Mrakodrapy, kterým nevadí zemětřesení. Mají šlachy, nebo jsou ze dřeva

Ve 21. století na následky zemětřesení zemřelo už přes 900 tisíc lidí. Jak vypadají domy, které mají odolat i těm nejhorším katastrofám způsobeným otřesy půdy?

Rizika zemětřesení ve 21. století výrazně rostou. Podle studie profesora R. M. Allena způsobila zemětřesení v prvních deseti letech našeho století smrt asi 900 tisíc lidí. To je přibližně polovina počtu osob, které otřesy půdy připravily o život za celé 20. století.

Je to dáno několika faktory, především počtem lidí na planetě. S rostoucím zalidněním a hustotou populace se zvyšuje riziko, že zemětřesení zasáhne hustě zalidněné místo a počet obětí bude růst. Profesor Allen v práci zveřejněné v odborném časopise Treatise on geophysics tvrdí, že počet obětí ve 21. století ještě bude narůstat.

Přestože pokrok technologií, které jsou schopné obyvatele proti následkům zemětřesení chránit, je velmi rychlý, rizik přibývá mnohem více. Těmi největšími jsou rychle rostoucí metropole s milionovými populacemi v rozvojových zemích. Tam se staví co nejrychleji výškové budovy bez potřebné ochrany před otřesy půdy – a také na velmi nevhodných místech.

Proto se v řadě ohrožených zemí pokoušejí vytvořit stavby, které by měly být schopné zemětřesení odolávat.

Jaké materiály nejlépe vydrží zemětřesení?

Studie mapující ohrožení staveb zemětřesením uvádějí, že z používaných materiálů zdaleka nejlépe odolává obyčejné dřevo. R. C. Herdman ve své zprávě pro americkou vládu z roku 1995 popsal, že právě dřevěné stavby díky své pružnosti odolávají zemětřesení skvěle. Dřevo se sice při pohybech půdy ohýbá a deformuje, praská však jen výjimečně – pravděpodobnější je posun celého domu.

Roku 2006 testovali v Japonsku sedmipatrovou dřevostavbu na zemětřesení o magnitudě 7,5 stupně Richterovy stupnice. Podívejte se, jak dům odolal:

Zdaleka největší problém dnes znamená železobeton tolik oblíbený ve druhé polovině 20. století; podle Herdmanovy práce jsou takové stavby pro obyvatele téměř stejně rizikové jako domy z nevyztuženého zdiva. Díky některým architektonickým prvkům, které přenášejí síly skrze stavbu, se sice dají rizika zmenšit, celkově je však železobetonová konstrukce vůči zemětřesením značně citlivá. Navíc betonové panely mohou u méně kvalitně provedených staveb z domů odpadávat…

Moderní ocelové konstrukce, jež jsou u výškových staveb nyní nejčastější, odolávají většinou zemětřesením velmi dobře, pád celých budov je u nich téměř vyloučen. Největší riziko zde spočívá ve spěchu při stavbě, jenž vede ke konstrukčním vadám. Ty - zejména nekvalitně provedené sváry - mohou způsobovat řadu problémů.

Jak vypadá budova odolná proti zemětřesení?

Konkrétních způsobů, jak postavit dům, který zemětřesení odolá, je mnoho. Většinou se používá více postupů současně.

Nejpoužívanějším systémem jsou izolované základy budovy. Znamená to, že budova není přímo spojena s povrchem pod ní. Mezičlánek tvoří právě takzvané izolátory - mají za úkol, aby se pohyb země při zemětřesení co nejméně přenášel na samotnou stavbu. Tyto izolátory tvoří buď elastické látky, které se při pohybu dokáží vrátit do původní podoby, anebo kluzné systémy, jež zpomalují pohyb budovy vůči povrchu. V praxi se nejčastěji používá kombinace obou systémů.

Podívejte se, jak tento druh ochrany funguje:

Aktivní ochrana

Ještě modernější (ale pochopitelně také dražší) způsoby jsou aktivní. Ty jsou normálně „vypnuté“, jen pasivně vyhledávají pomocí různých senzorů, že se blíží nebo nastává zemětřesení. Když ho zjistí, zapnou aktivní ochranu.

Nejpoužívanějším způsobem ochrany jsou kyvadla. Některé výškové budovy mají na svém vrcholu umístěna velmi hmotná tělesa. Jejich pohyb je ovládán počítačem, který dokáže vypočítat, jak silně a kam působí zemětřesení. Program pak posune těleso tak, aby působilo proti pohybu země. Tyto systémy se používají také jako ochrana proti silnému větru, který může posunovat horními patry mrakodrapů.

Praktická ukázka aktivní ochrany budovy:

Ještě modernější systém (používaný však zatím spíše výjimečně) funguje jako jakési umělé šlachy. Budovy, které jsou tímto systémem vybavené, mají soustavu silných lan ovládaných počítačem. Ten může řídit jejich napětí a manipuluje lany tak, aby stabilizoval dům proti pohybům zemětřesení – podobně jako šlachy drží člověka vzpřímeného.

Velkou slabinou všech aktivních systémů je fakt, že aby fungovaly, potřebují dostatek energie. A právě během nejsilnějších zemětřesení dochází často k poruchám a dokonce i celkovým kolapsům rozvodných sítí.

Kromě globálních systémů, které chrání celé domy, existují také menší systémy, které brání v poškození konkrétních míst ve stavbách. Používají je například muzea na ochranu nejvzácnějších památek. Tady je ukázka toho, jak fungují:

Ještě bizarnější je systém, který byl vloni představen v Číně. Zatím existuje jen jako návrh a vizualizace, ale pokud někdy vznikne, měl by bohatým Číňanům umožnit, aby se jejich postel stala současně ochranným prostředkem proti zemětřesení: