Att bestämma när det är säkert för en byggnads invånare att flytta in igen efter en jordbävning är en stor utmaning och ansvar för civilingenjörer. Inte bara måste de utvärdera om byggnaden kan kollapsa, men också om den kunde stå emot efterskalv av samma storlek. De goda nyheterna är, en del lovande forskning utförs på detta område.

Forskare vid EPFL:s Applied Computing and Mechanics Laboratory (IMAC) har kommit med en ny metod som kan öka noggrannheten i dessa typer av bedömningar. Den bygger på att mäta en byggnads omgivande vibrationer, och kan användas för att förbättra befintliga metoder och påskynda processen för att avgöra vilka strukturer som är för bräckliga att leva i. Studien - av Yves Reuland (huvudförfattare), Pierino Lestuzzi och Ian F.C. Smith – visas i januarinumret av Jorddynamik och jordbävningsteknik .

"Vår artikel visar att vi kan utnyttja befintlig teknik på nya sätt. Vi tog system som redan används för att mäta broars tillstånd, och tillämpade dem på bedömningen av byggnader som skadats av en jordbävning, säger Lestuzzi, en senior forskare vid IMAC. "Den andra nya aspekten av vår metod är att vi inte behöver känna till baslinjen – det vill säga, före jordbävningen – tillståndet för en byggnad för att utföra bedömningen." Det är viktigt eftersom byggnader i allmänhet inte är utrustade med sensorer som kontinuerligt mäter deras strukturella beteende. Efter en jordbävning, ingenjörer måste diagnostisera en byggnads tillstånd ungefär som en läkare som måste diagnostisera en patient utan att känna till patientens sjukdomshistoria.

Visuell bedömning

Ingenjörer utför för närvarande denna diagnos med hjälp av en visuell bedömning som utförs enligt ett bedömningsformulär utvecklat av italienska forskare. Detta tillvägagångssätt visade sig vara mycket effektivt efter de två stora jordbävningarna i centrala Italien 2009 och 2016. Men även om en visuell bedömning är nödvändig för att upptäcka skadorna på en byggnad, det tar lång tid att färdigställa – cirka 2–3 timmar per byggnad – och är ganska komplicerat och subjektivt. Och det eliminerar inte osäkerheten om en byggnad skulle klara efterskalv. Därav den nya metoden som utvecklats vid IMAC.

Med den nya metoden, ingenjörer registrerar en byggnads omgivande vibrationer (som de som skapas av vind eller mänsklig aktivitet, som vägtrafik) med en bärbar seismograf; detta innebär att man placerar tre eller fyra sensorer på olika platser i byggnaden och mäter vibrationerna i en halvtimme - ungefär som en läkare lyssnar på en patients hjärtslag med ett stetoskop.

Kvantitativ data för snabba beslut

Inspelningarna bearbetas sedan för att separera signaler som härrör från förändringar i byggnadens struktur från signaler på grund av väderförhållanden, omgivningsljud eller byggnadens ålder. Resultaten matas in i en datormodell för att förutsäga byggnadens förmåga att stå emot ytterligare en jordbävning. IMAC-forskarna uppskattar att deras modells förutsägelser är 50–100 % korrekta. Ingenjörer kan sedan kombinera dessa kvantitativa data med resultaten av deras visuella bedömning. "Genom att kombinera dessa två tillvägagångssätt minskar osäkerheten om huruvida en byggnad kan ockuperas. Men vår modell måste utvecklas ytterligare innan den kan antas i stor skala, säger Reuland, en post-doc forskare vid IMAC.

Enligt Lestuzzi, IMAC-metoden kunde redan användas för att utvärdera byggnader på den yttre kanten av jordbävningsdrabbade områden, så att invånarna snabbt kan veta när det är säkert att återvända till sina hem.