Jord- og satellitobservationer kortlægger bygningsskader efter Beirut-eksplosion

Dage efter den massive eksplosion den 4. august 2020 i havnen i Beirut i Libanon, forskere var på stedet og kortlagde virkningerne af eksplosionen i havnen og den omkringliggende by.

Målet var at dokumentere og bevare data om konstruktions- og facadeskader inden ombygning, sagde University of California, Los Angeles civil- og miljøingeniør Jonathan Stewart, der talte om indsatsen ved Seismological Society of America (SSA)'s 2021 årsmøde.

Indsatsen gav også mulighed for at sammenligne NASA Jet Propulsion Laboratory-satellitundersøgelser af eksplosionseffekterne med data indsamlet fra jordundersøgelserne. Stewart og hans kolleger konkluderede, at satellitbaserede Damage Proxy Maps var effektive til at identificere alvorligt beskadigede bygninger og ubeskadigede bygninger, men var mindre effektive til at vurdere mellemniveauer af strukturelle eller facadeskader.

"Det vigtigste er, at Damage Proxy Maps bestemt kan skelne alvorlige skader fra manglende skader" for både strukturelle og facadevurderinger, Stewart sagde, "men de er ikke så gode til at finjustere."

"Hvis det, du er interesseret i, er et ret detaljeret billede af, hvad der er sket, det er ikke i stand til at erstatte en person, der rent faktisk ved, hvad de laver og ser på strukturen, især indefra, " han tilføjede.

Rekognosceringen af ​​Beirut-sprængningen blev organiseret gennem National Science Foundation-sponsorerede Geotechnical Extreme Events Reconnaissance Association (GEER). Ud over Stewart og hans kolleger ved det amerikanske universitet i Beirut, holdet omfattede medlemmer fra University of Illinois og University of Calabria i Italien. Oplysningerne analyseret af GEER-teamet kan hjælpe ingeniører med at lære mere om, hvordan man bygger sikkert mod lignende destruktive begivenheder, inklusive jordskælv, i fremtiden.

Deres fund, detaljeret i en GEER-rapport, også "kom med nogle anbefalinger om, hvordan du kan optimere de menneskelige ressourcer, når du udfører disse inspektioner, " sagde Stewart.

På den augustdag, en brand i havnen detonerede anslået 2,75 kilotons TNT-ækvivalent af ammoniumnitrat og brændstof, en begivenhed på størrelse med et jordskælv med en styrke på 3,3. Inden for få dage, ingeniører ved det amerikanske universitet i Beirut "havde oprettet en hotline, hvor folk kunne ringe ind, som var bekymrede for stabiliteten af ​​beskadigede strukturer, " sagde Stewart.

Professorer og studerende aflagde besøg for at inspicere og vurdere stabiliteten af ​​disse strukturer og andre, men de personlige besøg blev reduceret i september på grund af COVID-19. Efter det, forskerne var afhængige af street view-undersøgelser, ved hjælp af GoPro 360-graders kameraer monteret på biler kørt rundt i byen.

Skaderne blev rangeret ved hjælp af skalaer tilpasset fra dem, der blev brugt til begivenheder efter jordskælvet, sagde Stewart. For eksempel, strukturelle skader blev rangeret på en skala, der begyndte med mindre skader på ikke-bærende elementer op til en strukturs fuldstændige kollaps. Facadeskader blev rangeret ved hjælp af en skala, der begynder med revnede vinduer og strækker sig til fuldstændig udblæsning af vinduer og døre.

De rumlige mønstre for skader fra en eksplosion adskiller sig fra dem, der ses i et jordskælv. Lokalitetsforhold såsom underliggende jord betyder meget mere, når det kommer til den strukturelle påvirkning af et jordskælv, mens eksplosionsskader afhænger "af, hvor meget du føler den eksplosion, " forklarede Stewart. "Med en eksplosion, skaden aftager med afstanden og med antallet af bygninger mellem dig og eksplosionen, der kan afbøje dens virkninger."

Stewart er ikke ekspert i eksplosionsseismologi, men han har erfaring med at vurdere strukturelle skader efter jordskælv fra sit arbejde i post-jordskælvszoner med GEER. Han nåede ud til en kollega ved det amerikanske universitet i Beirut efter katastrofen for at tilbyde sin hjælp til at indsamle observationer, der kunne være nyttige for fremtidige forskere og ingeniører.

"Vi følte, at det var vigtigt at indsamle letfordærvelige data, som vi forventer vil være nyttige for folk, der studerer eksplosionseffekter i bymiljøer, og at lære noget af denne katastrofe for at forbedre vores modstandsdygtighed over for fremtidige sådanne katastrofer, " han sagde.