Исследователи разрабатывают новый метод проектирования зданий, позволяющий избежать катастрофических обрушений

Современные методы проектирования зданий в первую очередь основаны на улучшении связи между компонентами конструкции. В случае отказа компонента эта связь позволяет перераспределить нагрузки, которые перенесли вышедшие из строя компоненты, на остальную часть конструктивной системы.

Хотя эти методы эффективны после небольших первоначальных сбоев, они могут увеличить риск прогрессирующего обрушения после крупных первоначальных сбоев, что приведет к полному или крупномасштабному обрушению. Это произошло, например, в случае с Champlain Towers во время обрушения здания в Пеньисколе в 2021 году и в иранском городе Абадан в 2022 году. Именно такие инциденты предотвращаются с помощью подхода, предложенного ICITECH. -UPV (Политехнический университет Валенсии).

Работа опубликована в журнале Природа.

«Наш новый метод проектирования обеспечивает решение, позволяющее преодолеть это тревожное ограничение и создать более устойчивые здания, способные изолировать обрушение только той части конструкции, которая пострадала при первоначальном разрушении, и защитить остальную часть здания», — говорит Хосе М. Адам, соавтор публикации вместе с Нирваном Макундом, Андри Сетиаваном и Мануэлем Буитраго, все четверо являются членами ICITECH-UPV.

«Новый метод проектирования был проверен испытаниями на реальном здании. Таким образом, это первое решение против распространения обрушений в зданиях после крупных первоначальных разрушений, которое было протестировано и проверено в полном масштабе. Применение нового метода проектирования предотвратит катастрофические обрушения, тем самым защитив человеческие жизни и минимизировав экономические потери».

Сегментация на основе предохранителей предотвращает катастрофические обрушения зданий

Принцип метода, разработанного командой УПВ, заключается в использовании концепции структурного предохранителя, который позволяет изолировать поврежденные части здания, чтобы предотвратить распространение крупных отказов по всей конструкции.

«Эта новая философия аналогична защите электрической системы от перегрузок путем соединения различных компонентов сети с помощью электрических предохранителей. Благодаря нашим проектам здание имеет структурную целостность при нормальных условиях эксплуатации, но сегментируется, когда распространение отказа неизбежно, тем самым уменьшая степень ущерб и предотвращение полного коллапса», — говорит Макунд.

«Реализация этого метода окажет лишь незначительное или даже незначительное влияние на стоимость конструкции, поскольку в нем используются традиционные строительные детали и материалы», — говорит Сетиаван.

На нынешнем этапе разработки новый подход исследователей к проектированию может быть практически применен к любому новому зданию. «Его эффективность была проверена и продемонстрирована на полномасштабном образце здания из сборного бетона. В настоящее время мы работаем над распространением этой методологии на здания, построенные из монолитного бетона и стали», — заключает Буйтраго.

Разработка этого нового метода проектирования является одним из самых выдающихся результатов проекта Endure на сегодняшний день. Именно в рамках этого проекта в июне 2023 года было проведено первое в мире испытание для проверки его работоспособности. Испытания проводились на полномасштабном здании, в котором крупный начальный отказ конструкции был изолирован в одной части здания, предотвращая его распространение на всю конструкцию. Стоит отметить, что 100% исследований проведено в УПВ, при этом четверо авторов публикации также являются исследователями УПВ.