Uma equipe de pesquisadores de toda a UC San Diego está desenvolvendo uma nova abordagem para detectar danos a edifícios durante terremotos e outros eventos extremos.

Eles se reuniram na Biblioteca Geisel recentemente para usar lasers e drones para criar um registro digital da estrutura que servirá como uma avaliação básica da saúde. No caso de ocorrer um terremoto considerável nas proximidades, a equipe se reunirá para refazer as medições digitais e avaliar qualquer dano ao edifício, como inclinação ou rachaduras. (Veja a galeria de fotos.)

As informações têm como objetivo fornecer aos pesquisadores e equipes de emergência informações mais detalhadas sobre como as estruturas respondem durante os terremotos - além da simples inspeção visual dos edifícios atualmente em uso - antes de permitir que eles reabram.

De acordo com pesquisadores da Scripps Institution of Oceanography e da Jacobs School of Engineering da UC San Diego, que estão liderando o projeto, a icônica biblioteca é o local perfeito para começar o que eles esperam que se torne um esforço para digitalizar todo o campus.

"Estamos usando este edifício culturalmente significativo no campus como um modelo de referência para ajudar a detectar mudanças estruturais ao longo do tempo, "disse Falko Kuester, um professor de engenharia estrutural que atua como diretor da Jacob's School Cultural Heritage Engineering Initiative (CHEI) e DroneLab.

Para Yehuda Bock, um distinto pesquisador e diretor do Orbit and Permanent Array Center da Scripps Oceanography, a principal motivação para a recente pesquisa da Biblioteca Geisel foi integrar o monitoramento estrutural em seu sistema de protótipo de alerta precoce para terremotos e tsunamis.

"Nosso sistema rastreia os movimentos do solo em um nível milimétrico de precisão, "disse Bock." Isso nos permite detectar grandes terremotos no primeiro minuto crítico antes de o tremor começar. "

Seis meses atrás, Bock equipou a Biblioteca Geisel com sensores que medem continuamente o movimento do solo a partir das muitas falhas que cruzam o sul da Califórnia. A técnica que ele ajudou a criar, chamada sismogeodesia, depende de uma combinação de receptores e aceleradores GPS para localizar rapidamente a localização e a magnitude de fortes terremotos - magnitude 6,0 ou maior - antes que o perigoso tremor comece.

O projeto do final de julho envolveu quase duas horas de voos de drones liderados pelo pesquisador do CHEI Eric Lo, capturando mais de 1, 000 imagens em alta resolução da Biblioteca Geisel que serão transformadas em um modelo fotorrealístico da estrutura. A pesquisa de drones de Lo foi acompanhada por uma pesquisa de solo de várias horas pelo agrimensor profissional Richard Maher usando LIDAR (detecção de luz e alcance), um instrumento que envia luzes laser pulsantes em um objeto para fornecer um modelo 3-D preciso. Ao combinar essas técnicas, a equipe criará um modelo final preciso e geometricamente bem como visualmente detalhado.

Os sensores GPS de Bock fornecem uma referência 3-D precisa para unir o drone de alta resolução e as imagens lidar, permitindo a detecção precisa de deslocamentos permanentes sutis da casca externa da estrutura como uma medida de sua integridade após um evento.

Kuester atualmente lidera equipes de pesquisa que desenvolvem tecnologia de drones para gerenciamento e resposta a crises, além de aplicar o trabalho para estudar e ajudar a preservar antigas estruturas maias no México, Cavernas de Neandertal na Itália, e naufrágios e recifes de coral nas Bermudas. Para ele, este projeto é o primeiro passo para criar um substituto digital ou como ele o chama, um "gêmeo cibernético" do campus, antes que novos edifícios e pontes transformem a aparência física do campus no futuro.

Embora Kuester frequentemente olhe para edifícios antigos e ruínas, ele ressalta que "é importante também documentar os edifícios modernos antes que os perigos do tempo ou eventos extremos façam com que se deteriorem ou criem um resultado ainda menos afortunado".

O registro digital das condições dos edifícios, tal como existem hoje, fornece uma base para comparação no futuro, à medida que um edifício envelhece, ou no caso de um incêndio, terremoto ou outro perigo natural, dados acionáveis, de acordo com os pesquisadores, para responder rapidamente e mitigar riscos.

Poucos minutos depois de completar os voos do drone, Lo teve uma visão rápida e rotativa de 360 ​​graus do edifício de formato geométrico a partir das imagens coletadas durante os voos para visualização em 3-D.

Outra motivação importante para Bock e Kuester é ter alunos envolvidos em projetos de pesquisa do mundo real, tanto no local quanto como ferramentas de ensino em sala de aula.

"Como educador, é importante que eu exponha meus alunos às condições do mundo real, "disse Falko." A contribuição para a ciência precisa ser útil e utilizável. "

Kuester e Lo também transformarão as imagens do drone em uma experiência de realidade virtual para aqueles interessados ​​em voar pelo lado de fora da biblioteca.

Bock e Kuester esperam que o projeto atraia mais interesse e financiamento para monitorar sismicamente e arquivar digitalmente todos os edifícios do campus da UC San Diego.

Enquanto isso, no laboratório de Bock na Oceanografia Scripps, os dados de monitoramento sísmico são continuamente transmitidos de volta em tempo real. Quando o próximo terremoto poderoso ocorrer, o sistema irá alertá-lo primeiro do sinal primário, chamada de onda P, que indica que um terremoto ocorreu, e que a onda S destrutiva, o único responsável pelo forte tremor de terra, está a segundos a minutos de distância. O GPS e os sensores sísmicos na Biblioteca Geisel indicarão rapidamente se ele sofreu abalos e deslocamento significativos.

Para Bock e Kuester, como esses prédios e outros respondem às influências externas é um componente importante para nos prepararmos melhor como sociedade para eventos extremos no futuro.