AICPS: Seismul, un subiect sensibil aflat permanent in dezbaterea expertilor

Asociatia Inginerilor Constructori Proiectanti de Structuri (AICPS) a organizat, la finele primei decade a lunii noiembrie 2022, la sala Fortuna din cadrul complexului Grand Hotel Bucharest, simpozionul cu titlul "Cutremurul din 10 noiembrie 1940", la care au participat peste 50 de experti din domeniu. In alocutiunea rostita in deschiderea evenimentului, dr. ing. Lucian Melinceanu a facut o trecere in revista a problematicii dezbatute cu acest prilej, subliniind importanta unei abordari sistematice pentru a minimiza riscurile viitoare. La pupitru au urmat expertii Institutului National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pamantului, dr. Dragos Toma-Danila si ing. Alexandru Tiganescu, ing. Dragos Marcu, de la compania Popp si Asociatii, Nicolae Noica, director general al Bibliotecii Romane, ing. Bogdan Buzaianu, dr. ing. Mihai Pavel, ing. Dan Iancu, prof. dr. ing. Dan Cretu si conf. dr. ing. Zsolt Nagy, care, pe rand, au detaliat subiecte de maxim interes pentru expertii din domeniu - si nu numai. De asemenea, evenimentul a prilejuit o serie de discutii libere, in cadrul carora cei prezenti au schimbat opinii si au prezentat idei pe marginea acestui subiect de maxim interes.

 

Simpozionul a inceput printr-o prezentare a unui documentar pe tema seismului din 1940, realizat de tinerii specialisti de la Institutului National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pamantului. Ulterior, acestia au adus la cunostinta celor prezenti o serie de detalii tehnice legate de seismologie, precum si stadiul actual de dezvoltare a acestui domeniu de activitate, deosebit de important pentru minimizarea daunelor produse de un eveniment natural de o asemenea natura. Astfel, ing. Alexandru Tiganescu s-a referit, in interventia sa, la incertitudini si probabilitati - concepte-cheie de seismologie inginereasca, punctand, printre altele, modalitatile de masurare a cutremurelor si efectelor acestora, elemente de hazard seismic (metoda probabilistica, incertitudini, notiuni), parametri tehnici etc. Acesta a afirmat ca un cutremur de magnitudine 7,0 genereaza de aproximativ 32 de ori mai multa energie decat unul de magnitudine 6,0 si de 1.000 de ori mai multa decat unul de 5,0.

 

 

"Practic, amplitudinea miscarii creste de circa 10 ori pentru fiecare unitate de magnitudine (USGS). Rezultatul analizei de hazard seismic (PSHA) este prezentat sub forma unor curbe ce indica probabilitatea de depasire a unui anumit parametru. La randul lor, incertitudinile pot fi aleatorii, ce tin de variabilitatea intrinseca a fenomenului sau epistemice, date de informatiile disponibile si de nivelul de dezvoltare stiintifica la un anumit moment. O analiza PSHA nu are scopul de a explica functionarea planetei, ci de a oferi o baza solida pentru luarea deciziilor. In legatura cu hazardul seismic, trebuie retinute cateva idei principale. In primul rand, hartile PSHA nu indica miscarile maxime posibile ale terenului, ci parametrul de miscare, cu o anumita probabilitate de depasire intr-un interval predefinit. In al doilea rand, miscarile terenului corespunzatoare unei probabilitati mici de depasire (perioada mare de revenire) nu sunt cauzate de cutremurele de mare magnitudine, in realitate acestea putand sa fie specifice fie seismelor rare, fie celor mai frecvente, cu o magnitudine moderata. In fine, perioada de revenire nu echivaleaza cu intervalul de recurenta, primul termen referindu-se la depasirea unui parametru de miscare a terenului intr-un anumit loc, iar al doilea definind aparitia cutremurelor intr-o anumita sursa seismica. Mai trebuie subliniat ca principalii parametri pe care institutul nostru ii poate genera rapid dupa un eveniment seismic sunt reprezentati de acceleratia terenului, spectrul de raspuns, spectrul Fourier, viteza absoluta cumulata, durata, intensitatea Housner si intensitatea Arias", a explicat Alexandru Tiganescu.

 

A urmat interventia lui Nicolae Noica, referitoare la acest subiect, reputatul specialist in constructii sustinand necesitatea stabilirii unor strategii coerente care sa aiba ca efect consolidarea unor imobile aflate in clase ridicate de risc din punct de vedere seismic. Pentru aceasta, este necesara implicarea mai rapida a autoritatilor publice relevante. De asemenea, Dragos Marcu, a trecut in revista o multitudine de aspecte de mare interes vizavi de expertizarea constructiilor din Bucuresti, atragand atentia asupra faptului ca metodologia folosita la momentul actual determina incadrarea multor imobile in cea mai inalta clasa de risc seismic. Dupa pauza, Mihai Pavel a incercat, prin prezentarea sa, sa raspunda la dilema "Proiectarea seismica a cladirilor - structuri rezistente sau ductile".

"Modalitatile actuale de calcul seismic permit inzestrarea cladirilor cu o capacitate de rezistenta la forte laterale ce poate fi de pana la 6 - 7 ori mai scazuta decat cea corespunzatoare raspunsului elastic. Alegerea nivelului de rezistenta la forte laterale poate fi influentat si de constrangerile functionale sau de alcatuirea constructiei, dar in principal valoarea factorului de comportare este la alegerea inginerului proiectant, acesta optand, in conceptul de proiectare, pentru structuri mai rezistente sau structuri mai ductile. In majoritatea cazurilor, se opteaza pentru alegerea factorului de comportare maximal permis de codul P100-1/2013 si, implicit, pentru o capacitate de rezistenta minima. Structurile ductile (majoritare in zonele seismice importante din Romania) prezinta o serie de beneficii, cum ar fi costul de investitie initial mai redus (minim posibil), raportul minim de elemente structurale/volum total al cladirii, ceea ce permite folosirea mai eficienta a volumului construibil pe terenul limitat, capacitatea de deformare post-elastica asigurata prin proiectare - fapt ce confera cladirii, cu un grad inalt de incredere, capacitatea de a evita cedarile fragile si de a preveni colapsul. Desigur, exista si dezavantaje, ca de exemplu comportarea la incidenta cutremurului de proiectare, care este una generatoare de avarii, la nivelul elementelor structurale si nestructurale", a explicat Lucian Melinceanu.

 

 

Complementar, prezentarea lui Zsolt Nagy a evidentiat abordarea normelor americane FEMA, conform carora exista posibilitatea ca imobilul sa nu mai poata fi folosit dupa un cutremur semnificativ, necesitand inlocuirea. In plus, costurile generate de avariile produse pot depasi valorile initiale ale investitiei. "Modul de comportare al cladirilor ductile la incidenta unui cutremur de proiectare este practic necunoscut investitorilor si utilizatorilor acestora. In ceea ce priveste structurile rezistente, acestea au un nivel ridicat de capacitate la actiuni seismice orizontale, conferind o reducere a avariilor generate de un cutremur. Costurile de reparatie post-seismica sunt mai mici, iar modul de calcul si proiectarea pot fi mai putin complexe, cu reducerea incertitudinilor privind raspunsul post-elastic. Dintre dezavantaje se remarca nivelul mai ridicat al costurilor initiale, anumite incompatibilitati cu cerintele functionale ale cladirii, posibile cedari fragile, odata cu atingerea limitei elastice de raspuns si un comportament incert la cutremure superioare evenimentului seismic de proiectare. Consideram ca este interesant de aflat daca in proiectarea curenta expertii opteaza pentru utilizarea factorilor maximali permisi de codul de proiectare seismica si daca ii informeaza pe beneficiari in legatura cu comportarea structurilor ductile la cutremur", a afirmat Zsolt Nagy. 

 

Interesanta a fost, de asemenea, interventia prof. Dan Cretu, de la Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti (UTCB), care a trecut in revista o serie de aspecte particulare privind predictia hazardului seismic in cazul cutremurelor severe de pe teritoriul Romaniei. Acesta a aratat ca "de-a lungul timpului, au fost consemnate multe seisme majore, daca ar fi amintite numai cele din Italia (Sicilia - 1693, Calabria - 1783, Napoli - 1857, Messina - 1908, sudul peninsulei - 1980), Japonia (Mino-Owari - 1891, Sanriku - 1896, Tango - 1927, Sanriku - 1933, Mikawa - 1945, Fukui - 1948, Kobe - 1995) sau Romania (Vrancea - 1940 si 1977). Numarul deceselor a fost variabil, cuprins intre 1.000 si 70.000 de persoane, iar recordul in ceea ce priveste magnitudinea a fost cea din Japonia (8,5). Datele disponibile la momentul actual arata ca magnitudinile cutremurelor mediteraneene din intervalul 1900 - 2016 au fost de peste 5,5. In ceea ce priveste efectul conditiilor de amplasament asupra continutului in frecvente al excitatiei seismice s-a constatat ca, pe masura ce terenul devine mai rigid, frecventa predominanta creste (perioada scade), iar densitatea spectrala de putere se distribuie pe un domeniu mai mare de frecvente. Analizand spectrele de raspuns ale acceleratiei absolute, se poate trage concluzia ca, din cauza naturii solului, ipoteza caracterului ergodic (care presupune ca realizarea izolata a unui proces aleatoriu stationar este statistic reprezentativa pentru realizarile posibile) al cutremurelor din Romania este infirmata de inregistrari. Pe scurt, in cazul cutremurelor de crusta care se produc in zone la care roca de baza - stanca - este la suprafata, s-a folosit abordarea probabilistica a predictiei acceleratiilor terenului (modelul Cornell -McGuire). Un material coeziv solicitat la compresiune nu-si modifica caracteristicile fizico-mecanice si, ca urmare, perioada dominanta de oscilatie a terenului este stabila, ceea ce nu se intampla in cazul terenurilor sedimentare, cu roca de baza situata la adancime.

 

 

De aceea, se impune introducerea modelului NDSHA (Neo-Deterministic Seismic Hazard Assessment) care se bazeaza pe mult mai multe informatii decat cele traditionale din PSHA. Migrarea varfului maxim de raspuns spectral in acceleratii spre zona perioadelor lungi indica modificari ale caracteristicilor fizico-mecanice ale terenului prin incursiuni in domeniul plastic, fiind necesar sa se reintroduca corectii ale valorii acceleratiei in functie de natura terenului, sa se coreleze magnitudinea cutremurului cu durata acestuia, comportarea terenului si continutul in frecvente si sa se analizeze efectul cutremurelor din zona Vrancea, de tip puls, asupra mobilizarii capacitatii de absorbtie prin amortizare structurala a energiei induse. Studiile efectuate de Trifunac si Brady in 1975, confirmate de Hanks si Kanamori in 1979 si apoi de Evernden in 1982, au aratat ca valorile maxime ale acceleratiei, vitezei si deplasarii sufera un proces de saturare si, ca urmare, la magnitudini mai mari amplitudinea oscilatiilor nu creste in mod semnificativ. Este necesara renuntarea la spectrele absolute de raspuns normalizate si zonarea seismica bazata pe izoseiste (liniile ce unesc punctele cu intensitate similara a seismului)". Bogdan Buzaianu, in prelegerea sa, a atras atentia asupra riscurilor pe care le reprezinta structurile de rafturi amplasate in spatiile comerciale si logistice asupra utilizatorilor. Pentru detalii pot fi urmarite inregistrarile de la evenimentul derulat pe paginile de web si de facebook ale asociatiei AICPS.