Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Hoe voorkom je dat een gebouw na schade als een kaartenhuis instort? Ingenieurs keken af bij hagedissen.
Het is zeldzaam, maar soms stort een gebouw in elkaar, bijvoorbeeld door een aardbeving, slijtage, of constructiefouten. Dan bestaat de kans dat niet alleen het beschadigde deel instort, maar het hele gebouw in een soort domino-effect volgt. Ingenieurs van de Polytechnische Universiteit van Valencia hebben daar nu een oplossing voor, waarmee ze zelfs de cover van het wetenschappelijke tijdschrift Nature hebben behaald (zie hieronder).
Lees ook:
Überhaupt geen instorting
Zo’n domino-effect is op twee manieren te voorkomen. De eerste optie is ervoor zorgen dat er überhaupt niks instort. De tweede methode probeert te voorkomen dat een lokale instorting de rest van het gebouw meetrekt. Momenteel focussen de meeste bouwontwerpen zich op de eerste optie.
Dat doen ze door verschillende delen van de constructie stevig aan elkaar te koppelen. Als een onderdeel het dan begeeft, kan de rest daarvoor compenseren. En dat werkt goed: het gebeurt zelden dat er een gebouw instort.
Maar zelden is niet nooit. Deze methode werkt namelijk vooral goed bij kleine schade, bijvoorbeeld als slechts één pilaar het begeeft. Bezwijken meerdere pilaren, dan stort juist alles in omdat het allemaal stevig aan elkaar vastzit.
Hagedissenstaart
De Spaanse ingenieurs keken daarom nu naar de tweede methode: hoe laat je een deel van het gebouw instorten, zonder de rest mee te nemen?
Hiervoor lieten ze zich inspireren door hagedissen. Deze reptielen kunnen hun staart afwerpen om te ontkomen aan roofdieren. Gebouwen moeten op een vergelijkbare manier slechts een deel van de constructie ‘afwerpen’, om de rest te besparen.
Daarvoor ontwikkelden ze een soort zekeringen die verschillende delen van de constructie met elkaar verbinden. Deze zijn sterk genoeg om niet te breken als er slechts weinig schade is; de extra belasting kan dan worden verdeeld. Maar in het geval dat er veel schade is, breken de zekeringen. Hierdoor stort alleen het beschadigde gebouwdeel in en blijft de rest van de constructie bespaard.
Ingestort gebouw
Om hun idee te testen, bouwden de ingenieurs een betonnen gebouw van 15 bij 12 meter met twee verdiepingen. De test bestond uit twee fases. In deel 1 verwijderden ze twee pilaren – die niet naast elkaar stonden – om een situatie met weinig schade te simuleren. De zekering brak niet, en het gebouw bleef overeind.
In fase 2 verwijderden ze een derde pilaar, die tussen de twee pilaren uit fase 1 stond. Dit veroorzaakte een ineenstorting van de delen die werden ondersteund door de missende pilaren. Maar doordat de zekering brak, werd de rest van de constructie niet meegetrokken. Een succes, bekijk ook de video hieronder.
De onderzoekers noemen hun methode hierachy-based-collapse. Zelf zijn ze ervan overtuig dat het een effectieve manier is om te voorkomen dat een gebouw als een kaartenhuis instort. Maar ze benadrukken wel dat er eerst meer onderzoek nodig is voordat dit ontwerp kan worden opgeschaald en gebruikt in verschillende soorten gebouwen.
Mocht dat in de toekomst allemaal goed uitpakken, dan kan deze bouwmethode zowel veel geld als mensenlevens besparen.
Bronnen: Nature, Nature News and Views