0:00:07.080,0:00:10.586
Землетрясения всегда были ужасающим [br]явлением,

0:00:10.586,0:00:14.051
и они становятся всё более смертоносными, [br]так как наши города растут,

0:00:14.051,0:00:17.720
и обрушивающиеся здания представляют собой[br]наибольший риск.

0:00:17.720,0:00:20.279
Почему здания обрушиваются во время[br]землетрясений,

0:00:20.279,0:00:22.756
и как это можно предотвратить?

0:00:22.756,0:00:24.994
При просмотре фильмов-катастроф

0:00:24.994,0:00:26.101
вам может показаться,

0:00:26.101,0:00:29.573
что здания разрушаются именно[br]из-за того, что земля под ними

0:00:29.573,0:00:32.977
со страшной силой сотрясается[br]или даже раскалывается на части.

0:00:32.977,0:00:35.298
Но это происходит совсем не так.

0:00:35.298,0:00:39.374
Во-первых, большинство зданий[br]не расположены прямо на линии разлома,

0:00:39.374,0:00:43.966
и сдвиг тектонических плит происходит[br]гораздо глубже фундаментов зданий.

0:00:43.966,0:00:46.316
Так что же на самом деле происходит?

0:00:46.316,0:00:50.077
Фактически землетрясения[br]и их воздействие на здания

0:00:50.077,0:00:52.065
имеют более сложную природу.

0:00:52.065,0:00:55.282
Чтобы её понять, архитекторы и инженеры[br]используют модели,

0:00:55.282,0:00:59.778
такие как двухмерная сетка[br]из продольных и поперечных линий

0:00:59.778,0:01:05.432
или однолинейный леденец с кругами,[br]изображающими массу здания.

0:01:05.432,0:01:09.280
Даже такие упрощённые модели могут [br]быть очень полезны,

0:01:09.280,0:01:12.009
так как первоначальная задача предсказать[br]реакцию здания

0:01:12.009,0:01:14.553
на землетрясение —[br]в основном вопрос физики.

0:01:14.553,0:01:16.868
Большинство обрушений во время [br]землетрясения

0:01:16.868,0:01:20.332
происходят не из-за самого землетрясения.

0:01:20.332,0:01:23.259
Напротив, когда земля движется[br]под зданием,

0:01:23.259,0:01:26.284
она смещает фундамент и нижние этажи,

0:01:26.284,0:01:28.975
посылая мощные волны через всё строение

0:01:28.975,0:01:31.834
и раскачивая его из стороны в сторону.

0:01:31.834,0:01:36.136
Сила этого колебания зависит[br]от двух факторов:

0:01:36.136,0:01:39.196
массы здания, которая сконцентрирована[br]у основания,

0:01:39.196,0:01:40.568
и его жёсткости,

0:01:40.568,0:01:44.595
т.е. величины воздействия, необходимого, [br]чтобы вызвать определённое смещение.

0:01:44.595,0:01:48.155
Помимо типа строительного материала[br]и формы колонн здания,

0:01:48.155,0:01:51.207
жёсткость во многом зависит от высоты.

0:01:51.207,0:01:54.105
Низкие здания бывают более жёсткими[br]и меньше смещаются,

0:01:54.105,0:01:57.347
а высокие здания более упругие.

0:01:57.347,0:02:00.557
Может показаться, что решение проблемы —[br]строить низкие здания,

0:02:00.557,0:02:02.843
чтобы снизить до минимума их колебание.

0:02:02.843,0:02:08.700
Но землетрясение в Мехико 1985 года[br]наглядно показывает, что это не так.

0:02:08.700,0:02:09.812
Во время землетрясения

0:02:09.812,0:02:14.022
многие здания высотой от шести[br]до пятнадцати этажей рухнули.

0:02:14.022,0:02:17.999
Странным было то, что более низкие здания[br]неподалёку остались стоять

0:02:17.999,0:02:22.405
и здания выше пятнадцати этажей[br]также были менее сильно повреждены,

0:02:22.405,0:02:24.555
а обрушившиеся здания среднего размера

0:02:24.555,0:02:28.730
сотрясались гораздо сильнее[br]амплитуды колебаний при землетрясении.

0:02:28.730,0:02:30.590
Как такое возможно?

0:02:30.590,0:02:34.322
Ответ связан с явлением, известным[br]как частота собственных колебаний.

0:02:34.322,0:02:35.988
При колебании системы

0:02:35.988,0:02:41.581
частота означает количество [br]поступательных движений в секунду.

0:02:41.581,0:02:43.731
Это обратная величина к периоду,

0:02:43.731,0:02:47.520
за который совершается один цикл движения.

0:02:47.520,0:02:51.763
Частота собственных колебаний здания, [br]определяемая его массой и устойчивостью,

0:02:51.763,0:02:55.330
является частотой, вокруг которой будут [br]совершаться колебания.

0:02:55.330,0:03:00.277
Увеличение массы уменьшает частоту[br]его собственных колебаний,

0:03:00.277,0:03:03.835
в то время как его жёсткость приводит[br]к более быстрым колебаниям.

0:03:03.835,0:03:06.192
Так, в уравнении, показывающем[br]это взаимодействие,

0:03:06.192,0:03:09.911
жёсткость и собственные колебания[br]пропорциональны друг другу,

0:03:09.911,0:03:14.184
а масса и собственные колебания[br]обратно пропорциональны.

0:03:14.184,0:03:17.658
То, что случилось в Мехико,[br]было эффектом резонанса,

0:03:17.658,0:03:20.198
когда частота колебаний сейсмических волн

0:03:20.198,0:03:24.535
совпала с частотой колебаний зданий[br]среднего размера.

0:03:24.535,0:03:27.456
Так же как и выверенный толчок качели,

0:03:27.456,0:03:31.211
каждая новая сейсмическая волна[br]увеличивает вибрацию здания

0:03:31.211,0:03:33.052
в его текущем направлении,

0:03:33.052,0:03:36.616
заставляя здание раскачиваться [br]ещё сильнее,

0:03:36.616,0:03:41.303
в конечном итоге смещаясь гораздо больше,[br]чем в самом начале.

0:03:41.303,0:03:44.685
Сегодня инженеры сотрудничают с геологами[br]и сейсмологами,

0:03:44.685,0:03:48.702
чтобы спрогнозировать частоту сейсмических[br]колебаний на местах стройки,

0:03:48.702,0:03:51.626
чтобы предотвратить обрушения,[br]вызываемые резонансом,

0:03:51.626,0:03:55.023
при этом они учитывают тип почвы [br]и вид разлома,

0:03:55.023,0:03:57.947
а также данные предыдущих землетрясений.

0:03:57.947,0:04:00.997
Низкая частота колебаний вызовет [br]обрушение высоких

0:04:00.997,0:04:02.865
и более упругих зданий,

0:04:02.865,0:04:05.789
а высокая частота колебаний [br]представляет опасность

0:04:05.789,0:04:08.553
для более низких и жёстких строений.

0:04:08.553,0:04:11.316
Инженеры предложили решение, [br]как поглощать удары

0:04:11.316,0:04:14.947
и ограничить деформацию зданий,[br]используя инновационные системы.

0:04:14.947,0:04:17.423
Фундамент изолируют с помощью [br]подвижных слоёв,

0:04:17.423,0:04:21.346
чтобы изолировать смещение фундамента[br]от остальной части здания,

0:04:21.346,0:04:25.225
а точные системы гашения массы строения [br]гасят резонанс,

0:04:25.225,0:04:28.536
раскачивая здание с фазой, не совпадающей[br]с собственными колебаниями,

0:04:28.536,0:04:30.303
что уменьшает вибрацию.

0:04:30.303,0:04:33.835
В конце концов выстоят[br]не самые прочные здания,

0:04:33.835,0:04:35.477
а самые продуманные.