Исследователи Facultatea de Construcții Universității Transilvania din Brașov вместе с партнерами из 7 стран разработали приложение, оценивающее «вероятный риск повреждений» зданий при землетрясениях еще до их наступления

Новый цифровой инструмент для оценки сейсмического риска

Исследователи Facultatea de Construcții Universității Transilvania din Brașov вместе с партнерами из еще 7 стран разработали приложение, которое оценивает «вероятный риск повреждений» зданий при землетрясениях еще до их возникновения.

Universitatea Transilvania din Brașov (UNITBV) участвует в масштабном европейском проекте, посвященном оценке сейсмического поведения зданий с помощью цифрового инструмента на базе искусственного интеллекта, разработанного командой исследователей, задействованных в проекте. Речь идет об IM4STEM – «Intelligent Methods for Structures, Elements and Materials», проекте, финансируемом Европейским союзом и реализуемом партнерами из семи европейских стран.

Результаты, полученные в рамках проекта, уже были использованы в международных научных публикациях — более 20 научных статей опубликованы в журналах с импакт-фактором и представлены на международных конференциях. Главная новизна проекта — приложение для быстрой визуальной оценки зданий, способное прогнозировать поведение конструкции в случае сейсмического воздействия. На практике на основе изображений и структурных параметров, введенных пользователем, приложение оценивает вероятную степень повреждений («damage grade prediction»), которые здание может получить после землетрясения, с использованием алгоритмов машинного обучения.

Участие UNITBV и роль Dorin Radu

Участие Universității Transilvania din Brașov в этом европейском проекте координирует доцент, доктор инженерных наук Dorin Radu, преподаватель Facultatea de Construcții в составе UNITBV. Имея исследовательскую деятельность, ориентированную на строительную инженерию, оценку целостности конструкций и цифровые технологии, применяемые в строительстве, Dorin Radu возглавляет команду из Brașov, которая вносит вклад в разработку и валидацию сейсмических оценочных инструментов, созданных в рамках IM4STEM, привнося экспертизу университета в международный консорциум, посвященный безопасности сооружений.

«Этот подход соответствует глобальной тенденции в сейсмической инженерии, где исследователи все чаще признают полезность цифровых инструментов: после землетрясения крайне важно оценить уровень опасности, которому подверглись здания, чтобы люди могли избегать небезопасных конструкций, а постсейсмическая структура должна быть восстановлена на основе корректного анализа повреждений. В то же время ручная оценка требует много времени и может занимать месяцы после катастрофы, поэтому методы машинного обучения и глубокого обучения могут применяться как инструмент для более быстрой оценки повреждений — именно в этом направлении IM4STEM вносит конкретный вклад», — сказал доцент, доктор инженерных наук Dorin Radu из Facultatea de Construcții Universității Transilvania din Brașov, который координирует исследовательскую команду UNITBV, участвующую в проекте.

Применение и данные из Европы и Турции

Brașov расположен в зоне сейсмического риска, а число многоэтажных жилых зданий, построенных до 1977 года, составляет почти 10 000 объектов. На национальном уровне власти уже признали необходимость инструментов быстрой визуальной оценки: согласно действующим техническим регламентам, быстрая визуальная оценка — это процедура, учитывающая ограниченное число параметров, которые существенно влияют на сейсмический риск здания, и требующая сбора информации посредством полевого осмотра каждого объекта.

Более того, румынское государство уже пошло в этом направлении и на административном уровне: Министерство развития запустило информационную платформу для быстрой визуальной оценки зданий с сейсмической уязвимостью, которая помогает властям, а также всем организациям, владеющим зданиями. В таком контексте приложение, разработанное в рамках IM4STEM, выступает как дополнительный инструмент, способный повысить точность и скорость процесса оценки за счет сочетания визуального осмотра с автоматическим прогнозированием степени повреждений.

FOTO: Повреждения после землетрясения в Kahramanmaraș

Важный аспект, отмеченный исследовательской командой, заключается в том, что приложение не ограничено одним городом или одной конструктивной типологией. Алгоритмы машинного обучения, лежащие в основе инструмента, были обучены и проверены на наборах данных из районов, пострадавших от значительных землетрясений в Европе, что позволяет адаптировать решение и применять его к зданиям в нескольких регионах Румынии — везде, где существует застройка, подверженная сейсмическому риску.

Надежность моделей прогнозирования, разработанных в IM4STEM, основана на интеграции реальных данных, полученных в результате недавних крупных сейсмических событий. С одной стороны, исследовательские группы использовали информацию из района Petrinja, Croatia, пострадавшего в декабре 2020 года от землетрясения магнитудой 6,4, которое нанесло значительный ущерб зданиям в регионе. С другой стороны, был использован обширный набор данных из региона Kahramanmaraș, Türkiye, пострадавшего в феврале 2023 года от двух землетрясений (Mw7.8 и Mw7.7), которые вызвали масштабные разрушения в нескольких городах. Исследователи, участвующие в смежных проектах IM4STEM, также провели подробный анализ пострадавших зданий: землетрясения в Kahramanmaraș в 2023 году вызвали беспрецедентные структурные повреждения на юго-востоке Türkiye, подчеркнув критическую необходимость быстрой посткатастрофической оценки, на основе сравнительного анализа 207 железобетонных зданий, расположенных в Adıyaman, Hatay и Kahramanmaraș. По результатам анализа этих конструкций 11,1% были отнесены к категории сильно поврежденных, 34,3% — подлежащих сносу, а 54,6% — обрушившихся; этот набор данных чрезвычайно ценен для обучения и валидации алгоритмов прогнозирования степени повреждений, разработанных в рамках проекта.

FOTO: Повреждения после землетрясения в Kahramanmaraș

Эти наборы данных, полученные в различных сейсмических и строительных контекстах — Центральная Европа и Анатолия, — обеспечивают приложению IM4STEM повышенную способность к обобщению, что крайне важно для того, чтобы инструмент можно было с уверенностью использовать и для зданий в Румынии, независимо от региона.

FOTO: Повреждения после землетрясения в Kahramanmaraș

Проект IM4STEM еще раз подтверждает роль Universității Transilvania din Brașov как активного участника прикладных европейских исследований, с конкретными результатами, которые могут напрямую способствовать повышению безопасности застроенного фонда как в Brașov, так и по всей стране.

Подробности проекта: im4stem.eu