Япония находится в одном из самых сейсмоопасных регионов планеты. Землетрясения разной степени активности происходят здесь по нескольку раз в день. Однако в то время, когда в других странах земные толчки приводят к обрушению домов, японцы удивительным образом приспособили свою инфраструктуру к стихийным бедствиям.

Как Страна восходящего солнца победила буйство природы, и почему их опыт не перенимают в остальных частях света?

Гнев Земли

Приблизительно 15 млн лет назад Японский архипелаг являлся частью континента – восточным побережьем Евразии, которое обрамляло Охотское и Японские моря. Тогда это было единое пресноводное озеро.

Субдукция земной коры (столкновение литосферных блоков, при котором одна часть «подминается» под другую), сильно приподняла этот регион над уровнем моря.

Геологические перемены привели к образованию проливов и отрезали часть суши от материка, создав Японский архипелаг. Предполагается, последние сухопутные перешейки с континентом исчезли 150-10 тысяч лет назад. Разумеется, эти события сопровождались сокрушительными землетрясениями и стихийными бедствиями.

Процесс движения литосферных плит продолжается. Здесь сталкиваются сразу 5 блоков земной коры: Филиппинская плита уходит под Амурскую и Окинавскую, а Тихоокеанская – под Охотскую.

В своей беде Япония не одинока. Океаническая литосфера разрастается на обширном участке нашей планеты, формируя гигантское Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо. Оно обрамляет западное побережье обеих Америк и тянется вдоль восточного побережья Евразии до Австралии включительно.

Однако японцам не повезло больше всех. Их регион самый активный. Край трясет практически круглосуточно. Сколько «помнит» себя Япония, здесь всегда случались масштабные природные катаклизмы. Пришлось приспосабливаться.

Что позволяет японцам избегать разрушений?

Особые стандарты сейсмостойкости зданий. При строительстве небоскребов японские власти и инженеры отчетливо понимают, что стихия может ударить не когда-нибудь, а прямо сегодня. И если их детище не выдержит удар, то потери финансового и морального характера окажутся колоссальными.

Существуют 2 эффективные технологии, повышающие сейсмостойкость: установка демпфера и создание амортизирующей прослойки между фундаментом и грунтом.

Разумеется, использование качественных материалов, особенности конструктивных элементов (например, применение никель-титановых сплавов или стали в несущих структурах вместо железобетона), а также общая форма здания учитываются здесь по умолчанию.

Инерционный демпфер – многотонный маятник, встроенный в конструкцию здания. Устанавливают его на верхних этажах. Он снижает амплитуду колебаний объекта при его раскачивании от подземных толчков или сильного ветра. Когда небоскреб наклоняется в одну сторону, маятник раскачивается в другую, тем самым гася вибрацию согласно теории гармонических колебаний.

Амортизирующая прослойка – своеобразная подвеска здания. Существуют несколько видов изоляции, применяются исходя из бюджета и степени сейсмической активности региона.

Базовая изолирующая прокладка с подшипниками предполагает укладку тяжелой свинцовой пластины в основание небоскреба. Сама пластина окружена чередующимися слоями резины и стали. Она крепится к фундаменту с помощью подшипников.

Амортизатор класса «максимум» – система мощных компрессоров под фундаментом. Специальные сенсоры автоматически фиксируют подземные толчки и запускают «систему защиты». Компрессоры быстро нагнетают воздух и поднимают небоскреб на 3 см над землей. Здание начинает как бы парить над поверхностью. Колебания даже при самом мощном землетрясении сводятся к нулю.

Почему эта система распространена только в Японии?

Сейсмоустойчивые здания – невероятно дорогостоящие в постройке. Они требуют значительных инвестиций. Кроме того, человеческая жизнь в стране должна считаться выше стоимости любого здания. Это всё приходит со временем, когда общество богатеет и развивается без политических и экономических кризисов.

В Японии эти технологии появились тоже не сразу: ещё 70 лет назад вся страна жила в деревянных домах. Их было легко отстроить заново после землетрясения. Однако с ростом городов и благосостояния японцев деревянные жилища остались только в качестве домов для отдыха.

Кроме того, японцы, находясь в самом опасном регионе планеты, вынужденно «защищаются» по максимуму. Для условной Армении или Туркменистана такие меры ни к чему. Здесь происходили страшные землетрясения, но случаются они 1-2 раза в 100 лет.

Было бы хорошо строить здания с защитой «на всякий случай», но в реальности этого не делают. Никто не хочет нести такие расходы. Да и в сейсмически опасных зонах, как показала трагичная история с Турцией, экономят на строительстве по-максимуму. Так что японские технологии так и остаются недосягаемыми.