При проектировании строительных объектов конструкторы  «закладывают» нагрузки на прочность сооружения с большим коэффициентом запаса.  На самом деле, в  течение всего своего существования здание не испытывает и 10% нормативной напряженности. Но экстремальные ситуации показывают, что запланированного запаса,  оказывается, бывает недостаточно, чтобы предотвратить разрушение.

Эту ситуацию замкнутого круга предлагают разрешить инженеры из штутгартского  университета, предлагая внедрять в гражданское строительство крановые гидравлические опоры.

Опытный образец проекта,  находящийся на территории вуза, получил название  SmartShell  и представляет собой купол из листа фанеры толщиной, не превышающей 4 см и площадью 100кв.м.  Он опирается на 4 опоры и только одна  из них стационарная. Остальные 3 опоры, разработчиками которых является Bosch Rexroth, это по сути гидравлические опоры, аналогичные тем, что имеются в экскаваторах или когда-то применялись в военной технике. Они обладают способностью поочередно перемещаться  вокруг неподвижного угла. Но в будущем планируется и четвертую статичную заменить на гидравлическую опору, для проведения экспериментов без единого жесткого крепления. Эксперименты, которые проводились с куполом, актуальны и действительны для небоскребов, мостов, стадионов, аквапарков и прочих сооружений.

Несмотря на значительную массу здания,  его прочность динамические нагрузки не выдерживает. Разнообразные стихийные и не стихийные  внешние воздействия  на сооружение, типа урагана, землетрясения, деформируют, выламывают куски конструкции, не выдерживающие колебания, и в итоге здание само разрушается. Самое неприятное  в этом то, что в борьбе с динамическими разрушениями этот самый большой вес здания способствует  его быстрейшему уничтожению.

Когда зимой под действием низкой температуры происходит вспучивание грунтов, один из углов дома приподнимается. И чем тяжелее здание, тем сильнее будет воздействие на остальные углы и быстрее образуется трещина. В случае с землетрясением, сила, воздействующая на сооружение прямо пропорциональна его весу.

Для реагирования на динамические нагрузки в гидравлические опоры SmartShell встроены несложные  контроллеры с простенькой программой. Не зависимо от мощности нагрузок   гидравлические опоры в любом случае  сохраняют положение конструкции  перпендикулярно поверхности. Во время обильного снегопада, когда высота снежного покрова  на крыше достигает метра, а то и больше, опоры прикладывают удерживающее усилие в том углу, где больше всего  ветер нанес снега.

Время  реагирования и срабатывания на любую экстремальную ситуацию измеряется в миллисекундах, что позволяет эффективно использовать  гидравлические опоры при землетрясении. И как показывают расчеты, поверхность пола здания, фундамент которого находится на опорах, практически неподвижна.

Что-то подобное было разработано и в Японии, но с использованием воздушной подушки, требующей значительного потребления электроэнергии. Но где взять энергоснабжение во время катаклизмов природы? Можно конечно использовать литиевые аккумуляторы, но у них ограниченный срок службы. Для гидравлических опор электроэнергия почти не требуется и без ремонта они могут работать годами.

Одно из основных преимуществ SmartShell в том, что благодаря наилегчайшему весу и минимальной нагрузке на фундамент бетонных площадок по углам здания, значительно уменьшается стоимость строительства, из-за снижения расхода материалов.

В заключении отметим, что здесь можно узнать про гидравлические краны-манипуляторы.