З багатьох фотографій в Центральній Італії після смертоносного землетрусу позаминулого тижня виділяється знімок, на якому годинна башта в Аматріче зухвало височить серед зруйнованого міста. Вона була побудована в XIII столітті і пережила не один землетрус за останні 800 років.
Що дивно, такі випадки — не рідкість. Високі і тендітні на вигляд стародавні споруди виживають в землетрусах, тоді як сучасні і стійкі на вигляд будівлі стають руїнами.
У місті Сан-Джиміньяно, в 200 км від центру землетрусу в Аматріче, 14 веж XII століття пережили безліч великих і малих землетрусів.
Подібні вежі можна побачити в Альбі в Північній Італії.
Легендарне фото Ізмітського землетрусу, що стався в Туреччині в 1999 році, — самотня мечеть Ґельджюк серед руїн.
Фотографії землетрусу 1906 року в Сан-Франциско демонструють ряд димоходів на тлі того, що залишилося від міста.
Землетрус магнітудою 6,8, який потряс М’янму 24 серпня, пошкоджено багато історичних храмів у долині Іраваді, але жоден з них не зруйнувався.
Чому вежі не руйнуються?
Секрет уцілілих будівель не тільки в майстерності стародавніх будівельників.
Давайте розберемося, як хвилі землетрусу взаємодіють з будівлями.
Землетруси генерують сейсмічні хвилі, які проходять через землю. Як і океанські хвилі, вони мають гребені і западини. Частота хвилі пов’язана з її періодом, часом, необхідним для проходження однієї хвилі.
Будівлі мають різну резонансну частоту і різний природний період коливань. Уявіть дитину на гойдалках — гойдалки з короткими мотузками завершать один цикл набагато швидше, ніж з довгими. Те ж вірно щодо будівель різної висоти. Будівля — це перевернутий маятник і більш високі мають більш довгі періоди коливань. Крім того, на період впливає також ґрунт, на якому побудовано будівлю: більш короткий — на м’якому ґрунті і довгий — на кам’яному.
Високочастотні (з коротким періодом) хвилі землетрусу, отже, посилюються у кам’яних породах, таких як у місті Аматріче, і викликаються помірними і слабкими землетрусами — такими, як позаминулого тижня.
Низькочастотні (з великим періодом) хвилі посилюються в осадових породах утворюються під час великих землетрусів, таких як сумно відомий землетрус 2011 року в Японії і землетрус в Непалі, який звалиив вежу Дхарахара в 2015 році.
Коли резонансна частота грунту збігається з резонансною частотою будівлі, воно зазнає найбільші можливі коливання і отримує найбільший збиток. Жорсткість і розподіл маси по висоті будинку також мають великий вплив на ймовірність руйнування.
На відеозаписі представлений наочний приклад взаємодії будівель і сейсмічних хвиль:
Цінні стародавні будівлі необхідно модернізувати і робити більш стійкими до землетрусів. Не можна забувати і про накопичувальний ефект — вежі і храми, що пережили багато підземних поштовхів можуть накопичувати в собі напругу і впасти після слабкої сейсмоподії.