Привет.
Повод для рассуждений грустный. Уверен, все слышали о трагедии в Турции. Природным катаклизмам нет дела до политических, экономических и социальных аспектов нашей жизни. Они беспристрастны. И технологически развитые государства так же подвержены ударам стихии, как и островные отшельнические коммуны аборигенов в набедренных повязках. Достаточно вспомнить, с какой периодичностью случаются ураганы в США, из раза в раз унося множество жизней.
И если Турция находится в одной из самых активных сейсмоопасных зон в мире, а США омывается двумя океанами и стихийные бедствия, казалось бы, вопрос времени, то, например, Челябинская область с ее старейшими Уральскими горами никогда даже близко не рассматривалась в качестве очага землетрясения. Однако 5 сентября 2018 года оно вполне себе произошло.
Глядя на то, какие дома в Турции подверглись разрушению, мне стало ясно, что сегодня этих ужасных событий было просто не избежать. Константин Иванов в «Пятнице будущего» очень точно подметил, что система предупреждения о подобном катаклизме просто не сработает. Погрешности в определении территории и времени катастрофы не позволят правильно распорядиться эвакуационными возможностями. Кроме того, никогда не следует списывать со счетов человеческий фактор. Помните ураганные ветры, в результате которых деревья с остановочными комплексами на людей падали? Службы оповещения после этих событий чуть ли на любое отклонение от штиля предупреждения об опасности слали. Как на них отреагируешь после двадцатого раза — вопрос риторический. Я почему заговорил о домах в Турции? Дело в том, что они точь-в-точь наши «панельки». При этом по кадрам с места событий можно было видеть, что стоящие рядом дома одинаковой конструкции могли падать через один. То есть технически они вовсе не были спроектированы устоять при таком землетрясении, и когда оно случилось, рассчитывать, как оказалось, можно только на удачу.
После новостей из Турции мне вспомнился тренинг по ТРИЗ, где нам рассказывали о 40 приемах устранения технических противоречий. У профессионалов они вызывали смех. Главным образом потому, что приемы разительно отличались от устоявшихся техник решения возникающих производственных проблем. Сам же тренинг вспомнился из-за слов «сейсмическая активность». Докладчик на семинаре очень увлеченно рассказывал о закономерностях развития систем и вспомнил историю, когда в аналогичной ситуации у него в аудитории оказалось двое строителей. Конкретно — специалистов по установке свай. Кто не в курсе — это такие балки, которые забиваются в землю для устойчивости возводимого сооружения. И, казалось бы, что тут можно улучшать? Ну да, можно заменить деревянный брус на стальной или бетонный, но концептуально-то что менять? В ответ на эти вопросы от строителей докладчик озвучил свой тогдашний ответ: в вашем устройстве должен появиться шарнир. Шарнир! В свае! Как он вспоминал, оба специалиста встали и покинули аудиторию. На тот момент такое техническое решение (оно основано на принципе «дробление») казалось абсурдом. Тем не менее, позднее был запатентован «Свайный фундамент сейсмостойкого здания, сооружения»:
Верхняя часть, обозначенная позицией 3, — это часть непосредственно здания, а позициями 1 и 5 обозначены части сваи с выпуклыми и вогнутыми сферическими поверхностями, образующими шаровое соединение. Тот случай, когда абсурдное, на первый взгляд, решение, оказалось не таким уж и абсурдным.
Но сегодня я хотел бы порассуждать о приеме, который называется «Принцип «заранее подложенной подушки»». Его суть в том, чтобы компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами. Самый простой пример состоятельности такого подхода — противопожарная система. Не путать с пожарной сигнализацией. Противопожарная система — это та, что заливает водой из разбрызгивателей помещение в случае срабатывания тревоги. Судя по всему, она довольно распространена в США. Пожары, конечно, случаются, но все же не настолько часто, чтобы оправдать такую систему в каждой высотке. Однако если принять во внимание, сколько этажей в некоторых небоскребах, то решение выглядит логичным. В любом случае тут, как говорится «лучше есть и не нужна, чем нужна, а ее нет». К слову, о пожарах в высотках. Японский дизайнер придумал уникальное устройство, которое позволяет покинуть горящее здание. Например, если вы на восемнадцатом, а полыхают три этажа ниже. Устройство контролируемого плавного спуска надевается на руку. При сжатии рукояти специальная манжета плотно обхватывает запястье, не позволяя руке выскользнуть. Обычно подобные механизмы используются в качестве страховочных на скалодромах. Но здесь ему нашлось иное, эвакуационное применение:
Какой же аналогичный вариант можно было бы реализовать для зданий на случай землетрясения? Если дело касается загородного дома, то на такой случай в США запатентовано следующее решение:
Сразу в глаза бросается наличие большого количества опор. Их габариты намекают на то, что при строительстве дома, скорее всего, использовался далеко не бетон. Следующая иллюстрация подтверждает эти предположения:
Помимо того, что здание максимально легкое (судя по толщине стен), оно еще и разделено на блоки, о чем говорится в описании. Но главная особенность не только в этом. Ведь в случае землетрясения движение земной поверхности будет осуществляться толчками не обязательно целиком той площадью, на которой стоит блок. Вполне возможно, на подвижном участке окажется только одна опора. И чтобы блок не сложился, как книжка, разработчиками было предусмотрено следующее крепление:
С помощью такого нехитрого приспособления (я его запомнил по гаражным воротам) стягиваются стены и перекрытия. Таким образом, у всей конструкции строения появляется некое подобие гибкости:
Идея же блочного строительства доведена до крайности в российском патенте на полезную модель:
Безусловно, дома из контейнеров придумали строить не в России, но удивлять весь мир, изобретая необычные технические решения, — наша национальная забава. Технический результат данной полезной модели звучит следующим образом:
Обеспечение проектирования и изготовления полностью сборно/разборного сейсмозащищенного (9 баллов) здания до 7 этажей, увеличения скорости производства, возведения здания и круглосуточный ввод его в эксплуатацию, возможность ввода здания в эксплуатацию без строительства стационарных неразборных элементов (монолитные фундаменты, коридоры, входные зоны и пр.)
Здорово, правда? Если автор все верно рассчитал, то такой дом не разрушился бы при землетрясении в 7,5 баллов. Внешний вид такой постройки, кстати, не сильно бы отличался от традиционной панельки.
Продолжать тему строительства из блоков взялись швейцарцы. Правда, сразу сделали акцент на дизайне и привлекательности идеи:
Здесь уже не контейнер, а каркас со стеновыми панелями, которые набираются исходя из места размещения такого блока в основном здании и личных предпочтений заказчика:
Далее, собственно, сборка самого здания. Блоки устанавливаются крест-накрест. И да, здесь также не предполагается высотного строительства:
Итоговое здание похоже скорее на номера для отдыхающих на базе отдыха. Впрочем, если речь идет о Швейцарии, то вполне возможно, что эта самая база отдыха будет где-нибудь в горах. А в горах могут быть и землетрясения, и сходы лавин. Выжить в контейнере, у которого не рухнет потолок, безусловно, шансов больше.
Если кажется, что подобные блочные конструкции — это исключительно нереализуемые фантазии изобретателей, которые умело пользуются правилами патентных ведомств для получения охранных документов на свои бредовые идеи, то не спешите с выводами.
Это вовсе не иллюстрация из патента. Это настоящая конструкторская документация. И по ней даже есть здание. Оно называется Nakagin Capsule Tower и расположено в Токио. Его строительство началось в 1970 году:
Здание состоит из двух бетонных башен, к которым присоединены 140 отдельных жилых модулей (капсул). Крепление капсул к башенному блоку осуществляется посредством всего нескольких болтов.
Здание было закончено в 1972 году и стало символом архитектурного стиля «Метаболизм», который предполагал изменение городского пространства, его перестроения.
Оно не было сейсмоустойчиво, однако идея, заложенная в модульной конструкции жилых помещений, максимально приближена к этой цели. Ведь если рассматривать панельную многоэтажку, то в ее конструкции легко можно усмотреть аналогию с карточным домиком. Сдвиг пола пятого этажа двигает не только минимум одну стену пятого этажа, но еще и потолок четвертого этажа с минимум одной его стеной. А вслед за этим начинается сыпаться вся вертикаль выше, обрушивая общим весом устоявшие нижние этажи. Это не только легко представить, но и можно увидеть на реальных кадрах. Что же будет происходить с модулями? В общем-то, ничего. При правильном расчете конструкции рамы они просто раскачаются. Возникает вопрос: что подразумевать под правильным расчетом?
Не так давно я наткнулся на статью о том, как один дизайнер предложил использовать для строительства зданий 3D-принтер. Звучит совсем не ново. Однако его идея была на самом деле необычной. По его задумке, в наращиваемом вертикально вверх металлическом каркасе перемещался гигантский принтер, который печатал новые помещения по мере заполнения этажей. Схема наращивания позаимствована у подъемных кранов при строительстве небоскребов. В его воображении здание выглядело как-то так:
Однако продуман был не только внешний вид. Дизайнер также поведал о некоторых технических особенностях. В частности, о схемах крепления капсул друг к другу и расположении коммуникаций. В отличие от Токийской капсульной башни, где они располагались внутри центрального бетонного блока, здесь предполагалось крепление труб, кабелей и коробов вентиляции с внешней стороны.
Идея с ростом городов в вертикальном направлении лично мне не видится чем-то плохим. Концентрация производств, заведений досуга, торговых комплексов, офисных помещений и т.п. не может равномерно распределяться по постоянно разрастающимся площадям мегаполисов, из-за чего нередко можно слышать истории людей о двухчасовом пути до места работы. Небоскребы решали бы эту задачу. Рамные конструкции были бы сейсмоустойчивыми. В идеале их бы еще строить с квадратной формой в основании для большей надежности. Если здание будет с каркасом, то основание можно сделать на сваях для сквозного проезда транспорта. Такие дома уже давно существуют. Например, «Дом авиаторов» на Беговой улице в Москве. Да, машины едут рядом, но при желании…
Если доводить идею до крайности, то целые кварталы можно сделать взаимосвязанными. Автомобили можно было бы вообще переместить на нижние уровни города, а перемещение пешеходов осуществлялось бы по террасам на высоте нескольких этажей над землей. С деревьями были бы сложности, но при желании и небоскребы можно озеленять.
Заключение
Смысл рассуждений был не столько в том, чтобы в свете последних событий попытаться представить себе максимально надежную конструкцию здания, сколько в том, чтобы понять, а готовы ли мы вообще к изменениям. Ни для кого не секрет, что наши приоритеты меняются исключительно в критических ситуациях вроде угрозы жизни. Сейчас стихия обошла нас стороной, а что будет завтра? Нужны ли нам новые свежие взгляды на использование технологий, или это просто неосознанное сгущение красок под влиянием момента?
Близится весна, и уже начинает сказываться нехватка витаминов. Ешьте побольше фруктов и не спешите с легкими куртками. Простуда — вещь коварная.
Смелых идей, отличных изобретений и успешных продуктов. Удачи!