Гибкий мост: С памятью о форме
О том, как опасны и какой ущерб наносят землетрясения современным городам, и говорить лишний раз не стоит. К примеру, в 1994 г., совсем неподалеку от штата Невада, где работает группа во главе с Саидом Саиди (Saiid Saiidi), в Калифорнии произошло знаменитое землетрясение Нортридж, унесшее жизни 72 людей, ранившее 9 тыс. и принесшее ущерба на 20 млрд долларов. Для мостов землетрясения особенно опасны, поскольку сейсмическая волна достигает разных их концов в разное время, создавая избыточные нагрузки на изгиб.
Так что разработка группы Саида Саиди может не только сэкономить на восстановлении, но и сберечь немало жизней. Пока что ученые собрали прототип в четверть реальной величины проектируемого моста. Но и прототип вполне внушителен: 33,5 м в длину, 181 тонну весом. В течение 10 секунд разработчики подвергали его воздействию, сравнимому с ударом 8-балльного землетрясения.
Устройство этого моста не совсем обычно. Бетон в его конструкции усилен дополнительными элементами — например, сплавом нитинол
ru.wikipedia.org/wiki/Нитинол
(55% титана и 45% никеля), который обладает редким эффектом «памяти формы» и чаще используется совсем для других целей — например, для полугибких оправ очков. «Память» позволяет предметам из этого сплава полностью восстанавливать форму после деформации в результате нагрева и/или действия внешней силы. «Нитиноловая арматура заменяет стандартную стальную в критически важных частях опор моста», — поясняет Саид Саиди.
Обычный железобетон позволяет создать только весьма жесткие конструкции, которые способны разве что «перенести» удар землетрясения, но не гасить его силу. И даже если все обойдется, стальные стержни внутри могут деформироваться. Поначалу снаружи это незаметно, но со временем ведет к быстрой деградации моста и необходимости полностью его перестраивать. Другое дело — материалы со свойством памяти формы: они более гибки и, испытав нагрузку, деформируются, а после нее полностью возвращают себе первоначальную форму.
Предварительные результаты тестирования, проведенные Саиди и его командой, подтвердили эти раскладки. В течение 10-секундного искусственного землетрясения за поведением прототипа моста и его реакцией на нагрузку следили более 400 датчиков, закрепленных в критических его точках. «По нашим данным, комбинация нитинола и бетона снижает остаточную деформацию практически до нуля, а все повреждения незначительны и легко ремонтируются», — говорит Саиди. А ведь в испытаниях имитировалось землетрясение в целых 8 баллов!
Читайте и о других технологиях в строительстве мостов — использовании паровой тяги («Тауэрский мост») и собирании энергии («Мост-самогрейка»).
По публикации New Scientist Tech