Земјотресното инженерство е подподелба на структурното инженерство што се фокусира на дизајнирање на структури способни да издржат огромни нивоа на стрес предизвикани од сеизмички сили. Градежните инженери специјализирани во оваа област обично работат во географски области кои честопати доживуваат земјотреси, овозможувајќи им да тестираат нови технологии во сценарија за земјотреси во реалниот свет. Бидејќи науката зад земјотресното инженерство постојано напредува, сегашните инженерски професионалци можат да имаат корист од испитувањето на неколку од иновациите воведени во индустријата.

 

• Оловни-гумени лежишта
 

Сеизмичките бранови предизвикани од земјотресите ја ослабуваат стабилноста на зградите. За да издржат земјотрес, зградите треба да се проектираат со сеизмичка контрола - особено повисоките згради, бидејќи нивното уривање може да предизвика значителна штета. Еден евтин метод за постигнување сеизмичка контрола е изолацијата на базата. Овој пасивен метод ја изолира основата на конструкцијата од нејзината основа со помош на збир на лежишта од оловна гума во основата на конструкцијата кои можат ефикасно да ги оттргнат или апсорбираат вибрациите предизвикани од сеизмичките бранови.

Лежиштата од оловна гума се состојат од оловно јадро поставено во гумено куќиште, кое потоа е обвиткано помеѓу две дебели челични плочи и фиксирано во основата на темелите на зградата. Флексибилноста на овој дизајн помага во отклонување на сеизмичките бранови,  додека пластичноста на гумените компоненти ја апсорбира енергијата од вибрациите кои инаку би предизвикале значителна штета. Конечно, цврстото оловно јадро ја распределува преостанатата  енергија што веќе не е апсорбирана или отклонета од надворешните слоеви. Студиите за ефикасноста на системите за лежишта од олово-гума покажаа дека присуството на оваа форма на изолатор ефикасно ја намалува реакцијата на рамката на вибрации, во споредба со структурната рамка која не користи лежиште од оловна гума. Како што науката што ги поддржува лежиштата од оловна гума продолжува да напредува, градежните инженери имаат задача да откријат нови материјали со кои ќе ги подобрат перформансите на овие изолатори.

 

• Ѕидови за смолкнување од челични плочи
 

Системите на смолкнување ѕидови од челични плочи се користат за зајакнување на зградите од 1970-тите, особено во Јапонија и Северна Америка. Тие се сметаат за ветувачка алтернатива на конвенционалните системи отпорни на земјотреси кои се користат во многу високоризични сеизмички региони. Овие ѕидови се дизајнирани да ја ограничат страничната сила во зградите со користење на челични ѕидови за смолкнување кои го апсорбираат стресот и се еластични, но не целосно се закопчуваат под притисок. Ѕидовите се исто така значително потенки од бетонските ѕидови за смолкнување, нудејќи слични нивоа на отпорност и стабилност, намалувајќи ги трошоците за изградба и намалувајќи ја вкупната тежина на зградата - сето тоа без да се загрози јавната безбедност. Покрај тоа, на челичните ѕидови не им треба време да се стврднат, што овозможува многу побрз процес на издигнување на зградата.

• Контролирано лулање

Контролираните системи за нишање го спречуваат оштетувањето со минимизирање на наноси што се случуваат во структурата за време на земјотрес. Овие системи со високи перформанси користат заградени челични рамки кои имаат еластични својства; ова им овозможува на челичните рамки да се лулаат по нивната основа. Еластичниот елемент создава самоцентрирачка, обновувачка сила која ги распределува сеизмичките вибрации низ структурата и дозволува рамката на конструкцијата да се лула на контролиран начин во празнината што е намерно поставена во основата.

Друга главна компонента на инженерските ефективни контролирани системи за нишање е имплементацијата на заменливи уреди за распределување на енергија кои произведуваат висока почетна вкочанетост на системот. Овие уреди функционираат слично како електричниот осигурувач, попуштајќи под стрес на ненадејни значителни оптоварувања и брзо се заменуваат откако ќе откажат.

• Подесени масовни амортизери

Традиционалните масовни амортизери се дизајнирани да го контролираат движењето на високи згради. За да создадат масовен амортизер, градежните инженери суспендираат големи метални нишала прикачени на кабли на врвот на висока зграда; овие нишала дејствуваат како инерцијална противтежа која ја одржува зградата колку што е можно центрирано. Овие амортизери ефикасно ја намалуваат брзината со која е дозволено да осцилира зградата, како и вкупното растојание на секоја осцилација.

Во околности кога употребата на традиционален масовен амортизер се смета за небезбедна или неразумна поради прекумерно нишање, наместо тоа, може да се користат прилагодени масовни амортизери. Прилагодените масовни амортизери работат слично на традиционалните амортизери за маса, но вклучуваат употреба на дополнителен контролен систем, како што е електромагнет, за ограничување на движењето на елементот на нишалото на амортизерот.

Пример за подесени масовни амортизери може да се најде во кинеската кула Шангај, втората највисока зграда во светот, која стои на 2.073 стапки. Поради огромната големина на зградата, традиционалните амортизери не беа реална опција. Затоа, инженерите ги споиле пондерираните нишала со магнетен систем кој безбедно би го ограничил нивниот опсег на движење. Додека зградата се ниша, железните тегови од 1.000 тони се нишаат над магнетите, предизвикувајќи електрична струја во бакарната плоча поставена под амортизерот и веднаш создавајќи спротивставено магнетно поле способно да се спротивстави на движењето на тежината. Ова го максимизира ефектот на амортизација на системот додека хидрауличните амортизери ја спречуваат тежината да се ниша премногу брзо за време на сеизмички настани или други појави кои имаат потенцијал да предизвикаат зголемено структурно нишање.

 

• Сеизмичка покривка
 

Опишан како сосема нов пристап кон отпорноста на земјотреси, сеизмичките наметки моментално се тестираат како средство за создавање заштитни бариери способни да ја пренасочат сеизмичката енергија подалеку од надземните структури. Сеизмичкото покривање вклучува модификација на почвата и другите земјени материјали што ја опкружуваат зградата за да се оттргне или пренасочи силата создадена од земјотрес. Оваа иновација се врти околу теоријата дека сеизмичките бранови минуваат енергија помеѓу потенцијалната енергија складирана во кората на планетата и кинетичката енергија во самиот сеизмички бран. Вооружени со ова теоретско знаење, инженерите за земјотреси имаат задача да создадат структура за покривање која може да ги контролира овие деструктивни сеизмички бранови.

Тестовите покажаа дека под правилни околности, осцилациите на сеизмичките вибрации може да се запрат со помош на модифицирана почва. Примената на сеизмичкото покривање е далекусежна, а јавните и приватните фирми моментално ја истражуваат употребата на технологијата за одбрана на структурите со висок приоритет, како што се нуклеарните реактори. Негативна страна на овој процес е значителниот простор потребен за сеизмичка наметка: приближно еднаков на големината на структурата што се заштитува. Исто така, постои потенцијална штета на соседните структури кога сеизмичките вибрации се рефлектираат подалеку од структурата со наметка и во овие околни области. Истражувачите во моментов развиваат сеизмички наметки кои можат да го контролираат протокот на сеизмички бранови, а исто така да ги остават блиските структури непроменети.

Земјотресите може да резултираат со катастрофални загуби на животи и материјални штети доколку не се соодветно подготвени, а инженерите за земјотреси се од витално значење за напорот за дизајнирање згради и иновативни решенија кои можат да ја одбранат силата на потенцијално смртоносен земјотрес. Неопходно е големо разбирање на инженерските принципи заедно со длабинско познавање на теоријата и практиката на земјотресното инженерство со цел безбедно да се планираат и имплементираат овие клучни заштитни мерки.