Мнозина помнят снимки от Централна Италия след смъртоносното земетресение през 2016 г., показващи часовниковата кула в Аматриче, издигаща се смело сред разрушения град. Построена е през 13 век и е преживяла повече от едно земетресение през последните 800 години.
Изненадващо, подобни случаи не са необичайни. Високи и крехки на вид древни сгради оцеляват след земетресения, докато модерните и привидно устойчиви сгради се разпадат. Подобна ситуация се случи по време на земетресението на 19 септември 2016 г. в Мексико – срутени бяха предимно ниски сгради.
В град Сан Джиминяно, на 200 км от центъра на земетресението в Аматриче, 14 кули от 12 век са оцелели след много големи и малки земетресения.
Вижте и легендарната снимка на земетресението в Измит (горе), което удари Турция през 1999 г. – самотната джамия Гьолчук се издига сред руините.
Земетресението с магнитуд 6,8 по Рихтер, което разтърси Мианмар през 2016 г., повреди много исторически храмове в долината Айяравади, но нито един не се срути.
Защо кулите не се рушат?
Тайната на оцелелите сгради не е само в умението на древните строители. Нека разберем как земетръсните вълни взаимодействат със сградите.
Земетресенията генерират сеизмични вълни, които преминават през земята. Подобно на океанските вълни, те имат гребени и падини. Честотата на една вълна е свързана с нейния период, времето, необходимо за преминаване на една вълна.
Сградите имат различни резонансни честоти и различни естествени периоди на трептене. Представете си дете на люлка – люлка с къси въжета ще завърши един цикъл много по-бързо, отколкото люлка с дълги. Същото важи и за сградите с различна височина.
Сградата е обърнато махало и по-високите имат по-дълги периоди на трептене. Освен това периодът се влияе и от почвата, върху която е построена сградата: по-къс върху мека земя и дълъг върху каменна.
Поради това високочестотните (с кратък период) земетръсни вълни се усилват в скалите и се произвеждат от умерени и слаби земетресения.
Вълните с ниска честота (с дълъг период) се усилват в седиментите и се произвеждат по време на големи земетресения като прословутото земетресение в Япония през 2011 г. и земетресението в кулата Дхарахара през 2015 г. в Непал.
Когато резонансната честота на земята е същата като резонансната честота на сградата, тя изпитва възможно най-големите вибрации и понася най-много щети. Якостта и разпределението на масата по височината на сградата също имат голямо влияние върху вероятността от повреда.
Видеото показва ясен пример за взаимодействието между сградите и сеизмичните вълни:
