Dom na huśtawce: budynki odporne na trzęsienia ziemi

Dziś, gdy w rejonach najsilniejszych trzęsień ziemi stawia się kilkusetmetrowe wieżowce, skuteczne metody zabezpieczeń przed skutkami drgań są koniecznością. Najodporniejsze okazują się konstrukcje sprężyste.

Aby całkowity ciężar budynku był możliwie niewielki, stosuje się jak najlżejsze materiały konstrukcyjne. Pod fundamentami umieszczane są sprężynowe lub gumowe amortyzatory, które równomiernie przenoszą i amortyzują drgania pionowe i poziome, stabilizując środek ciężkości budynku.

Dla wysokich i wiotkich budowli paradoksalnie najgroźniejsze nie są trzęsienia ziemi czy huragany, ale… ogień. Ich odkształcona pod wpływem wysokiej temperatury wewnętrzna konstrukcja po prostu się zapada. Tragiczny efekt takiego pożaru świat oglądał 11 września 2001 r.

– Wspaniałe, lekkie konstrukcje nowojorskich wież World Trade Center runęły wcale nie pod wpływem uderzenia samolotów, ale właśnie pożarów, które były tego skutkiem – mówi prof. Kazimierz Szulborski z Wydziału Architektury Politechniki Warszawskiej. Konstruktorzy wymyślili już wiele rodzajów sejsmicznych izolacji i nadal pracują nad nowymi rozwiązaniami. Bardzo wysoki budynek wymaga jednak zastosowania urządzenia, które przejęłoby drgania w górnej części. Tu doskonale zdaje egzamin tłumik drgań harmonicznych (TMD).

Właśnie takie rozwiązanie funkcjonuje m.in. w do niedawna najwyższym na świecie budynku – wieżowcu Tajpej 101 na Tajwanie. Ma on 509,2 m wysokości i 101 kondygnacji, ale nie boi się ani trzęsienia ziemi, ani huraganów, które nawiedzają ten rejon świata. Ważąca 660 ton stalowa kula (z prawej) zwisająca między 92. a 88. piętrem pracuje na zasadzie wahadła, umożliwiając tłumienie drgań o określonej częstotliwości. Tę samą funkcję może pełnić basen z wodą – na szczycie wieżowca One Wall Centre w Vancouver umieszczono dwa zbiorniki zawierające po 227 m3 wody (przydatnej także w razie pożaru). Natomiast w Shanghai World Financial Center, wieżowcu 492-metrowej wysokości, na 90. piętrze pracują dwa TMD, którymi steruje komputer wyczuwający drgania.

Dziś najwyższym wieżowcem świata jest mierzący 829 m Burdż Chalifa w Dubaju w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. Ten budynek z kolei opiera się wiatrom dzięki... oryginalnemu aerodynamicznemu kształtowi. Wyścig ku niebu budowlanych inżynierów i konstruktorów trwa.

Danuta Śmierzchalska