Ny metode til at bestemme, hvor sikre bygninger er efter et jordskælv

At beslutte, hvornår det er sikkert for en bygnings beboere at flytte tilbage efter et jordskælv, er en stor udfordring og ansvar for civilingeniører. Ikke kun skal de vurdere, om bygningen kan kollapse, men også om den kunne modstå efterskælv af samme størrelsesorden. Den gode nyhed er, nogle lovende undersøgelser udføres på dette område.

Forskere ved EPFL's Applied Computing and Mechanics Laboratory (IMAC) har fundet frem til en ny metode, der kan øge nøjagtigheden af ​​disse typer vurderinger. Den er baseret på målinger af en bygnings omgivende vibrationer, og kan bruges til at forbedre eksisterende metoder og fremskynde processen med at bestemme, hvilke strukturer der er for skrøbelige til at leve i. Undersøgelsen - af Yves Reuland (hovedforfatter), Pierino Lestuzzi og Ian F.C. Smith – vises i januarudgaven af Jorddynamik og jordskælvsteknik .

"Vores artikel viser, at vi kan udnytte eksisterende teknologi på nye måder. Vi tog systemer, der allerede bruges til at måle broers tilstand, og anvendte dem til vurdering af bygninger beskadiget af et jordskælv, "siger Lestuzzi, seniorforsker ved IMAC. "Det andet nye aspekt af vores metode er, at vi ikke behøver at kende basislinjen – dvs. præ-jordskælv-tilstand af en bygning til at udføre vurderingen. "Det er vigtigt, fordi bygninger generelt ikke er udstyret med sensorer, der løbende måler deres strukturelle adfærd. Efter et jordskælv, ingeniører er nødt til at diagnosticere en bygnings tilstand ligesom en læge, der skal diagnosticere en patient uden at kende patientens sygehistorie.

Visuel vurdering

Ingeniører udfører i øjeblikket denne diagnose ved hjælp af en visuel vurdering udført i henhold til en vurderingsformular udviklet af italienske forskere. Denne tilgang viste sig at være yderst effektiv efter de to store jordskælv i det centrale Italien i 2009 og 2016. Men selvom en visuel vurdering er afgørende for at få øje på skaden på en bygning, det tager lang tid at fuldføre - cirka 2-3 timer pr. bygning - og er temmelig kompliceret og subjektiv. Og det fjerner ikke usikkerheden om, hvorvidt en bygning kunne modstå efterskælv. Derfor den nye metode udviklet hos IMAC.

Med den nye metode, ingeniører registrerer en bygnings omgivende vibrationer (såsom dem, der er skabt af vind eller af menneskelig aktivitet, ligesom vejtrafik) med en bærbar seismograf; dette indebærer at placere tre eller fire sensorer på forskellige punkter i bygningen og måle vibrationerne i en halv time - ligesom en læge lytter til en patients hjerterytme med et stetoskop.

Kvantitative data til hurtige beslutninger

Optagelserne behandles derefter for at adskille signaler, der er et resultat af ændringer i bygningens struktur, fra signaler på grund af vejrforhold, omgivende støj eller bygningens alder. Resultaterne lægges ind i en computermodel for at forudsige bygningens evne til at modstå endnu et jordskælv. IMAC-forskerne vurderer, at deres models forudsigelser er 50-100 % nøjagtige. Ingeniører kan derefter kombinere disse kvantitative data med resultaterne af deres visuelle vurdering. "At kombinere disse to tilgange reducerer mængden af ​​usikkerhed om, hvorvidt en bygning kan bebos. Men vores model skal udvikles yderligere, før den kan tages i brug i stor skala, siger Reuland, en post-doc forsker ved IMAC.

Ifølge Lestuzzi, IMAC-metoden kunne allerede bruges til at evaluere bygninger på yderkanten af ​​jordskælvsramte områder, så beboerne hurtigt kan vide, hvornår det er sikkert at vende tilbage til deres hjem.