Акапулько был построен так, чтобы выдерживать землетрясения, но не разрушительные ветры урагана Отис – как строительные нормы и правила подвели этот курортный город

Акапулько не был готов, когда в октябре ураган Отис превратился в мощный шторм 5-й категории.25, 2023.Короткое уведомление, как шторм быстро усилился над Тихим океаном была не единственная проблема: здания мексиканского курортного города не были рассчитаны на то, чтобы выдерживать ветер Отиса со скоростью 165 миль в час.

В то время как высотные здания Акапулько на берегу океана были построены так, чтобы выдерживать мощные землетрясения в регионе, у них была слабость.

Поскольку мощные ураганы редкость в Акапулько, Мексика строительные нормы и правила не требовали что их внешние материалы смогут выдерживать сильные ветры.Фактически, эти материалы часто оставались легкими, чтобы соответствовать стандартам сейсмического строительства.

Сильный ветер Отиса сорвал внешнюю обшивку и разбил окна, подставив спальни и офисы ветру и дождю.Шторм унес десятки жизней и вызвал ущерб в миллиарды долларов.

Я работал над инженерными стратегиями повышения устойчивости к стихийным бедствиям более трех десятилетий и недавно написал книгу: «Благословения катастрофы» о риске стихийных бедствий, на который идут люди, и о том, как повысить устойчивость.Отис представил яркий пример одной из таких авантюр, которая существует, когда строительные нормы полагаются на вероятность возникновения определенных опасностей, основанную на зарегистрированных исторических данных, а не на учете серьезных последствий ураганов, которые могут разрушить целые города.

Фатальная ошибка в строительных нормах

Строительные нормы и правила обычно предусматривают «вероятностные» карты которые определяют скорость ветра, которую инженеры должны учитывать при проектировании зданий.

Проблема с этим подходом заключается в том, что «вероятности» — это просто вероятность того, что экстремальные события определенного размера произойдут в будущем, и которые в основном рассчитываются на основе прошлых событий.Некоторые модели могут включать дополнительные соображения, но они, как правило, базируются на известном опыте.

Это все хорошая наука.С этим никто не спорит.Это позволяет инженерам проектировать конструкции в соответствии с консенсусом относительно того, что считается приемлемым. периоды повторяемости различных опасностей, имея в виду вероятность возникновения этих бедствий.Периоды окупаемости представляют собой несколько произвольную оценку того, что является разумным балансом между минимизацией риска и сохранением разумных затрат на строительство.

Однако, вероятностные карты фиксируйте только вероятность возникновения опасности.А вероятностная карта может указать скорость ветра, которую следует учитывать при проектировании, независимо от того, является ли данное место небольшим городом с несколькими отелями или мегаполисом с высотными зданиями и сложной городской инфраструктурой.Другими словами, вероятностные карты не учитывают последствия, когда экстремальная опасность превышает заданное значение и «наступает ад».

Как вероятность оставила Акапулько незащищенным

Согласно мексиканским строительным нормам, отели, квартиры и другие коммерческие и офисные здания в Акапулько должны быть разработан, чтобы противостоять ветру со скоростью 88 миль в час, что соответствует самому сильному ветру, который может возникать здесь в среднем раз в 50 лет.Это шторм первой категории.

200-летний период повторяемости ветра используется для важнейших объектов, таких как здания больниц и школ, соответствует ветру со скоростью 118 миль в час.Но в течение срока службы здания, скажем, 50 лет, вероятность того, что скорость ветра превысит 118 миль в час, все равно остается 22% (да, мир статистики такой коварный).

Карты вероятностей ветра для обоих периодов повторяемости показывают, что в Акапулько средняя скорость ветра ниже, чем на большей части 400-мильного мексиканского побережья к северу от города.Тем не менее, Акапулько — крупный город с населением более 1 миллиона человек.Он также имеет более 50 зданий выше 20 этажей, согласно SkyscraperPage, базе данных небоскребов, и это единственный город на этом участке тихоокеанского побережья со зданиями такой высоты.

Проектирование на 50-летний период повторяемости в этом случае сомнительно, поскольку оно предполагает почти 100% вероятность встретить ветер, превышающий это расчетное значение для здания со сроком службы 50 лет или более.

Флорида сталкивается с аналогичными проблемами

Недостатки вероятностных карт, определяющих скорость ветра, также наблюдались в Соединенных Штатах.Например, новые здания на большей части побережья Флориды должны иметь возможность противостоять ветру со скоростью 140 миль в час или выше, но есть несколько исключений.Одним из них является район Биг-Бенд, где Ураган Идалия обрушился на берег в 2023 году.Вместо этого его расчетная скорость ветра составляет около 120 миль в час.

А Обновление Строительного кодекса Флориды от 2023 года. поднял минимальную скорость ветра примерно до 140 миль в час в Мехико-Бич, городке Панхандл, который разрушен ураганом Майкл в 2018 году.Исключение Биг-Бенд может стать следующим, которое будет исключено.

Слабость проекта землетрясения в Акапулько

Плюсом Акапулько является то, что он расположен в одном из Самые активные сейсмические зоны Мексики - например, а Землетрясение магнитудой 7 произошло неподалеку в 2021 году.В результате конструктивные системы высотных зданий, выдерживающие боковую нагрузку, спроектированы таким образом, чтобы противостоять сейсмическим силам, которые обычно превышают силы ураганов.

Однако недостатком является то, что чем больше масса здания, тем больше сейсмические силы здание должно быть спроектировано так, чтобы сопротивляться.Следовательно, для облицовки (внешней поверхности здания, которая защищает его от непогоды) обычно использовались легкие материалы, поскольку это приводит к снижению сейсмических сил.Эта легкая облицовка не могла противостоять ураганному ветру.

Если бы облицовка не разрушилась, вся сила ветра была бы передана на конструктивную систему, и здания уцелели бы с небольшими повреждениями или вообще без них.

«Хороший инженерный подход» к опасностям

Лучшие строительные нормы и правила могли бы пойти на шаг дальше «хороших научных» вероятностных карт и принять «хороший инженерный подход», оценивая последствия происходящих экстремальных событий, а не только вероятность того, что они произойдут.

Во Флориде дополнительные затраты на проектирование для скорости ветра 140 миль в час, а не 120 миль в час являются незначительными по сравнению с общей стоимостью строительства, учитывая, что облицовка, способная выдерживать скорость ветра более 140 миль в час, уже используется почти во всем штате.В Акапулько, где хребты зданий уже способны противостоять силам землетрясения, намного превышающим силы ураганов, проектирование облицовки, способной противостоять более сильным силам уровня урагана, вероятно, составит еще меньший процент от общей стоимости проекта.

Когда-нибудь то, как проектные нормы будут справляться с экстремальными явлениями, такими как ураганы, не только в Мексике, мы надеемся, будет развиваться и более широко учитывать то, что находится под угрозой в городском масштабе.К сожалению, как я объясняю в «Благословения катастрофы«Мы увидим еще больше экстремальных бедствий, прежде чем общество действительно станет устойчивым к стихийным бедствиям.