Обрушение зданий во время афтершоков землетрясений

Землетрясения убивают, но их афтершоки могут вызвать быстрое обрушение зданий, устоявших после основного толчка. Исследование, опубликованное в International Journal of Reliability and Safety, предлагает новый подход к прогнозированию того, какие здания могут быть наиболее уязвимы к потенциально разрушительному обрушению из-за сотрясающих землю толчков-афтершоков.

Негар Назари и Джон В. ван де Линдт из Департамента гражданского и экологического строительства Университета штата Колорадо и Юэ Ли из Мичиганского технологического университета указывают, что очевидно: здания, пережившие основной толчок, будут подвержены разной степени риска обрушения при прохождении афтершоков через зону землетрясения. Афтершоки обычно на несколько порядков слабее основного землетрясения, но тем не менее могут иметь высокую интенсивность колебаний грунта, длиться дольше и происходить на разных частотах вибрации. Кроме того, изменения в структуре здания и его фундамента, критичные или нет, означают, что различное энергосодержание ускорения грунта во время афтершока еще больше осложняет любой анализ. В сумме это создает крайне сложную оценку риска для уцелевших зданий.

Для расчета вероятности обрушения здания, поврежденного основным толчком, команда представила логический метод, основанный на двух ключевых переменных землетрясения: магнитуде и расстоянии от объекта до эпицентра. Они провели тесты с разными расстояниями, используя инкрементальный динамический анализ на основе смоделированных колебаний грунта от основного толчка и афтершоков, и применили его к компьютерной модели двухэтажного деревянно-каркасного здания в гипотетическом городе Калифорнии, относительно близко к геологическому разлому, в качестве доказательства концепции. Данные о полномасштабной конструкции были взяты из реального здания.

Команда обнаружила, что вероятность обрушения возрастает, если после основного толчка на расстоянии всего 10 километров от здания следует серия афтершоков. Более сильные афтершоки означают больший риск, который коррелирует с фактической магнитудой толчка. Как и можно было ожидать, при большем расстоянии от объекта до эпицентра риск ниже. Однако в целом анализ позволяет команде количественно оценить этот риск на основе двух переменных: расстояния и магнитуды афтершока.