1
00:00:07,000 --> 00:00:10,576
Trzęsienia ziemi zawsze były
przerażającym zjawiskiem,

2
00:00:10,576 --> 00:00:13,931
a wraz z rozwojem miast
stały się jeszcze groźniejsze

3
00:00:13,931 --> 00:00:15,457
z powodu zawaleń budynków,

4
00:00:15,457 --> 00:00:17,723
jednego z najgroźniejszych
efektów trzęsienia.

5
00:00:17,723 --> 00:00:20,209
Dlaczego podczas trzęsienia
budynki się zawalają

6
00:00:20,209 --> 00:00:22,736
i jak można temu zapobiec?

7
00:00:22,736 --> 00:00:24,994
Jeśli oglądaliście dużo
filmów katastroficznych,

8
00:00:24,994 --> 00:00:26,101
to możecie sądzić,

9
00:00:26,101 --> 00:00:29,573
że bezpośrednią przyczyną zawalenia się
budynku jest ruch jego podłoża,

10
00:00:29,573 --> 00:00:32,977
które gwałtownie się trzęsie,
a nawet pęka.

11
00:00:32,977 --> 00:00:35,298
W rzeczywistości jest inaczej.

12
00:00:35,298 --> 00:00:39,374
Większość budynków nie znajduje się
dokładnie nad uskokiem,

13
00:00:39,374 --> 00:00:41,958
a ruszające się płyty tektoniczne
leżą dużo głębiej

14
00:00:41,958 --> 00:00:43,932
niż fundamenty budynków.

15
00:00:43,932 --> 00:00:46,316
Co więc tak naprawdę się dzieje?

16
00:00:46,316 --> 00:00:50,077
W rzeczywistości kwestia trzęsień ziemi
i ich wpływu na budynki

17
00:00:50,077 --> 00:00:52,065
jest trochę bardziej skomplikowana.

18
00:00:52,065 --> 00:00:55,282
Aby to zrozumieć, architekci
i inżynierowie korzystają z modeli,

19
00:00:55,282 --> 00:00:59,778
takich jak dwuwymiarowa matryca
odzwierciedlająca słupy i belki budynku

20
00:00:59,778 --> 00:01:05,432
lub pojedynczy lizak z ciężarem
reprezentującym masę budynku.

21
00:01:05,432 --> 00:01:09,280
Nawet tak uproszczone modele
mogą być całkiem użyteczne,

22
00:01:09,280 --> 00:01:12,009
jako że przewidywanie reakcji
budynku na trzęsienie ziemi

23
00:01:12,009 --> 00:01:14,618
jest kwestią należącą
przede wszystkim do fizyki.

24
00:01:14,618 --> 00:01:16,868
Większość zawaleń występujących
podczas trzęsień

25
00:01:16,868 --> 00:01:20,332
nie jest spowodowana samymi wstrząsami.

26
00:01:20,332 --> 00:01:23,259
W rzeczywistości ruch ziemi pod budynkiem

27
00:01:23,259 --> 00:01:26,284
powoduje przemieszczanie się
fundamentu i niższych pięter,

28
00:01:26,284 --> 00:01:29,545
generując fale uderzeniowe rozchodzące się
przez konstrukcję budynku

29
00:01:29,545 --> 00:01:32,274
i wywołując jego drgania.

30
00:01:32,274 --> 00:01:36,126
Amplituda tych drgań zależy
od dwóch głównych czynników:

31
00:01:36,136 --> 00:01:39,196
masy budynku, która jest skupiona
przy jego podstawie,

32
00:01:39,196 --> 00:01:40,568
oraz jego sztywności,

33
00:01:40,568 --> 00:01:44,585
to znaczy siły potrzebnej do wywołania
danego odkształcenia.

34
00:01:44,585 --> 00:01:48,159
Poza rodzajem materiału budynku
oraz typem i kształtem jego słupów,

35
00:01:48,159 --> 00:01:51,207
na sztywność główny
wpływ ma jego wysokość.

36
00:01:51,207 --> 00:01:54,105
Niższe budynki są sztywniejsze
i oscylują słabiej,

37
00:01:54,105 --> 00:01:57,337
podczas gdy wyższe budynki
są podatniejsze.

38
00:01:57,347 --> 00:02:00,557
Można by pomyśleć, że wyjściem
jest budowanie niższych budynków,

39
00:02:00,557 --> 00:02:02,843
tak żeby drgały one możliwie najsłabiej.

40
00:02:02,843 --> 00:02:05,166
Ale trzęsienie ziemi w Meksyku w 1985 roku

41
00:02:05,166 --> 00:02:08,689
jest dobrym przykładem
przeczącym temu rozwiązaniu.

42
00:02:08,699 --> 00:02:09,812
Podczas trzęsienia

43
00:02:09,812 --> 00:02:14,022
zawaliło się wiele budynków
mających od sześciu do piętnastu pięter.

44
00:02:14,022 --> 00:02:17,999
O dziwo, podczas gdy
niższe budynki w okolicy dalej stały,

45
00:02:17,999 --> 00:02:22,405
ponad 15-piętrowe budynki
również ucierpiały mniej,

46
00:02:22,405 --> 00:02:24,555
a średnio wysokie budynki,
które się zawaliły,

47
00:02:24,555 --> 00:02:28,730
drgały znacznie silniej niż samo podłoże.

48
00:02:28,730 --> 00:02:30,590
Jak to możliwe?

49
00:02:30,590 --> 00:02:34,322
Odpowiedź jest związana tak zwaną
częstotliwością drgań własnych.

50
00:02:34,322 --> 00:02:35,988
W układzie drgającym

51
00:02:35,988 --> 00:02:41,581
częstotliwość oznacza ilość drgań
występujących w czasie jednej sekundy.

52
00:02:41,581 --> 00:02:43,731
Jest ona odwrotnością okresu drgań,

53
00:02:43,731 --> 00:02:47,520
który mówi, ile sekund potrzebnych jest
na wykonanie jednego cyklu drgań.

54
00:02:47,520 --> 00:02:51,763
A częstotliwość drgań własnych budynku,
określona przez jego masę i sztywność,

55
00:02:51,763 --> 00:02:55,330
jest częstotliwością, do której
naturalnie zmierzają drgania budynku.

56
00:02:55,330 --> 00:02:58,165
Zwiększanie masy budynku
obniża częstotliwość,

57
00:02:58,165 --> 00:03:00,280
z którą drga on swobodnie,

58
00:03:00,280 --> 00:03:03,835
natomiast zwiększanie
sztywności ją podnosi.

59
00:03:03,835 --> 00:03:06,192
Zatem w równaniu
opisującym ich współzależność

60
00:03:06,192 --> 00:03:09,911
sztywność i częstotliwość drgań własnych
są do siebie proporcjonalne,

61
00:03:09,911 --> 00:03:14,184
za to masa i częstotliwość drgań
własnych są odwrotnie proporcjonalne.

62
00:03:14,184 --> 00:03:17,658
W Meksyku wystąpił
efekt nazywany rezonansem,

63
00:03:17,658 --> 00:03:20,198
podczas którego częstotliwość
fal sejsmicznych

64
00:03:20,198 --> 00:03:24,535
pokrywa się z częstotliwością drgań
własnych średnio wysokich budynków.

65
00:03:24,535 --> 00:03:27,456
Niczym dobrze wymierzone
popchnięcie huśtawki,

66
00:03:27,456 --> 00:03:31,211
każda fala sejsmiczna
wzmacniała drgania budynku

67
00:03:31,211 --> 00:03:33,052
w ich ówczesnym kierunku,

68
00:03:33,052 --> 00:03:36,616
powodując, że budynek kołysał się
coraz mocniej i mocniej,

69
00:03:36,616 --> 00:03:41,303
osiągając w końcu znacznie większe
wychylenie niż początkowe przemieszczenie.

70
00:03:41,303 --> 00:03:44,685
Obecnie inżynierowie pracują
z geologami oraz sejsmologami,

71
00:03:44,685 --> 00:03:48,702
aby przewidzieć częstotliwość ruchów ziemi
na terenach budowlanych

72
00:03:48,702 --> 00:03:51,626
i zapobiec zawaleniom
wywołanym rezonansem,

73
00:03:51,626 --> 00:03:55,023
biorąc pod uwagę na przykład rodzaj gruntu
i typ uskoku tektonicznego,

74
00:03:55,023 --> 00:03:57,947
a także dane z poprzednich trzęsień.

75
00:03:57,947 --> 00:04:00,997
Niskie częstotliwości ruchu
wywołają uszkodzenia wyższych

76
00:04:00,997 --> 00:04:02,865
i podatniejszych budynków,

77
00:04:02,865 --> 00:04:05,789
a wysokie częstotliwości ruchu
tworzą więcej zagrożenia

78
00:04:05,789 --> 00:04:08,553
dla niższych i sztywniejszych konstrukcji.

79
00:04:08,553 --> 00:04:11,416
Inżynierowie opracowali także
sposoby pochłaniania wstrząsów

80
00:04:11,416 --> 00:04:14,947
i ograniczania odkształceń
przy użyciu innowacyjnych systemów.

81
00:04:14,947 --> 00:04:17,423
Izolacja podstawy budynku
elementami elastycznymi

82
00:04:17,423 --> 00:04:21,346
odcina ruchy fundamentu od reszty budynku,

83
00:04:21,346 --> 00:04:25,225
a masowe tłumiki drgań niwelują rezonans

84
00:04:25,225 --> 00:04:28,536
przez ruch przesunięty w fazie
względem częstotliwości drgań własnych

85
00:04:28,536 --> 00:04:30,303
w celu zmniejszenia drgań.

86
00:04:30,303 --> 00:04:33,835
To nie najmocniejsze budynki przetrwają,

87
00:04:33,835 --> 00:04:35,477
lecz te najmądrzejsze.