I skrivande stund, 436 människor har dött efter en jordbävning på den indonesiska ön Lombok. Ytterligare 2, 500 personer har lagts in på sjukhus med allvarliga skador och över 270, 000 människor har fördrivits.

Jordbävningar är en av de dödligaste naturkatastroferna, står för bara 7,5% av sådana händelser mellan 1994 och 2013 men orsakar 37% av dödsfallen. Och, som med alla naturkatastrofer, Det är inte de länder som drabbas mest av jordbävningarna som ser de största förlusterna. Istället, antalet människor som dör i en jordbävning är relaterat till hur utvecklat landet är.

I Lombok, som i Nepal 2015, många dödsfall orsakades av den utbredda kollapsen av lokala skrämmande hus som inte kunde klara de många efterskakningarna. Mer allmänt, byggnader av låg kvalitet och otillräcklig stadsplanering är de två främsta orsakerna till att seismiska händelser är mer destruktiva i utvecklingsländer.

Som svar på denna fråga, mina kollegor och jag arbetar på ett sätt att skapa billiga byggnadsunderlag som är bättre på att absorbera seismisk energi och som kan förhindra att strukturer kollapsar under en jordbävning. Och den viktigaste ingrediensen i dessa stiftelser är gummi från skrotdäck, som annars är mycket svåra att kassera och i stor utsträckning skickas till deponi eller bränns, frigör stora mängder koldioxid och giftiga gaser som innehåller tungmetaller.

Gummi-jordblandning

Tidigare försök att skydda byggnader från jordbävningar genom att ändra grunden har visat lovande resultat. Till exempel, en nyligen utvecklad underjordisk vibrationsbarriär kan minska mellan 40% och 80% av ytrörelser. Men de allra flesta av dessa sofistikerade isoleringsmetoder är dyra och mycket svåra att installera under befintliga byggnader.

Vårt alternativ är att skapa grundvalar gjorda av lokal mark blandat med några av de 15 miljoner ton skrotdäck som produceras årligen. Denna blandning av gummi och jord kan minska effekten av seismiska vibrationer på byggnaderna ovanpå dem. Det kan enkelt eftermonteras till befintliga byggnader till låg kostnad, vilket gör det särskilt lämpligt för utvecklingsländer.

Flera undersökningar har visat att införande av gummipartiklar i jorden kan öka mängden energi som det släpper ut. Jordbävningen får gummit att deformeras, absorberar energin i vibrationerna på ett liknande sätt som hur utsidan av en bil skrynklar i en krasch för att skydda människorna inuti den. Sandpartiklarnas styvhet i jorden och friktionen mellan dem hjälper till att bibehålla blandningen.

Mina kollegor och jag har visat att införandet av blandning av gummi och jord också kan förändra jordfundamentets naturliga frekvens och hur det interagerar med strukturen ovanför det. Detta kan hjälpa till att undvika ett välkänt resonansfenomen som uppstår när den seismiska kraften har en liknande frekvens som byggnadens naturliga vibrationer. Om vibrationerna matchar kommer de att accentuera varandra, dramatiskt förstärker jordbävningens skakningar och får strukturen att kollapsa, som hände i det berömda fallet med Tacoma Narrows-bron 1940. Att introducera en blandning av gummi och jord kan kompensera vibrationerna så att detta inte händer.

En lovande framtid

Nyckeln för att få denna teknik att fungera är att hitta den optimala andelen gummi som ska användas. Våra preliminära beräkningar ekar andra undersökningar, vilket indikerar att ett lager av gummi-jordblandning mellan en och fem meter tjockt under en byggnad skulle minska den maximala horisontella accelerationskraften för en jordbävning med mellan 50% och 70%. Detta är det mest destruktiva elementet i en jordbävning för bostadshus.

Vi studerar nu hur olika formade gummi-jordblandningar kan göra systemet mer effektivt, och hur det påverkas av olika typer av jordbävningar. En del av utmaningen med denna forskning är att testa systemet. Vi bygger småskaliga bordsmodeller för att försöka förstå hur systemet fungerar och bedöma noggrannheten i datasimuleringar. Men att testa det i den verkliga världen kräver en verklig jordbävning, och det är nästan omöjligt att veta exakt när och var man kommer att slå.

Det finns sätt att testa det genom storskaliga experiment, som innefattar att skapa modellbyggnader i full storlek och skaka dem för att simulera kraften från registrerade riktiga jordbävningar. Men detta behöver finansiering från stora institutioner eller företag. Sedan är det bara att testa lösningen på en verklig byggnad genom att övertyga fastighetsägarna om att det är värt det.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.