To nie trzęsienie ziemi zabija, tylko budynki. Czy Polacy są bezpieczni?

Katarzyna Widera-Podsiadło: Wydarzenia ostatnich dni w Maroku i kilku ostatnich miesięcy w Turcji pokazują, że jest ogromna potrzeba, aby zadbać o budownictwo na terenach sejsmicznych. Chodzi o to, by trzęsienia ziemi, które na tych terenach będą się zdarzać, nie miały tak katastrofalnych następstw. Jak wyglądają najnowsze rozwiązania w budownictwie odpornym na wstrząsy?

Profesor Marcin Górski: Dziękuję za to pytanie, na które jednak nie ma łatwiej odpowiedzi. Jest kilka dosyć istotnych faktów, które należałoby przytoczyć. Zacznę jednak od powiedzenia, które jest uznane w branży i w krajach obciążonych sejsmicznie, że nie trzęsienia ziemi zabijają ludzi, ale budynki. Rzeczywiście to budownictwo musi być bezpieczne i takie starania od wielu wielu lat ma robimy, a nawet od tysięcy lat, bo już tak długo ludzie potrafią w jakiś sposób się zabezpieczyć swoje mienie. Niestety w wielu krajach, szczególnie tych biedniejszych, to się nie udaje. Szacuje się, że uśredniona roczna strata spowodowana trzęsieniami ziemi w ostatnich dekadach to jest około 10 000 ludzi rocznie, którzy zginęli w trzęsieniach ziemi i ponad dwa biliony dolarów rocznie szkód. Mówimy o rejestracjach trzęsień ziemi ostatnich stu, stu pięćdziesięciu lat uśrednione w skali świata.

Ale pracują Państwo nad poprawą tego stanu, wymyślając i czerpiąc z istniejących rozwiązań, które udoskonalacie.

Część z tych rozwiązań wypracowywana jest przez wiele lat w rożnych sejsmicznych krajach. Japończycy od wielu już setek lat potrafią budować budynki, które przeciwstawiają się trzęsieniom ziemi, mówimy tu głównie o budynkach świątynnych czy pałacowych, które mają specjalne rozwiązania konstrukcyjne, z których my dzisiaj, po tych setkach lat staramy się korzystać. Tutaj jest kilka strategii. Japończycy przyjęli strategie poddawania się trzęsieniu ziemi, czyli izolowania budynku od wpływów sejsmicznych. Można byłoby powiedzieć, że ten budynek tak, jakby trochę płynie po fali tego trzęsienia ziemi. Część nadziemna budynku pozostaje w jakiś sposób nienaruszona, oczywiście nie można mówić o tym, że jest nienaruszona całkowicie. W takim projektowaniu Japończycy stawiają na trzy podstawowe wymogi: to jest ochrona życia ludzkiego, to jest wymóg niezawalenia się budynku, trzeci to minimalizacja strat. To miękkie rozwiązanie japońskie znajduje wielu naśladowców w dzisiejszych czasach i tą ścieżką podąża wiele pracowni konstrukcyjnych, szukając rozwiązań, które izoluje podstawę budynku od trzęsienia ziemi, od wpływów dynamicznych, których normalny budynek nie jest w stanie przejść.

Wzorzec japoński nie jest jedyny.

Druga ścieżka to ścieżka mocnego zakotwienia, czy takiego usztywnienia budynku, który nie będzie się poddawał trzęsieniom ziemi. To wykorzystuje się w budynkach wysokich i tu też jest kilka bardzo dobrych przykładów budynków, które przeciwstawiają się trzęsieniu ziemi. Wiąże się to z jeszcze aktywniejszą kontrolą tego, co z budynkiem się dzieje. O co chodzi? Otóż my jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że konstrukcja jest w pełni statyczna, że ona się nie rusza, więc wprowadzamy elementy, które powodują, że budynek w sposób aktywny może przeciwdziałać trzęsieniu ziemi. Wprowadzamy więc dodatkowe masy w postaci albo basenu, albo kulowej, czy legendarnej wielkiej kuli, która jest podwieszona w górnej części budynku. To powoduje, że kiedy budynek otrzymuje obciążenie sejsmiczne, próbuje prostować się w sposób samodzielny, właśnie dzięki masie tej podwieszonej kuli.

Oczywiście to rozwiązania dla bogatych.

Tych pomysłów faktycznie jest wiele. Staramy się oczywiście to robić w budynkach użyteczności publicznej, w budynkach, które mają bardzo duży budżet i tam zazwyczaj udaje nam się straty ograniczyć do minimum. Życie ludzkie powinno być najwyżej chronione. Mamy kilka naprawdę bardzo dobrych przykładów obiektów, które powstały i przeciwstawiły się bardzo poważnym trzęsieniom ziemi zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i na Tajwanie, w Chinach, w Meksyku. Podstawowym problemem jest jednak zabezpieczenie budynków, które są na terenach takich, jak Turcja, czy Syria, a teraz Maroko. W tych krajach powszechne budownictwo mieszkaniowe jest słabej jakości, budynki powstają ze słabych materiałów, budowane w nieprawidłowy sposób i niestety, tak jak mieliśmy przykład tego w Turcji, z pogwałceniem wszystkich standardów, które przecież w tych krajach też obowiązują. Po prostu nieuczciwi zarówno projektanci, ale przede wszystkim wykonawcy, próbując zarobić, oszczędzają na materiałach, na technologiach i to powoduje, że w przypadku tego typu wydarzeń, które tam jednak się pojawiają dosyć cyklicznie, dochodzi do tragicznych następstw. Niestety największym problemem okazuje się ludzka nieuczciwość czy też brak pieniędzy, który powoduje, że bieda, która jest dzielona przez mieszkańców tego kraju, naraża ich na jeszcze większe niebezpieczeństwa podczas żywiołowych kataklizmów.

Dziś wszędzie wkrada się sztuczna inteligencja. Czy w powstających nowych rozwiązaniach technologicznych i materiałach budowlanych również ją zobaczymy?

Tak, oczywiście. Materiały, które stosujemy w budownictwie, szczególnie w ostatnim okresie, naprawdę są zupełnie inne, niż te, które stosowano jeszcze 20-30 lat temu. Rynek materiałów budowlanych rozwija się bardzo dynamicznie i właśnie trzęsienia ziemi, duże obciążenia dynamiczne, które się pojawiają, powodują, że naukowcy, zarówno budowlańcy, jak i inżynierowie materiałów we współpracy z ludźmi, którzy znają charakterystykę obciążeń dynamicznych, szczególnie przy trzęsieniach ziemi, próbują opracować nowe materiały i nowe systemy konstrukcyjne. I tutaj mamy bardzo różne pomysły. Można zacząć od takich zwykłych, znanych od 15 lat - mam na myśli stal konstrukcyjną czy beton. Jednak i te podlegają bardzo dużemu rozwojowi . Do tego dochodzą nowe materiały, na przykład stopy metalowe z pamięcią kształtu, które przy pewnym rodzaju obciążenia pozwalają konstrukcji na przykład prostować się, do tego dochodzą materiały kompozytowe. Jeden z nowych japońskich budynków jest zaprojektowany z użyciem włókien węglowych, takiej siatki czy pręcików z włókien węglowych, które otaczają ten budynek, wygląda to trochę jak sieć pajęcza rozpięta poza budynkiem i w ten sposób ten budynek jest zabezpieczony przeciwko wpływom z trzęsień ziemi. Są wreszcie materiały, które są znane nam od zawsze, a teraz zyskują na popularności. Mam tu na myśli np. drewno konstrukcyjne, również bambus, który w wielu krajach, może trochę biedniejszych, stanowi teraz jeden z głównych materiałów, które rozważane są do dosyć poważnych rozwiązań konstrukcyjnych w budownictwie, szczególnie w budownictwie powszechnym. Ten rynek rozwija się bardzo szybko. Oprócz tego bardzo ważnym elementem jest rozwój systemów konstrukcyjnych, które pozwalają nam na dostosowanie budynku również w sposób aktywny i z wykorzystaniem metod, o których Pani wspomniała, czyli sztucznej inteligencji, maszynowego uczenia się. To systemy konstrukcyjne, które są sprzężone z systemem monitoringu. Wspomniałbym tu jeszcze o jednym ważnym elemencie, który mocno rozwija się: otóż wszystkie duże budynki o znaczeniu strategicznym typu terminale lotnisk, mosty, są modelowane numerycznie, co pozwala uefektywnić kształt tej konstrukcji, wszystkich elementów, nazwijmy to inteligentnych. Ważne jest, że te obiekty są również modelowane w zmniejszonej skali i poddawane są badaniom w dużych laboratoriach na specjalnych urządzeniach, stołach wstrząsowych, które pozwalają na dokładne przeanalizowanie całej konstrukcji.

Polska w zasadzie leży poza obszarem sejsmicznym. Teoretycznie nie mamy się czego obawiać, ale jest np. taki rejon, jak Górny Śląsk, gdzie działalność człowieka powoduje, że dochodzi tu raz po raz do wstrząsów. Możemy się na tym obszarze mimo wszystko czuć bezpiecznie?

Nie do końca mogę się z Panią zgodzić, bo oczywiście Polska jest krajem generalnie asejsmicznym i jesteśmy jednym z nielicznych krajów w Europie, które nie mają normy sejsmicznej. Natomiast historia przynosi nam wiele przykładów trzęsień ziemi, może one nie były tak poważne, natomiast zapisy historyczne np. z 1443 roku u Jana Długosza mówią o trzęsieniu ziemi, które naukowcy oceniają na magnitudę około sześciu stopni w skali Richtera, czyli znaczące i były to trzęsienia spowodowane takimi ruchami, jakie teraz widzimy w Maroku. Polska jest na starym uskoku tektonicznym. Trzęsienia pojawiały się u nas w rejonach Krynicy, Ślęży, Wisły, Cieszyna. Oczywiście większość tych wstrząsów czy ruchów górotworu spowodowana jest aktywnością człowieka, czyli są to trzęsienia antropogeniczne. Ale wspomnę jeszcze o historycznym trzęsieniu ziemi w Lublinie o magnitudzie 5,1 w skali Richtera. Muszę jednak zaznaczyć, że jesteśmy do tego dobrze przygotowani. W Polsce ze względu na aktywność górniczą od wielu wielu lat tworzy się metody, zwłaszcza tutaj na Politechnice Śląskiej profesor Wasilkowski, profesor Budryk, który wcześniej związany był z krakowską AGH, inni naukowcy również z tamtą uczelnią związani, które mają chronić budynki. Budynki na Śląsku od przynajmniej 50 lat projektowane są w taki sposób, że uwzględniają wpływy parasejsmiczne, tak nazwijmy wpływy górnicze. Oczywiście zdarzają się takie sytuacje, w których starsze budynki ucierpią, ale generalnie większość tych problemów udało nam się już wyeliminować. Wydaje mi się, że zarówno na Górnym, jak i na Dolnym Śląsku większość obiektów, która mogła być narażona na wpływy parasejsmiczne jest już odpowiednio zabezpieczona. Wszyscy mieszkający na Śląsku widzieli tak zwane ankry, którymi budynki są pozabezpieczane i poddawane monitoringowi. To bardzo ważne, by dbać i zabezpieczań infrastrukturę, które narażona jest na tak zwane szkody górnicze. Dlatego myślę, że mieszkańcy Górnego Śląska mogą być spokojni.

Cała rozmowa z profesorem Marcinem Górskim w radiu eM: