Защо древните кули издържат на земетресения?
Мнозина помнят фотоси от Централна Италия след смъртоносното земетресение през 2016 година, показващи часовниковата кула в Аматриче, издигаща се самоуверено измежду опустошения град. Построена е през 13 век и е претърпяла повече от едно земетресение през последните 800 години.
Изненадващо, сходни случаи не са необикновени. Високи и нежни на тип антични здания оцеляват след трусове, до момента в който модерните и видимо устойчиви здания се разпадат. Подобна обстановка се случи по време на земетресението на 19 септември 2016 година в Мексико – срутени бяха най-вече ниски здания.
В град Сан Джиминяно, на 200 км от центъра на земетресението в Аматриче, 14 кули от 12 век са оживели след доста огромни и дребни трусове.
Вижте и именитата фотография на земетресението в Измит (горе), което удари Турция през 1999 година – самотната джамия Гьолчук се издига измежду руините.
Земетресението с магнитуд 6,8 по Рихтер, което раздруса Мианмар през 2016 година, повреди доста исторически храмове в долината Айяравади, само че нито един не се срути.
Защо кулите не се разрушават?
Тайната на оживелите здания не е единствено в умеенето на античните строители. Нека разберем по какъв начин земетръсните талази взаимодействат със постройките.
Земетресенията генерират сеизмични талази, които минават през земята. Подобно на океанските талази, те имат гребени и падини. Честотата на една вълна е обвързвана с нейния интервал, времето, належащо за прекосяване на една вълна.
Сградите имат разнообразни резонансни честоти и разнообразни естествени интервали на вибриране. Представете си дете на люлка – люлка с къси въжета ще приключи един цикъл доста по-бързо, в сравнение с люлка с дълги. Същото важи и за постройките с друга височина.
Сградата е обърнато махало и по-високите имат по-дълги интервали на вибриране. Освен това интервалът се въздейства и от почвата, върху която е издигната постройката: по-къс върху мека земя и дълъг върху каменна.
Поради това високочестотните (с къс период) земетръсни талази се усилват в скалите и се създават от умерени и слаби трусове.
Вълните с ниска периодичност (с дълъг период) се усилват в седиментите и се създават по време на огромни трусове като прословутото земетресение в Япония през 2011 година и земетресението в кулата Дхарахара през 2015 година в Непал.
Когато резонансната периодичност на земята е същата като резонансната периодичност на постройката, тя изпитва допустимо най-големите трептения и понася най-вече вреди. Якостта и разпределението на масата по височината на постройката също имат огромно въздействие върху вероятността от щета.
Видеото демонстрира явен образец за взаимоотношението сред постройките и сеизмичните талази:
