כדור הארץ רועד מיליוני פעמים בכל שנה. לעיתים קרובות רעידות אדמה אלה פוגעות במקומות מוכרים, כמו רעידות האדמה הקטלניות האחרונות באקוודור וביפן. במועדים אחרים רעידת אדמה עלולה לפגוע במקום פחות מוכר לטמבלרים, כמו רעידת האדמה בעוצמה 5.8 שפקדה את וירג'יניה בשנת 2011 ופגעה באנדרטת וושינגטון.
מבנים היסטוריים הם לעתים קרובות פגיעים במהלך רעידת אדמה. מספר אתרי מורשת עולמית בנפאל נהרסו או נפגעו קשה בשנת 2015 במהלך רעידת אדמה בעוצמה -7.8 וסתימות אחריהן בעוצמה 7.3. נוהלי בנייה ישנים וחומרי בנייה מזדקנים הופכים את רוב המבנים ההיסטוריים פחות מסוגלים לעמוד בתנודות המתרחשות במהלך רעידת אדמה או מרוחות גבוהות. ניתן להשתמש בטכניקות בנייה מודרניות כדי לעדכן את המבנים הללו כדי להקל על חלק מהנזק הפוטנציאלי, אך גם אז הם פגיעים יותר מאשר עמיתיהם המודרניים.
כעת, מהנדסים במרכז הטיסה בחלל מרשל של נאס"א בהאנטסוויל, אלביה, אומרים שהם יכולים לעזור למבנים היסטוריים לשרוד את האירועים ההרסניים הללו. הם פיתחו דרך לשנות את האופן בו מבנים מגיבים לתנועה הנגרמת כתוצאה מתנועות בקרום האדמה. והכל התחיל עם טיל.
הטכנולוגיה מגיעה מהעבודה על רקטת ארס, רכב שיגור שתוכנן לתכנית קונסטליישן שלפני ביטולו בשנת 2010, היה צפוי להחליף את מעבורת החלל עבור הובלת אסטרונאוטים לחלל. הרקטה רטטה כל כך קשה שהיא הייתה פוגעת בכל אחד מהסביבה, ולכן מהנדסי נאס"א היו צריכים למצוא דרך להגן על הרכב. עם זאת, הדרך הרגילה לשלוט בטלטול, על ידי הוספת משקל רב יותר, לא הייתה אופציה מכיוון שהרקטה הייתה כבדה מכדי להרים את עצמה מהאטמוספרה של כדור הארץ.
הצוות מצא דרך להשתמש בדלק הרקטה כדי לפתור את הבעיה. ואותו פיתרון יכול לעבוד גם עבור בניינים רוטטים, כולל אלה שנבנו לפני מאות שנים, אומר רוב ברי, מנהל פרויקטים של נאס"א במארשל.
במבנים היסטוריים יכול להיות חסר סוגים של חיבורים, כמו חיזוק פלדה, שהופכים את חלקי הבניין האישיים למערכת עמידה יותר ומלוכדת. מהנדסים, לעומת זאת, יכולים להמציא מחדש את אותם בניינים בקשרים חיצוניים המחזיקים את הבניין יחד. "על [חלק] מהבניינים האלה תראה צלחות מבחוץ עם בריח שעובר דרכם ואגוז גדול ישן בקצהו, " אומר מייקל קרגר, מנהל המעבדה למבנים גדולים בקנה מידה באוניברסיטת אלבמה. . "הם בדרך כלל יצבעו את הדברים האלה בשחור כך שהם נראים כאילו הם היו שם לנצח."
אפשרות נוספת היא להסיר גימורים פנים, כמו ציפוי ציפוי לקצץ ולבנות קירות חדשים מחוזקים מפלדה סביב המקוריות. קירות אלה מכוסים אז, כך שלא ניתן לראות את השינויים.
מאמצים אלה יקרים, ואינם מביאים את המבנה כולו לקודי הבנייה הנוכחיים, אומר קרגר. ובכמה מבנים היסטוריים אין את המרחב הדרוש להוסיף קירות או להסתיר קורות פלדה להפחתת רעידות אדמה.
בניינים חדשים משלבים רבים מהטכנולוגיות הללו במהלך הבנייה. השיטה הנפוצה ביותר להפחתת תנועת הבניין הייתה התקן שנקרא מנחת מסה מכוונת (TMD). דוגמא לכך היא עצם כבד מאוד, המסה, שנוסף לבניין על גבי קפיצים המוגדרים לתדר ספציפי. כאשר קורה רעידת רע, או הרוח נושבת במקום, המסה מכניסה לתנועה על ידי תנועת המבנה. משקל נוסף זה נע בכיוון ההפוך ומפחית את התנועה הכוללת של הבניין. אולם מכשיר כזה אינו מושלם. הבניין צריך לזוז לפני שה- TMD יעבוד, והשניות הראשונות של רעידת אדמה יכולות להיות הרסניות להפליא.
הצוות של ברי מצא דרך חדשה להשתמש בבניין עצמו או בכמות קטנה של מסה נוספת בכדי להביא לירידה דרמטית יותר בתנועה. מרבית ה- TMD משתמשים באובייקט השווה לערך 1-2 אחוזים ממשקל הבנייה בכדי להשיג ירידה בתנועה של כ -50 אחוז. בגורד שחקים, חפץ זה יכול לשקול עד 2 מיליון פאונד. כדי לפתור את בעיית הרקטות, השתמשו מהנדסי נאס"א בדלק הרקטות כדי להקל על הרטט והשיגו ירידה של 95 אחוז בתנועה לרקטה שלהם 650, 000 פאונד. זה היה אפשרי עם מכשיר פשוט דמוי בלון שנקרא מצמד מבנה נוזלים, אומר ברי.
"חשוב על בלון. שים אוויר בתוך הבלון, הוא נהיה גדול יותר; הוצא אוויר וזה נהיה קטן יותר, "הוא אומר. "אם אני מניח את [הבלון] לבריכת שחייה, המים הולכים להגיב. כאשר הבלון ההוא מתכווץ, המים עוקבים אחר התכווצות הבלון. אם זה מתרחב, הנוזל מתרחק ממנו. "
מכיוון שהמים מגיבים לתנועת הבלון, ניתן לשנות את התדר הטבעי של הנוזל על ידי התאמת הלחץ בתוך הבלון. באמצעות בניין, מהנדס יכול להשתמש במושג זה בכדי להתאים את אופן תנועת המבנה.
תחילה קובעים המהנדסים את התדירות הטבעית של הבניין כדי ללמוד מתי הוא יתחיל לנוע. ואז הם מכוונים את המצמד (בלון) לתדר שונה. על ידי הנחת המצמד לגוף מים, כמו בבריכה, או הוספת צינורות מלאים במים המחוברים לגג, המים משנים את הרטט הטבעי של הבניין. הנוזל פועל כמו עוגן לנדנדה - הנדנדה עדיין תנוע, אבל יהיה הרבה יותר קשה לדחוף. כמו כן, הבניין נע פחות במהלך רעידת רוח או רוחות גבוהות.
נאס"א בדקה בהצלחה את הרעיון הזה על גבי מבנה היסטורי משל עצמה, מתקן הבדיקה הדינמי למבנים בשנת 2013. אבל ברי וצוותו הכירו בכך שלא לכל עיצובי הבניין יהיה מקום להוסיף מערכת מבוססת נוזלים מסוג זה. אז הם יישמו את מה שלמדו כדי לפתח מכשיר מכני שייקח פחות מקום אך יספק אותו סוג עוגן.
כעת הצוות הציג גרסה חדשה של הטכנולוגיה, המכונה מסה מכוונת מפריעה (DTM) שמשתמשת במצבע מתכת במקום במים כדי להקל על תנועת הבניין. הוא קטן בהרבה מ- TMD קונבנציונאלי ועולה הרבה פחות לייצור - אך הוא יעיל באותה מידה.
מוקדם יותר החודש הציגו קרגר ועמיתיו, שהיו סקפטיים לטענות נאס"א, את המכשיר דרך המבחן הראשון שלו ברעידת אדמה מדומה במרכז אוניברסיטת אלבמה לתשתיות בת קיימא. זה היה הצלחה.
"הבדיקה הראתה בבירור שהמסה המכוונת המשבשת ביצעה את ביצועה של מנחת ההמונים המותאמת, והיא הראתה בבירור שזה מועיל להפחתת רעידות אדמה", אומר ברי. גישה חדשה זו, לדבריו, "היא דוגמא נהדרת נוספת לכך שהטכנולוגיה הנגזרת עבור תוכנית החלל יכולה לספק יכולות חדשות לתעשייה."
קרגר מסכים ומקווה לשתף פעולה עם נאס"א בבדיקות ופיתוח מערכות DTM עתידיות.
טכנולוגיות אלה הן אבות טיפוס, אך נאס"א עובדת עם חברות פרטיות כדי לפתח מוצרים מסחריים שיכולים לשמש להפחתת רעידות אדמה במבנים ציבוריים ופרטיים, כולל מבנים היסטוריים.
טכנולוגיה חדשה זו עשויה אפילו לעזור לאנדרטת וושינגטון לעמוד בתנודות של רעידות אדמה ורוח, אומר ברי. "אני מוכן להתערב שהם בדקו את הדרכים השונות להקל, " הוא אומר. "אבל אם אותה רעידת אדמה הייתה עוברת שם עם התקנה של מסה מכוונת משבשת, התגובה הייתה שונה לחלוטין. יכולנו להשתיק את התגובה. "
הוא ממשיך, "אשמח שאנשי אנדרטת וושינגטון יתקשרו. טכנולוגיה זו פותחה בכספי משלם המסים, כך שהיא שייכת להם. "
