Jak se testují stavební technologie na největším vibračním stole světaTom Scott
5
Když chcete stavět budovy, které odolají zemětřesení, je dobré technologii vyzkoušet i v reálném světě, ne jen v simulaci. A přesně za tím účelem vznikl na univerzitě v San Diegu největší vibrační stůl světa. Tom a místní výzkumník Koorosh Lotfizadeh vám v tomto videu ukážou zákulisí přístroje, který dokáže rozhýbat až 2 000 tun materiálu.
Přepis titulků
V Kalifornii bývají zemětřesení, takže mají docela přísné stavební zákony. S počítačovými simulacemi zvládnete hodně, ale nové stavební technologie je třeba testovat i v reálu. Ta desetipatrová budova za mnou je vystavěna kvůli testování a certifikaci nového návrhu. Dodatečně napínaná kývací stěna. V podstatě má ta budova obří kovovo-dřevěnou páteř, která vede od země ke střeše a celou budovu podpírá a tlumí otřesy.
S novou protipožární ochranou by se daly stavět vysoké dřevěné budovy. Funguje to? Pro test je potřeba zemětřesení, tak si ho vyrobíme. Budova stojí na vibračním stole na Kalifornské univerzitě v San Diegu. Celý prostor je uzavřený, protože tu brzy odstartuje testování. Já přijel už před pár měsíci, když se budova stavěla, a jeden z místních mi to tu v klidu ukázal.
Začali jsme v budově s vybavením, kde jsou obří akumulátory a pumpy, kterými se tlakuje hydraulická kapalina na 345 barů. To je stonásobek tlaku v pneumatikách auta. Je to fakt neskutečná technologie. Jak moc se to hýbe? Na podélné ose, na ose X, je rozsah na obě strany 90 cm, po druhé, horizontální ose Y je to v obou směrech 40 cm a po vertikální ose Z je to 13 cm.
Máme kapacitu na největší váhu na světě. Dokážeme takhle rozpohybovat asi 2 000 tun materiálu. Tahle desetipatrová budova má asi 320 000 kg, to je asi 15 % naší kapacity. Teď tady rozpohybují desetipatrovou budovu a je to pro ně jak nic. Navíc se to nehýbe jen nahoru dolů a do stran.
Umí to i klonění, klopení a zatáčení. Když to před 20 lety stavěli, umělo to jen pohyby do stran, to je také možné, mohou nastavit třes podle přesných sinusoid. Dnes jsou tady schopní přehrát i proběhlá zemětřesení. Ale ukázalo se, že je to mnohem složitější, než jsem čekal. Než na té ploše něco postavíme, musíme kalibrovat kontrolní systém. Děláme tedy testy s holou plochou. Pak na ni postavíme vzorek, který má vlastní dynamiku, kterou také musíme zohlednit.
Takže nás čeká další kalibrace, abychom odfiltrovali konkrétní frekvence a mohli provést úspěšný test. No jasně, protože když ta budova má určitou rezonanční frekvenci… - Naruší to kontrolní systém. - Rozumím. Tyhle frekvence tedy musíme vyfiltrovat. Takže nepřehráváte jen nějaké minulé zemětřesení, snažíte se tomu co nejvíc přiblížit a zároveň zajišťujete, aby to ta budova nenarušovala.
Ano, když třeba děláme více testů. Na prvních pár ta budova zůstává stejná… Ale potom se může nějak posunout, rozbít, vy něco změníte. - Jasně. - A to zase ovlivňuje měření. Další zastávkou byla spojovna mezi energetickou centrálou a plochou. Člověk má pocit, že je to zbytečně složité, dokud mu nedojde, jakou váhu to musí rozpohybovat. Všechno je tu označené barvami.
Červená je pod tlakem, modrou se to vrací. Tyhle obří trubky mají průměr 30 cm a stěny jsou tlusté přes 2 cm. V nich je tlak 200 barů. Mám pocit, že každá zatáčka té trubky musela být důkladně promyšlená, protože kdykoli musí kapalina pod takovým tlakem změnit směr, - hrozí vodní nebo hydraulický ráz. - To rozhodně. - A to zase plochu nějak rozvibruje. - Přesně tak. To by nám přidělalo hodně starostí.
A to nemluvím o možných škodách, kdyby nějaký spoj povolil a natlakovaná kapalina by se tu všude rozstříkla. Proto to tady teď uzavřeli. Všechno je připravené, kontrolky blikají, brzy začne test. Je nepravděpodobné, že se něco pokazí, není to první test, testují už pár týdnů. Bezpečnostní rezerva tu je obrovská, ale technicky vzato teď v té budově a pod ní není bezpečno. Pro jistotu.
Takže v akumulátorech 300 barů, 244 barů v těch trubkách a k tomu bůhvíjaká rychlost… Ano a tady se takhle otočí. Cože?! Úplná otočka? Proto tu máme systém tlumičů, který zajišťuje, že to nezpůsobí žádné vibrace. Je to opravdu složitě, pečlivě navržené, aby to do ničeho nezasahovalo. Neptejte se mě, proč je tam taková zatáčka, souvisí to s následnými úpravami kolem původní betonové konstrukce.
Ale je mi jasné, že žádný příčetný inženýr by tu trubku nezatáčel, kdyby nutně nemusel. Teď jsme pod samotným stolem. Tohle je ta plocha, na které stojí ta vysoká budova. To musíme rozhýbat. Všechno na téhle jižní straně je zopakované i naproti. Máme 6 vertikálních aktuátorů.
3 na této straně, 3 na druhé. Ty se starají o pohyb nahoru a dolů a také o klonění a klopení. Jasně, protože na každé straně můžou být aktuátory jinak. Ano, jedny zvedneme, druhé snížíme. A nejsou k té ploše vůbec připevněné. Je to kluzná deska. Vertikální aktuátor má kruhovou plochu o průměru 80 cm a tam se vytváří v podstatě vakuová komora mezi kluznou deskou a stolem. Minimální tření.
To vakuum se naplní olejem, takže když aktuátor vytlačíme nahoru, ta plocha se zvedne, ale dál může volně klouzat. Rozhodně nechceme, aby se to těsnění uvolnilo. Jo, jasně. Ten aktuátor tam musí držet. - Smějeme se, ale byla by to katastrofa. - To ano. Poslední zastávka. Už víme, jak řídí pohyb nahoru a dolů, teď ještě do stran.
Přímo nade mnou jsou horizontální aktuátory. Nevšiml jsem si jich. Máme na každé straně dva nastavené do tvaru V. Díky nim se plocha pohybuje po ose X a Y a zabočuje. Tohle jsou tzv. udržovací podpěry. Jsou to svým způsobem pasivní aktuátory. Je to píst naplněný dusíkem, který neustále táhne dolů.
Máme takové písty tři a jejich existence má několik důvodů. Zaprvé, když jsme řešili, že vertikální aktuátory se nemají uvolnit, přesně k udržení toho těsnění tenhle tah dolů slouží. Zadruhé jde o klopný moment vibračního stolu. Stojí tam desetipatrová budova, kdyby přepadla, hrozí, že desku zvedne. Takže je to bezpečnostní opatření. Ano, protiváha. To je potřeba zdůraznit, pořád desku stolu táhnou dolů, protože ta budova může mít takovou setrvačnost, že by mohla desku překlopit.
Proto je nutná řada pojistek. Je tu hodně pojistek, když se nějaká spustí, - všechno se vypne? - Ano, ale kontrolovaně. Nejde to nechat vychýlené ani okamžitě vrátit na nulu. Tak náhlá změna by mohla způsobit ještě větší škody. Je potřeba se k výchozí poloze vrátit kontrolovaně a pomalu.
Tak jdeme na to. Oblast je uzavřená a vědci v řídicím centru spouští zahajovací sekvenci. Je to tuctový test, další rutinní zemětřesení, nechci vám kazit napětí, ale pointa je, že ta budova přežije. Netestují do zničení. Dokonce to nepustí na 100 %, jen běžný den v provozu vibračního stolu. Start za pět, čtyři, tři, dva, jedna. dešťová voda Vím, že se nic neděje, ale mám nutkání se otočit a utíkat.
Rozhodně. Otočit se a pryč odsud. Další test začíná za 10 minut. A je to. Překlad: jesterka www.videacesky.cz
S novou protipožární ochranou by se daly stavět vysoké dřevěné budovy. Funguje to? Pro test je potřeba zemětřesení, tak si ho vyrobíme. Budova stojí na vibračním stole na Kalifornské univerzitě v San Diegu. Celý prostor je uzavřený, protože tu brzy odstartuje testování. Já přijel už před pár měsíci, když se budova stavěla, a jeden z místních mi to tu v klidu ukázal.
Začali jsme v budově s vybavením, kde jsou obří akumulátory a pumpy, kterými se tlakuje hydraulická kapalina na 345 barů. To je stonásobek tlaku v pneumatikách auta. Je to fakt neskutečná technologie. Jak moc se to hýbe? Na podélné ose, na ose X, je rozsah na obě strany 90 cm, po druhé, horizontální ose Y je to v obou směrech 40 cm a po vertikální ose Z je to 13 cm.
Máme kapacitu na největší váhu na světě. Dokážeme takhle rozpohybovat asi 2 000 tun materiálu. Tahle desetipatrová budova má asi 320 000 kg, to je asi 15 % naší kapacity. Teď tady rozpohybují desetipatrovou budovu a je to pro ně jak nic. Navíc se to nehýbe jen nahoru dolů a do stran.
Umí to i klonění, klopení a zatáčení. Když to před 20 lety stavěli, umělo to jen pohyby do stran, to je také možné, mohou nastavit třes podle přesných sinusoid. Dnes jsou tady schopní přehrát i proběhlá zemětřesení. Ale ukázalo se, že je to mnohem složitější, než jsem čekal. Než na té ploše něco postavíme, musíme kalibrovat kontrolní systém. Děláme tedy testy s holou plochou. Pak na ni postavíme vzorek, který má vlastní dynamiku, kterou také musíme zohlednit.
Takže nás čeká další kalibrace, abychom odfiltrovali konkrétní frekvence a mohli provést úspěšný test. No jasně, protože když ta budova má určitou rezonanční frekvenci… - Naruší to kontrolní systém. - Rozumím. Tyhle frekvence tedy musíme vyfiltrovat. Takže nepřehráváte jen nějaké minulé zemětřesení, snažíte se tomu co nejvíc přiblížit a zároveň zajišťujete, aby to ta budova nenarušovala.
Ano, když třeba děláme více testů. Na prvních pár ta budova zůstává stejná… Ale potom se může nějak posunout, rozbít, vy něco změníte. - Jasně. - A to zase ovlivňuje měření. Další zastávkou byla spojovna mezi energetickou centrálou a plochou. Člověk má pocit, že je to zbytečně složité, dokud mu nedojde, jakou váhu to musí rozpohybovat. Všechno je tu označené barvami.
Červená je pod tlakem, modrou se to vrací. Tyhle obří trubky mají průměr 30 cm a stěny jsou tlusté přes 2 cm. V nich je tlak 200 barů. Mám pocit, že každá zatáčka té trubky musela být důkladně promyšlená, protože kdykoli musí kapalina pod takovým tlakem změnit směr, - hrozí vodní nebo hydraulický ráz. - To rozhodně. - A to zase plochu nějak rozvibruje. - Přesně tak. To by nám přidělalo hodně starostí.
A to nemluvím o možných škodách, kdyby nějaký spoj povolil a natlakovaná kapalina by se tu všude rozstříkla. Proto to tady teď uzavřeli. Všechno je připravené, kontrolky blikají, brzy začne test. Je nepravděpodobné, že se něco pokazí, není to první test, testují už pár týdnů. Bezpečnostní rezerva tu je obrovská, ale technicky vzato teď v té budově a pod ní není bezpečno. Pro jistotu.
Takže v akumulátorech 300 barů, 244 barů v těch trubkách a k tomu bůhvíjaká rychlost… Ano a tady se takhle otočí. Cože?! Úplná otočka? Proto tu máme systém tlumičů, který zajišťuje, že to nezpůsobí žádné vibrace. Je to opravdu složitě, pečlivě navržené, aby to do ničeho nezasahovalo. Neptejte se mě, proč je tam taková zatáčka, souvisí to s následnými úpravami kolem původní betonové konstrukce.
Ale je mi jasné, že žádný příčetný inženýr by tu trubku nezatáčel, kdyby nutně nemusel. Teď jsme pod samotným stolem. Tohle je ta plocha, na které stojí ta vysoká budova. To musíme rozhýbat. Všechno na téhle jižní straně je zopakované i naproti. Máme 6 vertikálních aktuátorů.
3 na této straně, 3 na druhé. Ty se starají o pohyb nahoru a dolů a také o klonění a klopení. Jasně, protože na každé straně můžou být aktuátory jinak. Ano, jedny zvedneme, druhé snížíme. A nejsou k té ploše vůbec připevněné. Je to kluzná deska. Vertikální aktuátor má kruhovou plochu o průměru 80 cm a tam se vytváří v podstatě vakuová komora mezi kluznou deskou a stolem. Minimální tření.
To vakuum se naplní olejem, takže když aktuátor vytlačíme nahoru, ta plocha se zvedne, ale dál může volně klouzat. Rozhodně nechceme, aby se to těsnění uvolnilo. Jo, jasně. Ten aktuátor tam musí držet. - Smějeme se, ale byla by to katastrofa. - To ano. Poslední zastávka. Už víme, jak řídí pohyb nahoru a dolů, teď ještě do stran.
Přímo nade mnou jsou horizontální aktuátory. Nevšiml jsem si jich. Máme na každé straně dva nastavené do tvaru V. Díky nim se plocha pohybuje po ose X a Y a zabočuje. Tohle jsou tzv. udržovací podpěry. Jsou to svým způsobem pasivní aktuátory. Je to píst naplněný dusíkem, který neustále táhne dolů.
Máme takové písty tři a jejich existence má několik důvodů. Zaprvé, když jsme řešili, že vertikální aktuátory se nemají uvolnit, přesně k udržení toho těsnění tenhle tah dolů slouží. Zadruhé jde o klopný moment vibračního stolu. Stojí tam desetipatrová budova, kdyby přepadla, hrozí, že desku zvedne. Takže je to bezpečnostní opatření. Ano, protiváha. To je potřeba zdůraznit, pořád desku stolu táhnou dolů, protože ta budova může mít takovou setrvačnost, že by mohla desku překlopit.
Proto je nutná řada pojistek. Je tu hodně pojistek, když se nějaká spustí, - všechno se vypne? - Ano, ale kontrolovaně. Nejde to nechat vychýlené ani okamžitě vrátit na nulu. Tak náhlá změna by mohla způsobit ještě větší škody. Je potřeba se k výchozí poloze vrátit kontrolovaně a pomalu.
Tak jdeme na to. Oblast je uzavřená a vědci v řídicím centru spouští zahajovací sekvenci. Je to tuctový test, další rutinní zemětřesení, nechci vám kazit napětí, ale pointa je, že ta budova přežije. Netestují do zničení. Dokonce to nepustí na 100 %, jen běžný den v provozu vibračního stolu. Start za pět, čtyři, tři, dva, jedna. dešťová voda Vím, že se nic neděje, ale mám nutkání se otočit a utíkat.
Rozhodně. Otočit se a pryč odsud. Další test začíná za 10 minut. A je to. Překlad: jesterka www.videacesky.cz
Komentáře (0)