Мягкая почва защитила Пизанскую башню от землетрясений

Группа геологов и инженеров установила, каким образом Пизанская башня смогла перенести несколько крупных землетрясений с момента своей постройки и при этом не упасть и даже не получить никаких повреждений. Оказалось, что к такой аномальной устойчивости башни привело динамическое взаимодействие между жесткой структурой башни и мягким грунтом, который изначально и стал причиной ее наклона, сообщается на сайте Бристольского университета.

Пизанская башня строилась почти два века — с 1173 по 1360 год. Еще во время строительства из-за ошибок при проектировке и неравномерной структуры слишком мягкого грунта башня стала наклоняться. Тем не менее, строительство довели до конца, после чего башня продолжала медленно наклоняться. Максимальный крен постройки достигал 5,3 градуса, однако сейчас фундамент башни укрепили, и ее наклон оценивается примерно в 3,5 градуса.

Известно, что с 1280 года в Тоскане, где располагается «падающая» башня, произошло, как минимум, 4 крупных землетрясения, например крупное землетрясения в августе 1846 года. Тем не менее, уникальная постройка перенесла их все, не упав и даже не получив никаких повреждений. Несмотря на то, что высказывались различные версии причин аномальной устойчивости конструкции башни к землетрясениям, однозначного вывода на этот счет до сегодняшнего дня сделано не было.

Геологи и инженеры из Италии и Великобритании под руководством Камилло Нути (Camillo Nuti) из Третьего университета Рима внимательно изучили свойства конструкции самой башни и грунта, на котором она стоит, и пришли к выводу, что устойчивость башни к землетрясениям связана с динамическим взаимодействием между сооружением и грунтом (soil-structure interaction). Мягкая почва, которая изначально стал причиной наклона башни, взаимодействуя с жесткой конструкцией всей башни, приводит к тому, что амплитуда и частота колебаний конструкции меняются и не входят в резонанс с колебаниями грунта.

К такому взаимодействию приводят очень слабая подверженность основания массивной конструкции деформациям и возможность взаимного влияния конструкции и движущегося грунта друг на друга за счет инерционных сил. Для большинства систем (особенно для относительно легких построек на твердой почве) этот эффект пренебрежимо мал, однако в данном случае механические характеристики башни и грунта приводят к тому, что разрушительный эффект землетрясений подавляется.

Пока о результатах исследования сообщалось только на нескольких международных семинарах. Официально они впервые будут представлены на 16-й Европейской конференции по инженерной сейсмологии в июне этого года.

Сейчас для того, чтобы повысить устойчивость зданий к землетрясениям, часто применяются довольно сложные технологические приспособления. Например, японские инженеры для увеличения устойчивости небоскребов предложили использовать на них систему противовесов, которые помогают зданиям уменьшить вибрацию при долговременных колебательных движениях грунта.

Александр Дубов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Марсоход «Чжужун» нашел береговую линию древнего северного океана

Он существовал около 3 миллиардов лет назад

Китайские планетологи отыскали прямые доказательства присутствия водного океана в северных низменностях Марса около 3,3 миллиарда лет назад. На это, по мнению ученых, указывают найденные марсоходом «Чжужун» осадочные отложения. Статья опубликована в журнале National Science Review. К настоящему моменту известно, что в далеком прошлом на Марсе текли реки и существовали озера. Самым крупным резервуаром воды на планете считается океан, который, как предполагается, занимал северные низменности Марса в Нойский (4,1–3,7 миллиарда лет назад) и Гесперианский (3,7–3 миллиарда лет назад) периоды. Однако долгое время велись споры о том, где проходила граница его береговой линии, так как данных наблюдений с поверхности Марса не хватало, а интерпретацию уже собранной информации осложняли следы других вулканичекских и ледниковых процессов. Группа планетологов во главе с Лун Сяо (Long Xiao) из Школы наук о Земле Китайского университета геонаук сообщила, что получила прямые доказательства того, что океан в северном полушарии Марса действительно существовал. Речь идет об изученных при помощи марсохода «Чжужун» нескольких валунах и скалах в Великой Северной равнине, в регионе, который ранее интерпретировался как возможная длинная береговая линия. Считалось, что она могла сформироваться в позднегесперийский период и состоит из осадочных отложений, возникавших за счет стока воды из рек и каналов, а также подземных вод в океан. Обнаруженные «Чжужуном» породы обладают размером от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров и были не сильно изменены ветровой эрозией. Они демонстрируют параллельно-пластинчатую слоистость с локальными линзовидными формами пластов, а также осадочные структуры с преобладанием поперечно-слоистых, реже линзовидных и чешуйчатых слоев. Наблюдаются также напластования и мелкомасштабные русловые структуры. Ученые пришли к выводу, что двунаправленная ориентация течений, способная объяснить наблюдаемые толщины осадочных слоев, их направление и размер зерен в них, нехарактерна для рек, но характерна для мелководной морской среды. Найденные марсоходом скалы должны были формироваться во время высыхания и отступления океана в Гесперианский период, что подтверждает его существование в прошлом. Ранее мы рассказывали о том, как «Чжужун» нашел следы потоков соленой воды на Марсе.