500-метровата кула Тайпе 101 оцеля след труса с магнитуд 7.4
Земетресение с магнитуд 7.4 удари Тайван по-рано тази седмица. Това е най-силното земетресение, удряло страната от 25 години. То събори сгради, предизвика предупреждения за цунами и уби най-малко девет души. Стотици хора също са ранени, а около 140 души, може да са хванати в капан в руините.
Земетресението е станало около 8 сутринта местно време. Според Геоложката служба на САЩ дълбочината му е била приблизително 34 км. Епицентърът му е бил на около 18 км юг-югозападно от град Хуалиен, на тихоокеанското крайбрежие на острова.
Земетресението е най-силното, ударило страната от 1999 г., когато земетресение с магнитуд 7,6 убива приблизително 2400 души в Тайван.
Как Тайпе 101 устоя на земетресение с магнитуд 7,4
Въпреки мощния трус изглежда, че небостъргачът Тайпе 101, който е най-високата сграда в Тайван, е успял да устои на земетресението. Всъщност кадрите показват, че небостъргачът се люлее леко като бамбуков стрък на вятъра.
Небостъргачът е висок на височина от 509.2 м, заедно с шпила.
Според проектантите на Тайпе 101 кулата ще може да издържи на земетресение с такъв магнитуд, което се случва в този район веднъж на 2500 години.
Конструкцията на Тайпе 101: баланс между здравина и елестичност
Тайпе 101 е проектиран за експлоатация в природните условия, характерни за Югоизточна Азия - тайфуните и земетресенията са чести тук. Инженерите, работили върху сградата, твърдят, че тя може да издържи на пориви на вятъра до 60 м/сек. или 216 км/ч и най-силните земетресения, които се случват в региона веднъж на 2500 години.
Заради височината на Тайпе 101, съчетана с геологията на околния район – сградата е разположена само на 200 м от основната линия на разлома - задачата на инженерите е била трудна. Те е трябвало да изчислят небостъргач, който да не е много корав, да търпи деформации от силни ветрове и в същото време да е достатъчно здрав, за да не позволява големи амплитуди при странични движения. Ниската коравина се изисква, за да се предотвратяват повреди на конструкцията при силни огъващи моменти, като същевременно осигурява комфорт за служителите и посетителите на кулата и не позволява деформации, които да натоварват остъклените панели и вътрешните прегради.
Извънредните изисквания за стабилност и здравина налагат въвеждането на иновативни строителни методи.
Конструкцията е изпълнена от стоманени рамки с комбинирани стомано-стоманобетонни греди и комбинирана стомано-стоманобетонна подова конструкция. За поемането на вертикалните товари са използвани осем комбинирани стомано-стоманобетонни мегаколони със запълнено с високоякостен бетон съставено квадратно стоманено сечение. Допълнителните ферми, разположени на интервали от осем етажа, свързват колоните в ядрото на сградата към тези отвън.
Използван е високоякостен бетон с якост на натиск 70 МРа и високоякостна стомана 8М570М с граница на провлачване 420 МРа.
Изброените по-горе конструктивни характеристики, както и здравината на основата, правят Тайпе 101 една от най-стабилните сгради, издигани някога от човека. Фундаментът е подсилен от 380 пилота, забити на 80 метра в земята, от които около 30 метра са в скала. Всеки пилот е с диаметър 1,5 метра и може да носи товар от 1000-1300 тона.
Стабилността на конструкцията е тествана през 2002 г., когато земетресение с магнитуд 6,8 разтърсва Тайпе на 31 март. Земетресението унищожава два крана, монтирани на строяща се сграда, убивайки 5 души. Проучването показва, че земетресението не е причинило щети на кулата и строителството е подновено.
Златното кълбо - стоманено махало, което служи за инерционен демпфер (гасител) на колебанията. Кредит: Flickr | Paul Blair CC BY-NC-ND 2.0 DEED
Най-голямата амортисьорна топка в света
В изграждането на небостъргача е приложено гениално решение, което намалява люлеенето на сградата с 40% по време на ветрове и земетресения.
Motioneering проектират 660-тонно стоманено махало, което служи за инерционен демпфер (гасител) на колебанията и струва 4 милиона долара.
Окачено от етажи 87 до 91, махалото се люлее, за да компенсира движенията на сградата, причинени от силни пориви на вятъра или земетресения. Неговата сфера, най-голямата в света, се състои от 41 стоманени плочи, всяка с дебелина 125 мм, които заедно правят 5,4 м в диаметър. Два други гасители на колебанията, всеки с тегло 6 тона, са разположени в горната част на шпила. Те смекчават огъването от поривите на вятъра, действащ върху горната част на сградата. Енергията на вибрациите, акумулирана от демпферите, се потиска от система от пружини, разположени под демпферите.
Конструкцията на главния демпфер. Кредит:Teplyshev et al.,
Докато Тайпе 101 се движи в една посока, стоманената сфера се люлее в другата посока, за да поддържа цялостния баланс на сградата. Ако силата на земетресение или вятър избута конструкцията надясно, стоманената сфера незабавно осигурява еднаква сила наляво, за да отмени първоначалното движение. Следователно, дори и кулата да се люлее, тя не се събаря. Такова явление се нарича пасивна амортизираща система, която му позволява да работи без външен контрол или захранване. Просто гравитацията и движението на сградата задействат неговата функция. В същото време хидравличните бутала под огромната сфера разсейват и абсорбират енергията под формата на топлина.
Тайван е страна, която е в силно земетръсен район, но готовността на страната за земетресения е сред най-добрите в света. Страната разполага със сеизмологична мрежа от световна класа, строги строителни норми и широки обществени образователни кампании, свързани с безопасността при земетресения.
Справка: Teplyshev, Vyacheslav & Mylnik, Alexey & Pushkareva, Maria & Agakhanov, Murad & Burova, Olga. (2018). Application of tuned mass dampers in high-rise construction. E3S Web of Conferences. 33. 02016. DOI: 10.1051/e3sconf/20183302016.
Източник: Taipei 101 Survived the Magnitude 7 Earthquake That Hit Taiwan; Here's How the Country's Tallest Skyscraper Withstood the Nation's Strongest Quake in 25 Years, Science Times
