakom vjetru.

Stabiliziranje tornja

Taipei 101 projektovala je tajvanska kompanija CY Lee & Partners, i bila je najviša zgrada na svijetu od 2004. do 2007., kada ju je nadmašila Burj Khalifa u Dubaiju. Promatračnica koja gleda na njegov revolucionarno podešen masovni prigušivač sada je popularna atrakcija za posjetitelje, posebno kada se pomjera za vrijeme jakog vjetra.

Međutim, ogromna kugla nije jedina značajka dizajna koja pomaže stabilizirati toranj.

Kao prvo, neboder se nalazi na iznimno dubokim temeljima – naime 380 armiranobetonskih i čeličnih ploča izbušenih u temeljnu stijenu ispod. Iznad njih, jezgra zgrade povezana je s nizom “mega-stubova”, koji se nalaze po obodu, preko ogromnih čeličnih potpornih nosača.

Neboder je u skladu sa strogim anti-seizmičkim građevinskim propisima koji su strogi kao što se moglo očekivati ​​na otoku smještenom duž “pacifičkog vatrenog prstena”, koji se proteže oko ruba Tihog oceana i uzrokuje ogromnu seizmičku i vulkansku aktivnost od Indonezija do Čilea.

No dok je dizajn također prošao opsežno digitalno modeliranje i testiranje “potresnog stola” (u kojem se modeli u mjerilu testiraju na uređaju koji replicira kretanje potresa), ostaje kako bi zgrada poput Taipeija 101 reagirala na jači ili bliži seizmički događaj , do neke mjere, teorijski.

“Iako imamo računarske simulacije, još uvijek postoji nešto u fizičkom što ne možemo dobiti iz digitalnih simulacija,” rekao je Al, dodajući: “Uprkos našem tehnološkom napretku, još uvijek testiramo (dizajne) u vazdušnim tunelima i shaker stolovima. ”