„Mokslo festivalis“: kaip paršiukų nameliai į orą pakilo

Statybinės konstrukcijos – inžinieriams skirta ir kitiems gana sunkiai įkandama sritis, tačiau Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) mokslininkai surado būdą, kaip aiškiai ir suprantamai „Mokslo festivalio“ Mokslo atradimų dienos svečiams pristatyti konstrukcines medžiagų savybes bei vertikalių smūgių poveikį joms.

VGTU gelžbetoninių ir mūrinių konstrukcijų katedros doc. dr. Arnoldas Šneideris pristatė paskaitas „Trys paršiukai ir muzika. Ar gali muzika nugriauti jų namelius?“ bei „Smėlio pilys ant virpančios žemės“.

Šiaudinis namelis garso bangoms atspariausias

Jaunieji eksperimento vykdytojai užlipa ant vibrostalo, naudojamo gelžbetoninių konstrukcijų betonavimui, surenčia tris namus iš plytų, medžio ir šiaudų. Mokslininkas įjungia muziką, taip pat vibrostalą – imituojamos muzikos dažnių sukeliamos bangos, jos mechaniškai perduodamos konstrukcijoms. Eksperimentas prasideda!

Nesunku pastebėti, kad daugiausiai triukšmo nuo vertikalios vibracijos sukelia plytinis paršelio namas. Plytos pradeda tarškėti, vėliau – kraipytis, galiausiai namelis su dideliu trenksmu sugriūva. Tuo metu antrasis ir trečiasis nameliai – iš medienos ir šiaudų – dar laikosi puikiai. Šiek tiek padidinus vibracijos dažnį, antrasis irti pradėjo medinis namelis. Jis sutraška ir greitai tampa lentų krūvele. Ant pamatų tuo metu išsilaikė tik iš šiaudinių šluotų pastatytas namelis. Garso jis beveik neskleidė, o sugriuvo dažnį padidinus iki 50 Hz.

Kaip aiškino A. Šneideris, šis bandymas parodo keletą dalykų: triukšmingos muzikos sukeliami itin žemo dažnio virpesiai prilygsta vertikaliems smūgiams į žemę, atskleidžiamos skirtingos medžiagų vibracijų perdavimo ir akustinės savybės. „Mažėjant virpinamos medžiagos tankiui, mažėja ir virpesių poveikis: bandymo metu buvo matyti, kaip didelį tankį turinčios plytos puikiai perdavė sukeliamas vibracijas, iš jų statytas namas sugriuvo, o štai šiaudinis – mažo tankio medžiagos – namas slopino vibracijas ir pasirodė esąs atspariausias smūgiams“, – pasakojo A. Šneideris.

Paklaustas, kaip tai pritaikoma praktiškai, docentas aiškino, kad šis bandymas svarbus kaupiant žinias apie laikančiųjų konstrukcijų garso izoliaciją: mažo tankio medžiagos, tokios kaip šiaudai, apsaugo ir sulaiko pašalinius garsus daug geriau nei didelį tankį turinti betoninė ar medinė siena. Tiesa, mokslininkas pridūrė, kad iš kaimynų buto sklindanti muzika namų nesugriaus.

Smėlio pilys griuvo nuo vertikalių smūgių

Jaunieji eksperimento vykdytojai, nurinkę šiaudus, lentas ir plytas, pradėjo statyti smėlio pilis. Statybų tikslas – turėti kuo daugiau įvairaus tvirtumo pilių. Vienos jų – supiltos iš smėlio, kitos – sulipdytos šiek tiek tvirčiau, sumaišius smėlį su skirtingu vandens kiekiu. Vibrostalas šiame bandyme atliko ne garso, o stiprių vertikalių smūgių į žemę vaidmenį, nors, kaip pasakojo A. Šneideris, šių smūgių prigimtis panaši. Prasidėjus bandymui, paaiškėjo, jog vandeniu nesuvilgytas smėlis iškart praranda kūgio formą ir byra taip pat stipriai kaip ir kopų smėlis. O štai iš smėlio ir vandens masės pastatytos pilys laikėsi ilgiau. Perduodamą vibracijos dažnį padidinus iki 40–50 Hz, visos pilys tapo slenkančiomis ir tarpusavyje besimaišančiomis dumblo balutėmis.

Anot A. Šneiderio, tokie tyrimai paaiškina, kodėl statybų aikštelėse ar kelio remonto teritorijose esančias medžiagas svarbu sutvirtinti. „Šis bandymas aiškiai parodė, kas nutiks, jei statybų aikštelės ar kelio šlaitas bus iš biraus smėlio, o į žemę bus kalami milžiniški poliai: nesutvirtintos medžiagos byrės kur paklius ir pridarys daug žalos, sukels pavojų vietoje dirbantiems žmonėms“, – apie grėsmes pasakojo A. Šneideris.