Några av de snabbast växande städerna i världen att sitta i hög-risk jordbävningsområden. Det är därför forskare försöker lista ut hur man ska bygga höga byggnader med hjälp av ett material som inte bara är gott och förnybara, men även mer motståndskraftiga mot jordbävningar än konventionella byggmaterial.
Vad 7th Århundradet Japansk Byggare Visste
Det perfekta exemplet på timmer förmåga att rida ut stora skalv går tillbaka nästan ett tusen år före det moderna Japan, där byggare började stapla flera trä-nivå för att skapa höga tempel som nått hundratals meter upp i luften.
Kyoto Pagoda Toji av Kalexander2010 på Flickr/CC.
Dessa strukturer används några olika metoder för att uthärda extrema skakningar, inklusive lösare anslutningar mellan konstruktionselement som gjorde att vissa gungar. Vikten av struktur är distribuerade och ansluten mellan våningarna med lösa leder som Ekonom förklarade 1997: “Vad leder det finns mellan våningarna är löst montering av trä-fästen som gör att varje våningar för att hasa runt.”
En annan fascinerande detalj i designen av dessa pagoder? Alla de svajande golv var som stöds av något som kallas en shinbashira, en märklig tidig version av den enorma stål massa spjäll som du hittar i de högsta byggnaderna i världen idag. The Economist beskriver:
Sponsrade
Vad tidigt hantverkare hade hittat genom trial and error var att, givet en rejäl sidled knuffa, en pagoda lös stack enskilda golv kan göras för att slither i sidled fram och tillbaka oberoende av varandra. Sett från sidan, pagoden verkade vara att göra en orm dans—med varje efterföljande golvet rör sig i motsatt riktning till de som är omedelbart ovanför och under. Men om en stor fet shinbashira sprang upp genom ett hål i centrum av byggnaden som ett mycket löst åtdragen skruv, varje vånings sedan skulle hindras från att svänga för långt i någon riktning genom att banka internt mot denna central plats. Bättre fortfarande, varje gång en våning krockade internt med shinbashira, det skulle dumpa en del av sin energi till den massiva centrala pelare, som skulle skingra den säkert i marken.
Som ett resultat, många av dessa tempel har stått emot massiva jordbävningar och förblir stående i denna dag.
Kyoto Pagoda Toji av Victor Lee på Flickr/CC.
Material i Framtiden Är Materialet i det Förflutna
Under det senaste decenniet har forskningen i höga trähus har intensifierats. Den AMERIKANSKA regeringen har öst pengar till det, för att främja trä som en förnybar resurs som kan användas för att bygga höga tack vare nya tillverkningsprocesser.
Förra året, Vita Huset har lanserat en tävling för att belönas designers för att utveckla hög byggnad mönster som använt en ny typ av trä kallas Cross Laminated Timber, eller CLT. “Enligt vissa beräkningar kort sikt användning av CLT och andra framväxande trä teknik i byggnader 7-15 historier kan ha samma kontroll av utsläpp påverkar som tar mer än 2 miljoner bilar av vägen för ett år,” arrangörerna skrev.
Trä Innovation och Design Centre, ett sex våningar trähus i Vancouver som använder Cross-Laminated Timber.
Det finns en annan förbisedd aspekt av timmer som växer allt mer klart: Vissa typer av trä i byggandet är förvånansvärt bra på att motstå stora jordbävningar, precis som de Japanska byggare visste–om byggnaden har tekniken förändrats.
Ta den forskning som görs av ingenjörer vid University of Alabama, där National Science Foundation-finansierade bidrag är att hjälpa en grupp ledd av Professor Thang N. Dao studera jordbävning av höga byggnader i trä. De är experimentera med att kombinera konventionell ljust trä ram byggnader med en nyare trä material–Cross Laminated Timber, eller CLT, som Global Construction Granska rapporter. Genom att kombinera dessa två typer av trä-arkitekturen, de tror att de kan bygga höga byggnader som svarar för att skaka bättre än konventionella stål och kära.
CLT är precis vad det låter som: Ett träbjälklag som skapats av sandwiching lager av timmer med sina kärnor som rör sig i motsatta vinklar. Detta skapar en träbit som är starkare än summan av dess delar, tack vare kors och tvärs riktning av plåtar.
CLT block genom att Oregon Department of Skogsbruk på Flickr/CC
CLT används i höga byggnader trä kommer upp över hela världen, men ingenjörerna på Alabama vill studera hur väl den motstår jordbävning skakar, en unik typ av strukturell stress som ämnen byggnader i sidled, eller horisontella krafter. Deras hybrid strategi tar plattor av detta super-starka, tunga CLT timmer och post-spänningar dem (att förstärka det med stålstänger som är spända efter det faktum) och kombinerat den med vanligt virke. Den CLT kommer att “self-center system,” och den konventionella ljus trä ramar kommer att “skingra den energi som skapas under en jordbävning.”
Denna hybrid mellan den tunga, stela CLT och lösare, ljusare trä “bör se till största strukturella delar av byggnaden förblir elastiskt under en jordbävning med några skador, vilket gör systemet motståndskraftig”, säger de.
En annan skaka test vid University of Alabama, i augusti 2015, via Facebook.
Ett liknande arbete på post-spända CLT som görs i hela landet–till exempel vid Universitetet i San Diego–men laget i Alabama är att fokusera på höga trähus i jordbävningar, vilket är ett ganska nytt begrepp. De kommer att använda skolans Storskaliga Strukturer för Labb, där en stor shake-bord kommer att simulera stora jordbävningar för att testa hur deras hybrid system kommer att fungera, lite som i testet ovan.
Vad är det coolaste om projektet för att utveckla dessa nya skyskrapor är att det grundläggande konceptet är inte så annorlunda från hur det var att vara byggt med trä i den pre-moderna världen, som i Japan. Vi är egentligen bara uppfinna samma trä hjul–och att göra det lite längre.
Leda bild: MK Fyrtio Tower, dRMM Arkitekter, Milton Keynes med Denna Jones på Flickr/CC
Kontakta författaren på kelsey@Gizmodo.com.