PODCAST: Odolnost budov při zemětřesení. Jak ji zajistit?

6. února zasáhlo Turecko a Sýrii silné zemětřesení s následky, které si málokdo z nás dokáže představit. Počet obětí se podle údajů agentury Reuters již blíží 52 tisícům osob, zničeno bylo přes 200 tisíc budov, opustit domovy muselo 2,4 milionu lidí.

Jan Burjánek v podcastu na ESTAV.tv upřesňuje, že v zasažené oblasti došlo k dvojitému jevu s magnitudem 7.8 a 7.6 v rozpětí několika hodin. „Nedá se říci, že by tento jev byl něčím abnormální nebo výjimečný,“ vysvětluje Jan Burjánek. „Tato oblast, kde se ta zemětřesení odehrála, je známá. Odhadované seizmické ohrožení je tam vysoké. Nedá se mluvit o překvapení.“

K podobně velkým jevům s magnitudem 7 až 7.9 dochází globálně v průměru dvanáctkrát ročně. Postižená oblast byla ve 20. století seizmicky klidnější, ale v historickém katalogu (před rokem 1900) se nachází několik srovnatelných jevů.

Výše škod je podle slov Jana Burjánka úměrná nejen síle otřesů, ale též hustotě osídlení, stabilitě budov a infrastruktury. V tomto konkrtétním případě jde o hustě obydlenou oblast v bezprostřední blízkosti rozrhaní listosférických desek.

Hodnotíme-li seizmické riziko (risk) jako kombinaci 3 faktorů: seizmické ohrožení (hazard) definované jako pravděpodobnost výskytu zemětřesení určité úrovně a vyšší během určitého období v dané oblasti a zpracované do mapových podkladů; expozice (exposure) neboli počet lidí a staveb, které jsou vystaveny seizmickému ohrožení; zranitelnost (vulnerability) staveb vůči seizmickému ohrožení; tak v případě uvažovaného zemětřesení byly všechny 3 faktory extrémně vysoké. Navíc k celkovým tragickým následkům přispělo podle Jiřího Máci nedodržování předpisů a nekvalitní výstavba. Proto mohly být významně poškozeny i železobetonové stavby.

„Zranitelnost staveb se v zásadě vyjadřuje poměrem staveb, které nějakým způsobem byly zajištěny proti zemětřesení, to znamená, byly navrženy podle nejnovějších zásad, a těch staveb, které takto zajištěny nebyly,“ říká Jiří Máca. „Je zcela nepochybné, že zranitelnost v Turecku byla poměrně vysoká, to znamená, že kvalitních staveb tam nebylo tolik.“

Jak mají vypadat konstrukce odolné proti zemětřesení

Profesor Jiří Máca pro podcast vyjmenoval základní pokyny pro koncepční návrh odolných budov:

• Jednoduchost konstrukce – jasné statické schéma, jasná a přímá cesta přenosu seizmického zatížení
• Jednotnost, symetrie, statická neurčitost – vyvážené rozdělení prvků v konstrukci, zamezení koncentrace napětí, možnost dělení konstrukce pomocí seizmických spár
• Odolnost a tuhost v obou směrech – pravoúhlý systém s podobnou tuhostí a odolností v obou směrech
• Odolnost a tuhost v kroucení – hlavní prvky odolávající seizmickému zatížení blíže obvodu konstrukce
• Podlaží jako diafragma – dostatečně tuhá ve své vlastní rovině, účinné připojení k vertikálnímu systému
• Přiměřené základy – zajistit rovnoměrné buzení konstrukce, pro stavby s oddělenými základovými prvky (patky nebo piloty) se doporučuje je navzájem spojit pomocí základové desky nebo nosníků v obou hlavních směrech
• K zajištění dostatečné kapacity plastického přetváření a disipace energie v celé konstrukci se musí vyloučit křehký lom a předčasný vznik nestabilních mechanizmů
• Konstrukci jako celek i její prvky uspořádat tak, aby si udržely i při cyklickém zatížení schopnost přenášet potřebné síly a aby disipovaly energii (pečlivý návrh konstrukčních detailů spojů nosných prvků)
• Dostatečná duktilita, pečlivý návrh konstrukčních detailů spojů nosných prvků
• Podrobná projektová dokumentace včetně uvedení nezbytných opatření pro kontrolu kvality

Jakými veličinami se hodnotí zemětřesení a jak se hodnotilo před tím, než byly k dispozici exaktní měřicí metody, jak mají být navrhovány železobetonové konstrukce včetně vyztužení jednotlivých prvků, jaké zásady platí pro ocelové konstrukce a jejich styčníky, to vše a řadu dalších zajímavostí si můžete poslechnout v podcastu s prof. Jiřím Mácou, děkanem Fakulty stavební ČVUT v Praze a vedoucím Katedry mechaniky na stejné fakultě, a Dr. Janem Burjánkem z Geofyzikálního ústavu AVČR.