Kokosowa metoda na trzęsienia ziemi

Badacze z Uniwersytetu we Fryburgu Bryzgowijskim przekonują, że cechy owocni palmy kokosowej można wykorzystać do projektowania budynków odporniejszych na trzęsienia ziemi. Skoro nie szkodzi im upadek z wysokości 30 m, oznacza to, że ich ściany zostały przez naturę naprawdę dobrze zaprojektowane.

Owocnia składa się z 3 warstw: 1) dość cienkiego egzokarpu (skórki), 2) mezokarpu, czyli grubej warstwy brązowych włókien (koiry) i 3) tworzącego pestkę zdrewniałego endokarpu (tzw. orzecha kokosowego), w którym znajduje się nasiono.

W ramach projektu naukowcy z uniwersyteckiej Grupy Biomechaniki Roślin współpracowali z inżynierami i materiałoznawcami. Próbowali określić, jak opisaną wyżej wyspecjalizowaną strukturę wdrożyć w architekturze.

By ustalić, jak owocnia rozprasza energię, akademicy posłużyli się maszyną ciśnieniową i wahadłem. Analizując pękanie próbek i łącząc to z wiedzą o anatomii zdobytą dzięki mikroskopowi i tomografii, chcieliśmy zidentyfikować struktury związane [...] z pochłanianiem energii - wyjaśnia biomechanik roślin Stefanie Schmier.

Okazało się, że w endokarpie, który składa się głównie z komórek kamiennych (sklereidów) z silnie zdrewniałymi ścianami, naczynia mają drabinopodobny układ, co wg naukowców, pomaga oprzeć się działaniu sił gnących. Każda komórka jest otoczona kilkoma zdrewniałymi pierścieniami, połączonymi równoległymi mostkami. Endokarp wydaje się rozpraszać energię na drodze skręcania płaszczyzny pękania. To oznacza, że żadne z nowo powstałych pęknięć [...] nie przebiega bezpośrednio przez twardą skorupę - podkreśla Schmier.

Unikatowy kąt wiązek przewodzących endokarpu można by przełożyć na układ włókien tekstylnych w betonie (naukowcy wspominają o materiale FGM - od ang. functionally graded material - którego cechą charakterystyczną jest gładka, funkcyjna zmienność parametrów). W ten sposób uzyskiwano by skręcenie płaszczyzny pękania.

To połączenie ultralekkiej struktury z dużą zdolnością do rozpraszania energii coraz bardziej interesuje specjalistów, którzy chcieliby w ten sposób zabezpieczać budynki przed trzęsieniami ziemi, obrywami skalnymi oraz innymi naturalnymi i spowodowanymi przez człowieka katastrofami.

palma kokosowa owocnia trzęsienia ziemi egzokarp mezokarp endokarp budowa Stefanie Schmier