Землетрясения, произошедшие 6 февраля 2023 года в Турции и Сирии, нанесли огромный ущерб более 100 000 зданий, что привело к более чем 10 000 обрушений и гибели более 50 000 человек. Эта катастрофа дала возможность проверить эффективность передовых строительных технологий, которые позволяют минимизировать ущерб и сохранить работоспособность сооружений после землетрясения. По сообщениям местных новостей, несколько больниц, построенных с использованием систем сейсмоизоляции, пережили землетрясения с минимальным ущербом, в то время как окружающие здания получили серьезные повреждения.
Городская больница Аданы была спроектирована с учетом сотрясения грунта и реакции здания, и ее система сейсмоизоляции привела к снижению сотрясения на 75% по сравнению с соседними зданиями. Эта система позволила больнице продолжать работать после землетрясения. Хотя инженеры-строители не удивлены тем, что больницы с такими системами выжили, многие люди в Турции и других странах недоумевают, почему больше зданий не используют эти более умные инженерные технологии.
Я переехал в Стамбул через год после разрушительного Измитского землетрясения 1999 года, унесшего жизни более 17 000 человек, чтобы получить степень бакалавра в области гражданского строительства. В 2005 году я поступил в аспирантуру в США и с тех пор работаю над передовыми технологиями и материалами, которые могут ускорить восстановление и заселение зданий после сильных землетрясений. Несмотря на успех технологий сейсмозащиты во время предыдущих сильных землетрясений, они использовались лишь в малой части мест, где они могли бы быть полезны.
Инженеры-строители разработали различные методы строительства сейсмостойких конструкций. Традиционный подход предполагает проектирование конструкций таким образом, чтобы определенные части, такие как балки и колонны, поглощали энергию землетрясения. Однако это может привести к значительным повреждениям этих компонентов, что может сделать все здание непригодным для проживания.
Чтобы минимизировать ущерб во время землетрясения, инженеры создали системы сейсмоизоляции и сейсмические демпферы. Эти упругие системы работают путем отвода или поглощения сейсмической энергии, минимизируя движение здания во время землетрясения. В системах сейсмоизоляции используются резиновые или стальные пластины, покрытые материалами, генерирующими трение, для предотвращения воздействия сейсмической энергии на здание. С другой стороны, сейсмические демпферы, установленные на каждом уровне здания, преобразуют энергию землетрясения в тепловую энергию.
Эти системы могут помочь зданиям достичь цели «функционального восстановления», что означает, что они могут выдержать землетрясение и остаться функциональными. Хотя это новая идея, современные строительные нормы и правила во всем мире требуют, чтобы здания отвечали, по крайней мере, требованиям «безопасности жизнедеятельности», что означает, что здания спроектированы таким образом, чтобы выдержать повреждения контролируемым образом для защиты находящихся в них людей. Здания, спроектированные в соответствии с критериями безопасности жизнедеятельности, могут не разрушиться, но они могут быть небезопасны для использования после землетрясения. Однако, если бы больше зданий в таких странах, как Турция и Сирия, были построены в соответствии с этими критериями, тысячи жизней могли бы быть спасены.
Во время землетрясений в Турции был нанесен значительный ущерб, особенно строениям, построенным в соответствии со строительными нормами, действовавшими до 1998 года. Многие из этих зданий были построены из непроводящего бетона, без стальной арматуры, которая позволила бы им изгибаться и противостоять движению землетрясения. Эти старые здания имели плохо расположенную стальную арматуру, из-за чего их колонны были подвержены разрушению. Кроме того, во время землетрясений пострадали здания с мягкими перекрытиями, особенно на уровне земли, где было меньше структурных элементов, способных противостоять боковым силам землетрясения. Подобные типы зданий распространены во всем мире, особенно в сейсмически активных районах, таких как Стамбул, Сан-Франциско, Лос-Анджелес и Ванкувер, расположенных вблизи линий разломов. Хотя старые здания могут быть модернизированы в соответствии со стандартами безопасности жизнедеятельности, стоимость этих модернизаций может быть непомерно высокой, а обеспечение их выполнения может быть затруднено, особенно для частных зданий без государственного регулирования.
Крайстчерчское землетрясение 2011 года в Новой Зеландии продемонстрировало ограничения современных сейсмических норм, которые ориентированы только на безопасность жизнедеятельности. Несмотря на то, что они были разработаны для защиты тысяч жизней, многие здания все равно получили значительные повреждения и их пришлось снести. Это заставило инженеров отдать приоритет «функциональному восстановлению» и более широко внедрять сейсмозащитные технологии, которые стоят всего менее 5% от первоначальной стоимости строительства. Экономический ущерб от землетрясения в Крайстчерче достиг, по оценкам, 32 миллиардов долларов, а затраты на строительство составили 24 миллиарда долларов. С другой стороны, недавние землетрясения в Турции обошлись более чем в 84 миллиарда долларов и все еще продолжаются. Однако доказано, что технологии сейсмозащиты работают. Местные власти могут обновить свои положения и кодексы для новых строительных конструкций, чтобы обеспечить возможность повторного заселения и функционального восстановления после землетрясения. Политика, финансовые стимулы и налоговые льготы, поощряющие усовершенствованное проектирование зданий, также могут повысить сейсмическую безопасность в более широком масштабе.