Op het moment van schrijven, Bij een aardbeving op het Indonesische eiland Lombok zijn 436 mensen omgekomen. Nog 2, 500 mensen zijn met ernstige verwondingen in het ziekenhuis opgenomen en meer dan 270, 000 mensen zijn ontheemd.

Aardbevingen zijn een van de dodelijkste natuurrampen, goed voor slechts 7,5% van dergelijke gebeurtenissen tussen 1994 en 2013, maar veroorzaakte 37% van de sterfgevallen. En, zoals bij alle natuurrampen, het zijn niet de landen die de meeste aardbevingen ondergaan die de grootste verliezen lijden. In plaats daarvan, het aantal mensen dat sterft bij een aardbeving hangt samen met hoe ontwikkeld het land is.

In Lombok, zoals in Nepal in 2015, veel doden vielen door de wijdverbreide ineenstorting van lokale gammele huizen die niet in staat waren de talrijke naschokken te weerstaan. Algemener, gebouwen van lage kwaliteit en gebrekkige stadsplanning zijn de twee belangrijkste redenen waarom aardbevingen destructiever zijn in ontwikkelingslanden.

In antwoord op deze kwestie, mijn collega's en ik werken aan een manier om goedkope bouwfunderingen te maken die seismische energie beter kunnen absorberen en zo kunnen voorkomen dat constructies tijdens een aardbeving instorten. En het belangrijkste ingrediënt van deze funderingen is rubber van schrootbanden, die anders zeer moeilijk veilig te verwijderen zijn en grotendeels worden gestort of verbrand, waarbij grote hoeveelheden kooldioxide en giftige gassen die zware metalen bevatten vrijkomen.

Rubber-grondmengsel

Eerdere pogingen om gebouwen tegen aardbevingen te beschermen door hun fundamenten te veranderen, hebben veelbelovende resultaten opgeleverd. Bijvoorbeeld, een recent ontwikkelde ondergrondse trillende barrière kan tussen 40% en 80% van de grondbewegingen verminderen. Maar de overgrote meerderheid van deze geavanceerde isolatiemethoden is duur en zeer moeilijk te installeren onder bestaande gebouwen.

Ons alternatief is om funderingen te maken die gemaakt zijn van lokale grond vermengd met een deel van de 15 miljoen ton schroot die jaarlijks wordt geproduceerd. Dit rubber-grondmengsel kan het effect van seismische trillingen op de gebouwen erboven verminderen. Het kan gemakkelijk worden aangepast aan bestaande gebouwen tegen lage kosten, waardoor het bijzonder geschikt is voor ontwikkelingslanden.

Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat het inbrengen van rubberdeeltjes in de bodem de hoeveelheid energie die het afvoert kan vergroten. Door de aardbeving vervormt het rubber, het absorberen van de energie van de trillingen op een vergelijkbare manier als hoe de buitenkant van een auto verkreukelt bij een crash om de mensen erin te beschermen. De stijfheid van de zanddeeltjes in de grond en de wrijving daartussen helpen de consistentie van het mengsel te behouden.

Mijn collega's en ik hebben aangetoond dat het introduceren van een rubber-grondmengsel ook de natuurlijke frequentie van de bodemfundering en de interactie met de bovenliggende structuur kan veranderen. Dit zou kunnen helpen een bekend resonantiefenomeen te voorkomen dat optreedt wanneer de seismische kracht een vergelijkbare frequentie heeft als die van de natuurlijke trilling van het gebouw. Als de trillingen overeenkomen, accentueren ze elkaar, de schok van de aardbeving dramatisch versterken en ervoor zorgen dat de structuur instort, zoals gebeurde in het beroemde geval van de Tacoma Narrows-brug in 1940. Het introduceren van een rubber-grondmengsel kan de trillingen compenseren, zodat dit niet gebeurt.

Een veelbelovende toekomst

De sleutel om deze technologie te laten werken, is het vinden van het optimale percentage rubber om te gebruiken. Onze voorlopige berekeningen weerspiegelen andere onderzoeken, wat aangeeft dat een laag rubber-grondmengsel tussen één en vijf meter dik onder een gebouw de maximale horizontale versnellingskracht van een aardbeving met tussen de 50% en 70% zou verminderen. Dit is het meest destructieve element van een aardbeving voor woongebouwen.

We onderzoeken nu hoe verschillende gevormde rubber-grondmengselfunderingen het systeem efficiënter kunnen maken, en hoe het wordt beïnvloed door verschillende soorten aardbevingen. Een deel van de uitdaging bij dit onderzoek is het testen van het systeem. We bouwen kleinschalige tafelmodellen om te proberen te begrijpen hoe het systeem werkt en de nauwkeurigheid van computersimulaties te beoordelen. Maar om het in de echte wereld te testen, is een echte aardbeving nodig, en het is bijna onmogelijk om precies te weten wanneer en waar men zal toeslaan.

Er zijn manieren om het te testen door middel van grootschalige experimenten, waarbij het gaat om het maken van modelgebouwen op ware grootte en het schudden ervan om de kracht van geregistreerde echte aardbevingen te simuleren. Maar hiervoor is financiering nodig van grote instellingen of bedrijven. Dan is het gewoon een kwestie van de oplossing proberen op een echt gebouw door de eigenaren van onroerend goed ervan te overtuigen dat het de moeite waard is.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.