Проектирование зданий, способных пережить разрушительное землетрясение, всегда было сложнейшей задачей для специалистов. Приходится учитывать сразу множество параметров: силу подземных толчков, свойства почвы под фундаментом, траекторию движения самого строения и предел прочности отдельных элементов. Обычно инженеры применяют для этих целей разрозненные программные инструменты. Из-за этого трудно понять, как именно различные факторы влияют друг на друга и каково итоговое поведение объекта во время стихийного бедствия. Работа ученых опубликована в научном журнале Buildings.

Команда под руководством старшего преподавателя строительной инженерии и дизайна Джаведа Куреши предложила принципиально новый подход. Исследователи разработали методологию, основанную на концепции прото-искусственного интеллекта (Proto-AGI). Она объединяет четыре специализированные технологии в единый рабочий процесс под постоянным контролем человека. Доктор Куреши поясняет, что здания никогда не рушатся изолированно. Происходящие под землей процессы определяют движение всей конструкции, а характер этого движения решает, устоит ли объект.

Проверка на исторических катастрофах

Чтобы протестировать новую разработку, ученые использовали реальные данные о движении почвы во время двух сильнейших землетрясений прошлого века: в американском Нортридже в 1994 году и в японском Кобе в 1995 году. Эти записи применили к виртуальной компьютерной модели пятиэтажного монолитного железобетонного здания для оценки его поведения.

Результаты моделирования преподнесли специалистам пищу для размышлений. Выяснилось, что толчки в Нортридже создавали сейсмическую нагрузку, которая примерно в 3,4 раза превышала медианный показатель для землетрясения в Кобе на собственной частоте здания. Однако пиковое смещение конструкций отличалось всего в 1,32 раза. Такой неожиданный контраст наглядно доказывает, что простая пропорциональная зависимость между силой подземных толчков и реакцией сооружения отсутствует полностью.

Анализ и выводы исследования

Более мощная встряска не обязательно приводит к точно такому же пропорциональному увеличению колебаний всего строения. Итоговый результат зависит от сложной совокупности деталей: индивидуальных характеристик подземных толчков, состава и плотности грунта, а также особенностей инженерного проектирования самого объекта. Комплексный анализ позволяет инженерам заранее увидеть, где именно в структуре здания могут возникнуть опасные уязвимости. Раньше каждый параметр оценивался изолированно, что серьезно затрудняло точный прогноз.

Разработчики подчеркивают, что искусственный интеллект здесь выступает не заменой человеческому опыту, а мощным цифровым помощником. Все инструменты работают в связке друг с другом, тогда как окончательные выводы и управленческие решения остаются за инженерами-людьми. Такой подход помогает связать разрозненные дисциплины в единое целое и получить исчерпывающую картину происходящего для строительной отрасли.

Дальнейшие шаги и перспективы

Прежде чем новая методика войдет в повседневную инженерную практику, предстоит провести дополнительную серию тестов. Текущий этап исследования охватывал лишь один тип почвенного профиля и записи всего двух исторических землетрясений, причем специалистам приходилось вручную координировать обмен данными между программами.

В дальнейших планах научной группы лежит запуск расчетов на гораздо более крупных массивах сейсмических данных, повышение уровня автоматизации и интеграция информации, полученной в ходе реальных инспекций и постоянного мониторинга состояния эксплуатируемых объектов. Цель авторов проекта заключается в том, чтобы дать строительной отрасли инструменты для возведения максимально безопасной инфраструктуры, способной успешно противостоять природным катаклизмам.