Cuprins

1. Sursa seismica. Elemente generale (sursa.html) .......................................................................2 2. Mecanism de focar / de rupere (focar.html)..............................................................................4 3. Unde seismice (waves.html) .....................................................................................................6 4. Cat de “mare” este un cutremur (mare.html) ............................................................................9 5. Intensitatea seismica (intens.html) ..........................................................................................10 6. Scara de intensitate seismica MSK64 (msk.html) ..................................................................13 7. Inregistrarea seismelor (record.html) ......................................................................................14 8. Exemplu de inregistrare seismica (exemplu.html)..................................................................16 9. Magnitudinea seismului (magnit.html) ...................................................................................18 10. Magnitudinea locala M (ml.html) ........................................................................................19 L 11. Magnitudinea undelor de suprafata M (ms.html).................................................................20 S 12. Magnitudinea undelor de volum m (mb.html) .....................................................................21 b 13. Magnitudinea Gutenberg-Richter M R (mgr.html) ..............................................................22 G-14. Magnitudinea moment M (mw.html) ..................................................................................23 W 15. Alte magnitudini (m.html).....................................................................................................24 16. Seismicitatea globului terestru (seisterra.html).....................................................................25 17. Cele mai mari cutremure inregistrate instrumental (max.html)............................................27 18. Elemente despre seismicitatea Romaniei (roseis.html) ........................................................28 19. Sursa subcrustala Vrancea (vra.html) ...................................................................................30 20. Catalogul Radu al cutremurelor istorice I ≥ 9 (Intensitatea MSK-64) – (ist.html) .............32 021. Catalog al cutremurelor puternice din secolul 20, M sau M ≥ 6.0 (20.html) ..................33 G-R s22. Cutremurul din 10 Noiembrie 1940 (10nov.html)................................................................34 23. Cutremurul din 4 Martie 1977 (4mar.html) ..........................................................................35 24. Hazardul seismic. Elemente generale (haz.html).................................................................36 25. Efectele conditiilor locale de amplasament asupra miscarii terenului (esg.html) ................37 26. Tipuri de acţiuni dinamice ce pot acţiona asupra terenului de fundare (act.html) ...............38 27. Metode de determinare a parametrilor dinamici ai terenurilor/materialelor (met.html) ......39 28. Echipament de laborator pentru încercări triaxiale (lab.html)..............................................40 29. Codurile pentru proiectarea antiseismica in Romania (1941-2000) (cod.html) ...................42 30. Standarde de macrozonare seismica adoptate in perioada 1952-1993 (stand.html).............43 31. Harta de zonarea intensitatii seismice din anul 1952 (52.html)............................................44 32. Harta de zonarea intensitatii seismice din anul 1963 (63.html)............................................45 33. Harta de zonarea intensitatii seismice din anul 1977 (77.html)............................................46 34. Harta de zonarea intensitatii seismice din anul 1993 (93.html)............................................47 35. Vulnerabilitate si risc sesimic (vul.html) ..............................................................................48 36. Obiective de performanta seismica (perform.html) ..............................................................49 37. Situri web propuse pentru vizionare .....................................................................................50 38. Structura pentru website........................................................................................................51 39. Bibliografie............................................................................................................................52

1

1. Sursa seismica. Elemente generale (sursa.html) In limbajul curent seismul (cutremurul) inseamna o miscare a terenului perceptibila de catre oameni. Aceasta miscare a terenului nu este insa decat o parte a definitiei general acceptate in comunitatea stiintifica. United States Geological Survey1 prezinta pe Internet urmatoarea definitie: termenul de seism descrie: (i) ruperea (alunecarea) brusca pe o falie2 si miscarea terenului si radiatia de energie care o insotesc si (ii) efectele similare produse de activitatea vulcanica sau magmatica sau de o schimbare brusca a starii de tensiune din pamant. Sursa seismica este partea din interiorul pamantului unde are loc ruperea sau modificarea starii de tensiuni si de unde incep sa se propage undele seismice. O caracterizare simplificata a pozitiei in interiorul pamantului unde se produce cutremurul este data de focar sau hipocentru. Focarul este locul unde incepe ruperea si el poate fi pozitionat in spatiul tri-dimensional (latitudine, longitudine, adancime) cu ajutorul inregistrarilor seismice. ocarului si a distantelor corespunzatoare este data in Figura 1.

Adancimeafocarului

Hipocentru(focar)

RocaRoca

Falie

Distanta epicentrala

Distanta hipocentrala

Suprafata Pamantului

Epicentru

Sedimente

Figura 1 Reprezentarea schematica a focarului si epicentrului

In functie de adancimea focarului, h, cutremurele au fost impartite in trei categorii: (i) cutremure crustale (de suprafata) pentru care 0 ≤ h < 70 km; ele reprezinta marea majoritate a cutremurelor, sunt intalnite pe centura Pacificului, in Asia, in bazinul Mediteranean, etc. Daca sunt puternice pot fi distrugatoare, dar afecteaza suprafete reduse. (ii) cutremurele sub-crustale (de adancime intermediara) pentru care 70 ≤ h < 300 km; mai putin numeroase, afecteaza suprafete importante, au o durata moderata, sunt intilnite in Afganistan, Columbia, Japonia, Mexic, Filipine, Romania, etc. (iii) cutremurele de adancime pentru care 300 ≤ h ≤ 700 km; rare si cu o durata lunga, ele sunt intilnite pe centura Pacificului.

1 http://www.usgs.org 2 Cuvantul devine hiperlink (focar.html)

2

O metoda simpla de a identifica sursele/zonele seismice este aceea de a vizualiza pozitia epicentrelor. Se observa ca epicentrele se distribuie de-a lungul zonelor de contact dintre placile tectonice majore, Figura 2.

Figura 2 Distributia epicentrelor cutremurelor puternice, USGS web site

Analiza seismicitatii regiunilor/surselor seismice se face analizand cataloagele de cutremure disponibile. Cataloage de cutremure sunt de doua tipuri: catalogul instrumental (bazat pe inregistrarile seismice) si catalogul istoric (bazat pe marturiile documentare).

3

2. Mecanism de focar / de rupere (focar.html)

In afara de determinarea pozitiei si magnitudinii seismelor, seismologii stabilesc si "mecanismul de focar" (mecanismul de rupere, solutia de faliere) a evenimentului seismic.

O falie este o fractura sau o zona de fracturare intre doua placi. Falia permite placilor sa se miste una fata de cealalta. Aceasta miscare are loc foarte repede in cazul seismelor. Aceste fracturi sau zone de fracturare pot avea dimensiuni de la cativa milimetri pana la mii de kilometri. In timpul seismului, placa dintr-o parte aluneca brusc fata de cealalta. Falia poate fi verticala sau poate avea un unghi oarecare fata de suprafata terenului.

Seismologii si geologii folosesc unghiul faliei fata de suprafata (in engleza "dip") si directia de alunecare (in engleza "slip") pentru a clasifica faliile si a stabili astfel mecanismul de focar corespunzator seismelor. In Figura 3 sunt descrise principalele mecanisme de focar (USGS)3.

Figura 3. Principalele modele de mecanisme de focar In cazul faliilor normale placa de deasupra (care "acopera" falia) se misca in jos fata de placa de dedesupt. Acest tip de mecanism de focar este specific zonelor seismice aflate in regim tectonic de extensie. In cazul faliilor inverse (in engleza "reverse" sau "thrust"), placa de deasupra (care "acopera" falia) se misca in sus fata de placa de dedesupt. Acest tip de mecanism de focar este specific zonelor aflate in regim tectonic de compresie. In cazul in care falia este verticala si placile se misca una fata de cealalta in plan orizontal, mecanismul de focar este de alunecare (in engleza "strike-slip"). Atunci cand exista si miscare verticala si orizontala pe o falie cu un unghi oarecare fata de suprafata, mecanismul de "alunecare cu unghi" (in engleza "oblique-slip").

3 http://earthquake.usgs.gov/learning/faq.php?categoryID=1&faqID=55

4

Seismologii utilizeaza pe harti reprezentari simbolice ale mecanismelor de focar: "mingile de plaja" (in engleza "beachballs"). Ele indica directia alunecarii si unghiul faliei corespunzatoare seismului. Determinarea acestor caracteristici ale ruperii se face utilizand seismogramele inregistrate. Pe reprezentarile tip "minge de plaja" sectoarele de culoare inchisa corespund axei in tensiune T (axa eforturilor minime de compresiune), iar sectoarele de culoare alba corespund axei in compresiune P (axa eforturilor maxime de compresiune). In Figura 4 (USGS)4 sunt indicate reprezentarile mecanismelor de focar cu modul de alunecare a placilor si reprezentarile solutiilor de faliere tip "minge de plaja".

Figura 4. Mecanisme de focar

4 http://quake.wr.usgs.gov/recenteqs/beachball.html

5

3. Unde seismice (waves.html) Undele seismice sunt unde elastice generate de un impuls de tip seism sau explozie. Atunci cand are loc un seism, el elibereaza energie de deformatie statica si unde seismice radiate din zona sursei seismice in toate directiile. Seismologii estimeaza ca circa 10% din din energia eliberata in timpul unui seism se disipeaza sub forma undelor seismice. Undele seismice se propaga fie in interiorul pamantului (unde seismice de volum) fie de-a lungul sau la suprafata acestuia (unde seismice de suprafata), Figura 5 (BSSC)5, si au viteze de propagare diferite.

Figura 5. Tipuri de unde seismice

Undele de volum se propaga cu viteze mai mari decat undele de suprafata, ele sunt primele vibratii care se resimt intr-un amplasament. Undele de volum au un continut de frecvente mai inalte decat undele de suprafata.

5 http://www.bssconline.org/

6

Undele de volum P (unde primare sau unde de compresiune) sunt cele mai rapide unde seismice, ele ajung primele (prima vibratie simtita in timpul seismelor). Undele P se pot propaga prin roci si lichide. Ele comprima si intind in mod succes materialul strabatut pe directia lor de propagare (intr-un mod similar celui in care sunetul se propaga prin aer).

compresiune

dilatare

Undele P

Undele de volum S (unde secundare sau de forfecare) sunt mai lente ca undele P si sunt al doilea tip de unda/vibratie resimtita in timpul seismului. Ele vibreaza pamanatul in sus si in jos si in stanga si in dreapta fata de directia de propagare. Undele S se pot propaga doar prin mediu solid (tip roca), nu si prin mediu lichid. Aceasta caracteristica a undelor S i-a condus pe seismologi la concluzia ca in jurul centrului pamantului este un material de tip lichid.

Undele S

Undele de suprafata sunt de doua tipuri: Love si Rayleigh. Ele au un continut de frecvente mai joase decat undele de volum si sunt considerate principalul raspunzator pentru avariile provocate de seisme. Undele Love (denumite astfel dupa matematicianul englez A.E.H. Love6 care a creat modelul lor matematic in 1911). Ele sunt cele mai rapide unde de suprafata si misca pamantul stanga-dreapta fata de directia de propagare, producand doar o miscare orizontala.

6 http://en.wikipedia.org/wiki/Augustus_Edward_Hough_Love

7

Undele Love

Undele Rayleigh (denumite astfel dupa englezul John William Strutt7, Lord Rayleigh, care a intuit matematic existenta acetui tip de unde in 1885) sunt unde care misca pamantul si in sus si in jos si inainte si inapoi in sensul de propagare, asemanator miscarii valurilor. Ele sunt resimtite puternic in timpul seismului.

Undele Rayleigh

Inregistrarea vibratiei terenului8 intr-un amplasament contine toate tipurile de unde seismice.

7 http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1904/strutt-bio.html 8 Cuvantul devine hiperlink (record.html)

8

4. Cat de “mare” este un cutremur (mare.html) Caracterizarea marimii unui cutremur si posibilitatea de a compara cutremurele au preocupat dintotdeauna comunitatea stiintifica si publicul larg. Inaintea existentei unei instrumentari seismice suficient dezvoltate, cuantificarile marimii unui cutremur s-au bazat pe descrierea calitativa a efectelor cutremurelor (intensitatea9 seismica). Mai tarziu, inregistrarile seismografelor au permis aparitia unei masuri cantitative ale marimii cutremurelor (magnitudinea10 seismului).

Intensitatea seismica este o masura a efectelor seismului in diferite amplasamente, ea variaza de la amplasament la amplasament.

Magnitudinea unui seism este o marime masurata/calculata a marimii unui seism.

Magnitudinea are o valoare unica, indiferent de locul unde ne aflam, indiferent de cat de puternica sau cat de slaba a fost vibratia terenului11 in diferite amplasamente, indiferent de avariile provocate de seism in diferite locuri.

Unui seism i se asociaza o magnitudine si o harta a distributiei intensitatilor seismice.

Exista mai multe scari de magnitudini si scari de intensitati seismice.

9 Cuvantul devine hiperlink (intens.html) 10 Cuvantul devine hiperlink (magnit.html) 11 Cuvantul devine hiperlink (record.html)

9

5. Intensitatea seismica (intens.html) Cea mai veche masura a marimii cutremurelor este intensitatea.

Intensitatea este o descriere calitativa a efectelor unui cutremur intr-un anumit amplasament, efecte descrise prin pierderile de vieti omenesti, prin avariile suferite de constructii si eventual prin fenomene ca lichefierea, alunecarile de teren, faliile de suprafata, deformatiile suprafetei pamantului, etc. Astfel de descrieri calitative sunt disponibile in marturiile istorice, existand posibilitatea de a evalua marimea cutremurelor din trecut, informatie foarte utila pentru studiul seismicitatii. Cea mai veche scara de intensitati este Rossi-Forel, RF, creata in 1880, scara cu 10 grade de intensitate. Ea a fost ulterior inlocuita de scara de intensitati Mercalli, utilizata mai ales in forma ei modificata in 1931 MMI (Modified Mercalli Intensity12), modificare propusa de cercetatorii americani pe baza experientelor din California. Scara MMI are 12 grade.

Un exemplu de harta de intensitati MMI este prezentat in Figura 6.

Figura 6. Harta de intensitati seismice MMI pentru un cutremur din California

In Europa Centrala si de Est in 1964 a fost creata scara MSK 13(Medvedev-Sponheuer-Karnik), tot de 12 grade. Ea a fost recomandata de Comisia Seismologica Europeana ESC (European Seismological Commission14) si utilizata intensiv in Europa. O forma usor modificata a MSK a fost introdusa in 1981.

Un exemplu de harta de intensitati MSK este prezentat in Figura 7.

12 http://www.abag.ca.gov/bayarea/eqmaps/doc/mmi.html 13 Cuvantul devine hiperlink (msk.html) 14 http://www.esc.bgs.ac.uk/

10

Figura 7. Harta de intensitati seismice MSK pentru cutremurul din 4 Martie 1977

(Radu C., Polonic G., 1982. Seismicitatea teritoriului Romaniei cu referire speciala la regiunea Vrancea. In: Cutremurul de pamant din Romania de la 4 Martie 1977, 1982. Monografie, Editura Academiei R.S. Romania,

Bucuresti, p.75-136)

In 1992, in cadrul celei de a XXIII-a Adunari generale a ESC s-a definitivat Scara

Macroseismica Europeana EMS (European Macroseismic Scale15), bazata pe scara MSK. Scara EMS are tot 12 grade, dar introduce si aprecieri cantitative ale efectelor cutremurelor evaluand cantitativ (in procente) gradul de avariere a constructiilor prin clasele: putine (0-20%), multe (10-60%) si majoritatea (50-100%).

Cea mai frecventa utilizare a intensitatilor estimate dupa un cutremur este realizarea hartilor de intensitati care ofera o imagine asupra efectelor cutremurului si asupra intinderii si distributiei acestor efecte. Intensitatea este o caracteristica bazata pe observatii ale efectelor cutremurelor, are o componenta subiectiva semnificativa (in ceea ce priveste felul in care oamenii au resimtit cutremurul) si nu poate fi stabilita decat pe baza de ancheta, la cateva zile dupa cutremur. In Japonia a fost introdusa la sfarsitul secolului 20 o scara instrumentala de intensitati seismice ce are 7 grade: intensitatea JMA (Japanese Meteorological Agency16). Aceasta intensitate se masoara si se calculeaza automat cu instrumente specifice (seismic intensity meters) si poate fi reprezentata pe harti in timp real imediat ce are loc un cutremur. Intensitatea JMA se calculeaza in functie de amplitudinea miscarii seismice in amplasament. Calibrarea 15 http://www.gfz-potsdam.de/pb5/pb53/projekt/ems/guide/short/ems_shrt.htm 16 http://en.wikipedia.org/wiki/Japan_Meteorological_Agency_seismic_intensity_scale

11

coeficientilor care intervin in relatia de calcul a fost facuta pe baza corelatiei dintre distrugeri si miscarile seismice corespunzatoare de la cutremurele japoneze. Un exemplu de harta de intensitati JMA este prezentat in Figura 8.

Figura 8. Exemplu de harta de intensitati seismice JMA pentru orasul Yokohama (Geophysics and Seismology Lab., Yokohama City University)

12

6. Scara de intensitate seismica MSK64 (msk.html) Grad Scara de intensitate seismica

Medvedev-Sponheuer-Karnik MSK 64

1 Imperceptibil Intensitatea oscilaţiilor rămâne sub limita sensibilităţii oamenilor. Cutremurul este detectat şi înregistrat numai de seismografe

2 Greu perceptibil (foarte slab)

Simtit de persoanele in stare de repaus. Nu afecteaza obiectele. Fara daune la cladiri.

3 Slab Este simţit de puţini oameni, care se află în interiorul locuinţei sau afară. Observatorii atenţi remarcă oscilaţia uşoară a obiectelor atârnate, mult mai pronunţată la etajele superioare. Fara daune la cladiri.

4 Moderat Este simţit de mulţi oameni care se află în interiorul sau în afara locuinţei. Din cei care dorm, puţini pot fi treziţi. Ferestrele, uşile şi vesela zăngăne. Pardoselile şi pereţii scârţâie, mobila începe să uruie. Obiectele atârnate, lichidul din vase oscilează uşor. Fara daune la cladiri.

5 Suficient de Puternic

Zguduire generală a clădirilor. Este simţit de toţi oamenii. Mulţi dintre cei care dorm se trezesc. Puţini oameni părăsesc locuinţele. Animalele sunt neliniştite. Obiectele atârnate oscilează considerabil. Tablourile se deplasează din loc. Anumite obiecte fixate, pot fi deplasate. Uşile şi ferestrele deschise se închid şi se deschid cu zgomot. Din vasele umplute, deschise, lichidul se varsă. Avarii uşoare la constructii.

6 Puternic Este simţit de toţi oamenii. Mulţi dintre ei, aflaţi în interiorul clădirilor se sperie şi aleargă afară. Puţine persoane îşi pierd echilibrul. Se pot sparge vase şi obiecte din sticlă. Cad tablourile de pe pereţi. Fisuri şi crăpături în pereţi, desprinderea unor bucăţi de tencuială, căderea unor ţigle de pe acoperiş, crăpături la construcţiile din cărămidă.

7 Foarte Puternic Majoritatea oamenilor sunt speriaţi şi părăsesc locuinţele. Crăpături mari şi adânci în pereţi; căderea coşurilor de fum şi distrugerea unor acoperişuri; surpări ale părţilor carosabile pe pante abrupte; distrugeri ale porţiunilor de îmbinare a conductelor. Se produc alunecări de teren.

8 Distrugator Mobila se poate răsturna. Unele clădiri (părţi de clădire) se prăbuşesc. Se observă alunecări de teren în zonele depresionare şi pe pantele abrupte. Apar crăpături mari în teren, au loc caderi de roci.

9 Devastator Panica generala. Oamenii sunt aruncati la pamant. Se produc avarii importante ale structurilor construite corect, conductele subterane sunt parţial distruse, se produce deformarea şinelor de cale ferată şi avarierea părţilor carosabile ale drumurilor. Au loc căderi de roci şi multe alunecări de teren

10 Nimicitor Construcţiile se prăbuşesc parţial sau în totalitate. Degradări importante în baraje. Şinele de cale ferată se deformează. Masive alunecări de teren.

11 Catastrofal Majoritatea cladirilor si structurilor sunt distruse. Fracturi şi deplasări ale terenului.

12 Foarte Catastrofal Toate construcţiile de suprafaţă şi subterane sunt distruse total. Suprafaţa pământului este complet schimbată, devieri ale cursurilor de apă.

13

7. Inregistrarea seismelor (record.html) Seismometrele sunt principalul instrument utilizat de oamenii de stiinta pentru studiul seismelor. Mii de seismometre sunt instalate astazi pe glob, iar instrumente similare au fost trimise pe Luna, pe Marte si pe Venus. Avand la dispozitie o inregistrare tri-directionala (trei directii ortogonale, de obicei nord-sud, est-vest si vertical) obtinuta cu un seismometru, seismologii pot estima distanta seism-amplasament, directia principala, magnitudinea si mecanismul de rupere. Daca utilizeaza date de la mai multe instrumente se poate stabili pozitia focarului si se pot imbunatati estimarile celorlalti parametri. Seismometrul este un simplu pendul. Cand pamantul vibreaza, baza si structura instrumentului se misca odata cu pamantul, in timp ce fortele de inertie pastreaza masa pendulului pe loc. Are loc o miscare relativa a masei pendulului fata de baza si structura de sustinere a acestuia. Aceasta miscare si variatia ei in timp reprezinta miscarea terenului in timpul seismului, ea este inregistrata si poarta numele de seismograma. Seismometrul trebuie sa fie fixat solidar cu terenul, astfel incat sa se miste odata cu acesta. Primele seismometre inregistrau miscarea terenului pe o hartie speciala fixata pe un tambur rotativ sau pe o hartie fotografica ce avansa constant. Generatia actuala de instrumente digitale (Figura 9) utilizeaza un sistem electromagnetic care genereaza curent electric, variatia curentului electric masurat (volti) este transformata matematic in valori absolute ale miscarii terenului, iar miscarea este salvata in format digital, cu o rata de esantionare prestabilita.

Figura 9. Seismometru digital Kinemetrics Seismometrele pot masura acceleratia, viteza sau deplasarea terenului. Aceste marimi sunt inregistrate in mod continuu.

14

Acceleratia este rata de modificare a vitezei terenului (cat de mult se modifica viteza in unitatea de timp). O comparatie utila este cea cu pedala de acceleratie sau de frana de la automobil. Cand apasam pe pedala de acceleratie sau de frana a automobilului, acesta merge mai repede sau mai incet. Trecerea de la o viteza la alta (in sens crescator sau descrescator) se face prin accelerare sau decelerare. Viteza este o masura care ne spune cat de repede se misca un punct de pe teren in timpul seismului. Deplasarea este o masura a modificarii pozitiei unui punct datorita miscarii terenului fata de pozitia sa initiala (de referinta). Intre acceleratie, viteza si deplasare exista relatii matematice de integrare sau derivare care permit ca pornind de la o marime sa le putem obtine pe celelalte doua. Acceleratia/viteza/deplasarea maxima a terenului in timpul seismului intr-un amplasament este cea mai mare valoare de acceleratie/viteza/deplasare care apare pe semnalul inregistrat in acel amplasament. (Exemplu17)

17 Cuvantul devine hiperlink (exemplu.html)

15

8. Exemplu de inregistrare seismica (exemplu.html) Statia seismica Giurgiu a Centrului National pentru Reducerea Riscului Seismic (CNRRS)18, seismul Vrancean subcrustal din 13 Decembrie 2005, Mw=4.8, h=144km.

Acceleration

-4.5

0

4.5

Acc

. (cm

/s/s

)

EW (peak:- 2.9 cm/s/s)

-4.5

0

4.5

Acc

. (cm

/s/s

)

NS (peak:- 4.1 cm/s/s)

-4.5

0

4.5

Acc

. (cm

/s/s

)

0 10 20 30 40 50 60 70 80Time (sec)

V (peak: 2.0 cm/s/s)

Velocity

-0.2

0

0.2

Vel

. (cm

/s)

EW (peak:- 0.10 cm/s)

-0.2

0

0.2

Vel

. (cm

/s)

NS (peak:- 0.14 cm/s)

-0.2

0

0.2

Vel

. (cm

/s)

0 10 20 30 40 50 60 70 80Time (sec)

V (peak:- 0.07 cm/s)

18 http://cnrrs.utcb.ro/

16

Displacement

-0.05

0

0.05D

isp.

(cm

)

EW (peak:- 0.012 cm)

-0.05

0

0.05

Dis

p. (c

m)

NS (peak: 0.030 cm)

-0.05

0

0.05

Dis

p. (c

m)

0 10 20 30 40 50 60 70 80Time (sec)

V (peak: 0.018 cm)

17

9. Magnitudinea seismului (magnit.html) Odata cu dezvoltarea intrumentarii seismice a aparut posibilitatea introducerii unei masuri cantitative obiective a marimii cutremurelor, bazata pe inregistrarea miscarii terenului, denumita magnitudine.

Desi seismografe existau inca din secolul XIX, doar in anii 1930 a aparut notiunea de magnitudine, introdusa de Charles F. Richter19.

In cele ce urmeaza este prezentata o scurta descriere a diferitelor magnitudini care caracterizeaza marimea cutremurelor.

- Magnitudinea locala, ML20

- Magnitudinea undelor de suprafata, MS21

- Magnitudinea undelor de volum, mB22

- Magnitudinea Gutenberg-Richter, MG-R23

- Magnitudinea moment, MW24

- Alte tipuri de magnitudine25

19 http://science.enotes.com/earth-science/richter-charles-f 20 Cuvantul devine hiperlink (ml.html) 21 Cuvantul devine hiperlink (ms.html) 22 Cuvantul devine hiperlink (mb.html) 23 Cuvantul devine hiperlink (mgr.html) 24 Cuvantul devine hiperlink (mw.html) 25 Cuvantul devine hiperlink (m.html)

18

10. Magnitudinea locala ML (ml.html) Magnitudinea locala ML (Local magnitude), introdusa de Richter in 1935, este o

masura a amplitudinii undelor seismice inregistrate pe un seismometru orizontal cu torsiune tip Wood-Anderson. Ea este specifica seismelor din California, care sunt cutremure crustale (adancimea maxima circa 16km). Denumirea de magnitudine locala provine de la faptul ca definitia si relatia de calcul se pot aplica pentru cutremure care se produc la distante de pana la maxim 600km. Relatia de calcul a magnitudinii locale este:

ML = log A - log A0(Δ)

unde A0(Δ) este o functie de calibrare astfel aleasa incat un cutremur sa aiba magnitudinea ML = 0 daca la distanta epicentrala Δ = 100km amplitudinea maxima inregistrata este A = 1 mm.

Neajunsurile magnitudinii locale (pentru cutremure de suprafata, pentru distante limitate si pentru un tip specific de instrument) au condus la definirea unor noi tipuri de magnitudini. Magnitudinea locala ML a devenit cunoscuta de publicul larg ca magnitudinea Richter.

19

11. Magnitudinea undelor de suprafata MS (ms.html) Magnitudinea undelor de suprafata MS (Surface wave magnitude), a fost introdusa

de Gutenberg26 si Richter in 1936. Este o magnitudine definita pentru cutremure crustale si subcrustale (adancimea focarului pana la 70 km) si pentru distante teleseismice (15-130 grade).

Magnitudinea undelor de suprafata MS se calculeaza astfel:

MS = log A + 1.656 log Δ + 1.818

unde A este amplitudinea maxima a miscarii terenului masurata in microni pentru unde de suprafata cu o perioada intre 18 si 22sec, Δ este distanta epicentrala la care se afla seismometrul masurata in grade (360° reprezinta circumferinta Pamantului). Magnitudinea undelor de suprafata nu este dependenta de tipul de instrument. Ulterior au aparut diferite versiuni ale acestei relatii, de exemplu Vanek et al., 1962:

MS = log (A/T) + 1.66 log Δ + 3.30

unde T este perioada undelor de suprafata Rayleigh, relatie care nu mai fixeaza perioada undelor care trebuie utilizata.

26 http://www.agu.org/inside/awards/gutenberg.html

20

12. Magnitudinea undelor de volum mb (mb.html) Magnitudinea undelor de volum mB (Body wave magnitude), a fost introdusa de Gutenberg in 1945. Este definita pentru cutremure de adancime intermediara sau mare pentru care amplitudinea undelor de suprafata este prea mica pentru a permite o evaluare precisa a magnitudinii undelor de suprafata. Se aplica pentru distante teleseismice intre 16 si 100 grade.

B

Formula standard de calcul este de forma:

mB = log (A/T) + Q(Δ,h) B

unde A este amplitudinea undelor de volum P in microni, T este perioada undelor de volum P (cu perioade intre 4 si 20 sec) si Q(Δ,h) este o functie de corectie care tine cont de distanta epicentrala (in grade) si de adancimea focarului (in kilometri). Inregistrarile sunt obtinute cu seismografe cu banda lata.

Astazi se utilizeaza si instrumente cu banda ingusta, pe care se pot citi unde P cu o perioada de circa 1 sec. Forma curent intilnita a relatiei de determinare a magnitudinii undelor de volum in acest caz este:

mb = log (A/T) + 0.01Δ + 5.9 . Intre mB si mB b exista o diferenta fundamentala care provine din faptul ca ele

caracterizeaza portiuni diferite din spectrul sursei. Se poate spune ca magnitudinea mb caracterizeaza doar inceputul procesului de rupere.

21

13. Magnitudinea Gutenberg-Richter MG-R (mgr.html) Deoarece magnitudinile MS, mB si mB b caracterizeaza portiuni diferite din spectrul sursei (diferite unde cu diferite perioade), Gutenberg si Richter (1954) au incercat introducerea unei magnitudini “unice”. Aceasta noua magnitudine a fost introdusa cu ocazia intocmirii celui mai mare catalog mondial de cutremure in celebra lor lucrare “Seismicity of the Earth and Associated Phenomena”. Magnitudinea Gutenberg-Richter, notata cu MG-R, a fost introdusa de Gutenberg si Richter (1954). Pentru MG-R nu exista o procedura de determinare, ci una de atribuire. In mod simplificat se considera ca MG-R = Ms pentru cutremure de suprafata si MG-R = 1.1 mB - 0.6 pentru cutremure intermediare si adanci. Magnitudinea M

B

G-R nu s-a bucurat de o utilizare larga.

22

14. Magnitudinea moment MW (mw.html) Magnitudinea moment MW a fost introdusa de Hanks27 si Kanamori28 in 1979:

MW = 2/3 log M0 - 10.7

Cele mai mari magnitudini moment inregistrate sunt cele de la cutremurele din Chile

1960, MW=9.5 si Alaska 1964, MW=9.2. Trebuie mentionat ca seismele slabe nu genereaza suficienta energie ca sa permita determinarea momentului seismic (si implicit a MW).

27 http://quake.usgs.gov/program/directory/member.php?id=84 28 http://www.gps.caltech.edu/faculty/kanamori/kanamori.html#cv

23

15. Alte magnitudini (m.html)

Pentru situatiile in care seismografele prezinta defectiuni de functionare si amplitudinile inregistrate nu sunt complete, se poate folosi magnitudinea de durata MD, definita pe baza duratei inregistrarii, pentru distante intre 0 si 400km. In cazul cutremurelor istorice, pe baza hartilor de distributie a intensitatilor seismice, au fost propuse metode de stabilire a unei magnitudini echivalente ME. In Japonia se utilizeaza magnitudinea Japanese Meteorological Agency MJMA, apropiata de magnitudinea Gutenberg-Richter, calculata pentru unde cu o perioada de circa 3 sec.

24

16. Seismicitatea globului terestru (seisterra.html) Conform USGS, pe glob sunt detectate circa 500 000 de seisme. Dintre acestea circa 100000 sunt simtite de oameni, iar circa 100 produc avarii. In Tabelul 1 este prezentata o statistica intocmita de USGS ce indica numarul total de seisme pe glob, grupate in diferite intervale de magnitudine, incepand cu anul 2000 si pana in prezent (statistica pentru anul 2007 fiind incompleta).

Tabelul 1.

Numarul de seisme pe glob in perioada 2000-2007 Conform US Geological Survey National Earthquake Information Center

Magnitudine 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007*

8.0 to 9.9 1 1 0 1 2 1 1 2 7.0 to 7.9 14 15 13 14 14 10 10 2 6.0 to 6.9 158 126 130 140 141 141 132 56 5.0 to 5.9 1345 1243 1218 1203 1515 1697 1483 586 4.0 to 4.9 8045 8084 8584 8462 10888 13918 13069 3791 3.0 to 3.9 4784 6151 7005 7624 7932 9189 9953 2741 2.0 to 2.9 3758 4162 6419 7727 6316 4636 4016 1001 1.0 to 1.9 1026 944 1137 2506 1344 26 19 15 0.1 to 0.9 5 1 10 134 103 0 2 0

Fara magnitudine 3120 2938 2937 3608 2939 865 849 632

Total 22256 23534 27454 31419 31194 30483 29534 8826

Numarul de morti estimat 231 21357 1685 33819 284010 82364 6605 136 * estimare Numarul total de seisme aparent mai mare in ultimii ani se datoreaza doar cresterii numarului de instrumente care inregistreaza seisme pe glob, retelele seismice acoperind din ce in ce mai bine intreaga suprafata a globului terestru, iar caracteristicile acestor instrumente permit identificarea din ce in ce mai completa a evenimentelor de mica magnitudine, imperceptibile de catre om. Faptul ca nu exista o tendinta clara de crestere sau de descrestere a activitatii seismice pe glob este evidentiat de statistica numarului total anual de seisme puternice (magnitudine mai mare sau egala cu 7) pe glob (USGS). In total din 1900 pana in 2005 au avut loc 2061 de seisme puternice, in medie, pe an, avand loc pe glob circa 19 astfel de seisme.

25

Numarul total anual de seisme cu magnitudinea mai mare sau egala cu 7, pe glob (USGS), in perioada 1900-2002

1900 13 1930 13 1960 22 1990 18 1901 14 1931 26 1961 18 1991 16 1902 8 1932 13 1962 15 1992 13 1903 10 1933 14 1963 20 1993 12 1904 16 1934 22 1964 15 1994 13 1905 26 1935 24 1965 22 1995 20 1906 32 1936 21 1966 19 1996 15 1907 27 1937 22 1967 16 1997 16 1908 18 1938 26 1968 30 1998 12 1909 32 1939 21 1969 27 1999 18 1910 36 1940 23 1970 29 2000 15 1911 24 1941 24 1971 23 2001 16 1912 22 1942 27 1972 20 2002 13 1913 23 1943 41 1973 16 2003 15 1914 22 1944 31 1974 21 2004 16 1915 18 1945 27 1975 21 2005 11 1916 25 1946 35 1976 25 1917 21 1947 26 1977 16 1918 21 1948 28 1978 18 1919 14 1949 36 1979 15 1920 8 1950 39 1980 18 1921 11 1951 21 1981 14 1922 14 1952 17 1982 10 1923 23 1953 22 1983 15 1924 18 1954 17 1984 8 1925 17 1955 19 1985 15 1926 19 1956 15 1986 6 1927 20 1957 34 1987 11 1928 22 1958 10 1988 8 1929 19 1959 15 1989 7 In Tabelul 2 USGS indica valori medii ale numarului total de seisme ce au loc pe glob.

Magnitudine Numar mediu anual

≥ 8 1 ¹

7 - 7.9 17 ²

6 - 6.9 134 ²

5 - 5.9 1319 ²

4 - 4.9 13000 (estimat)

3 - 3.9 130000 (estimat)

2 - 2.9 1300000 (estimat)

¹ Utilizand date incepand cu 1900 ² Utilizand date incepand cu 1990

26

17. Cele mai mari cutremure inregistrate instrumental (max.html) Cel mai mare/puternic seism inregistrat instrumental pana acum pe glob a fost cel din Chile, 22 Mai 1960, cu o magnitudine moment de 9.5. Seismul a omorat 1655 de persoane in Chile si a ranit alte 3000. In total, in toate tarile afectate numarul mortilor atinge 5-6000, conform diferitelor surse. Doua milioane de persoane au ramas fara locuinte, iar pagubele materiale in Chile s-au ridicat la circa 550 milioane de dolari (valoare actualizata circa 4miliarde USD). Valuri de tsunami datorate cutremurului au atins pe coasta Chile inaltimea de 25m. Valuri cu o inaltime de circa 10m au provocat moartea a 61 de persoane si au produs pagube de 75 milioane de dolari in Hawai (la 10000km distanta!), si moartea a 138 persoane si pagube de 50 milioane de dolari in Japonia. Tot din cauza valurilor de tsunami, in Filipine 32 de persoane au murit sau au fost date disparute, iar pe coasta de vest a SUA valurile au atins 1.7m inaltime si au produs pagube de 500000 de dolari. Cele mai mari cutremure inregistrate instrumental, conform USGS29 sunt: 1. Chile 1960, Mw=9.5 2. Prince William Sound, Alaska 1964, Mw=9.2 3. Off the West Coast of Northern Sumatra 2004, Mw=9.1 4. Kamchatka 1952, Mw=9.0 5. Off the Coast of Ecuador 1906, Mw=8.8 6. Rat Islands, Alaska 1965, Mw=8.7 7. Northern Sumatra, Indonesia 2005, Mw=8.6 8. Andreanof Islands, Alaska 1957, Mw=8.6 9. Assam - Tibet 1950, Mw=8.6 10. Kuril Islands 1963, Mw=8.5 11. Banda Sea, Indonesia 1938, Mw=8.5 12. Kamchatka 1923, Mw=8.5

Figura 10 Distributia epicentrelor celor mai mari mari cutremure inregistrate, USGS

29 http://earthquake.usgs.gov/regional/world/10_largest_world.php

27

18. Elemente despre seismicitatea Romaniei (roseis.html)

Hazardul seismic din Romania este datorat sursei seismice subcrustale Vrancea si mai multor surse seismice de suprafata (Banat, Fagaras, Dobrogea, etc.). Sursa Vrancea este determinanta pentru hazardul seismic din circa doua treimi din teritoriul Romaniei, in timp ce sursele de suprafata contribuie mai mult la hazardul seismic local. La nivel European seismicitatea Romaniei poate fi caracterizata drept medie, dar avand particularitatea ca seismele cu focarul in sursa subcrustala Vrancea30 pot provoca distrugeri pe arii intinse incluzand si tarile invecinate. Cutremurele Vrancene au fost resimtite in Europa pe suprafete care au atins 2 milioane de km2. Dupa cum se poate observa din seismicitatea Europei, Figura 11, activitatea seismica in Romania este concentrata in cateva zone seismice distincte (Figura 12).

Figura 11 Seismicitatea Europei (1975-1995), USGS/NEIC

30 expresia devine hiperlink (vra.html)

28

Figura 12 Seismicitatea Romaniei, Geoscience Interactive Databases - Cornell

Univ./INSTOC In comparatie cu sursa Vrancea, celelalte zone seismice din Romania (Figura 11) prezinta o activitate redusa, mai activa in ultima perioada dovedindu-se zona Banatului. In aceasta zona au avut loc in ultimul deceniu cutremure de suprafata (adancimea focarelor h≅10 km) relativ puternice: pe 12 Iulie 1991 (magnitudinea undelor de suprafata Ms=5.7), 18 Iulie 1991 (Ms=5.6) si 2 Decembrie 1991 (Ms=5.6, 5 raniti, ~1000 imobile prabusite sau grav avariate, 4000 de persoane fara locuinta). Acceleratia maxima a miscarii terenului inregistrata a fost circa 13% din acceleratia gravitationala. Alte zone seismice crustale active sunt zonele Fagaras si Dobrogea. Cel mai puternic cutremur crustal din Romania este considerat a fi cel din 26 Oct. 1550, din zona Fagaras, intensitatea sa epicentrala I0 = 9 (scara MSK) corespunzand unei magnitudini MS=7.2 (Marza, 1995).

29

19. Sursa subcrustala Vrancea (vra.html)

Sursa seismica Vrancea “este o sursa remarcabila de seisme de adancime intermediara” (Gutenberg31 & Richter32, 1965). In celebra lucrare “Seismicity of the Earth and Associated Phenomena”, cei doi autori subliniaza similaritatea sursei Vrancea cu sursa Hindu Kush din Afganistan, prin localizarea intr-o zona clar delimitata si prin repetarea frecventa a cutremurelor cu adancimea focarului intre 100 si 150 km. Conform clasificarii facute de Gutenberg si Richter (inca de la editia din 1954), regiunea seismica Vrancea este incadrata in diviziunea B Arcul Alpin-Asiatic, diviziune care cumuleaza 22.1% din seismicitatea globului. Regiunea Vrancea a fost particularizata, ea fiind regiunea seismica nr. 51, Figura 13. In regiunea Vrancea, pe adancime, se pot delimita doua zone distincte: zona seismelor de suprafata sau crustale (h<60 km) si zona seismelor intermediare sau subcrustale (h =60÷170 km).

Vrancea

Figura 13. Regiunile seismice (Gutenberg & Richter, 1956 & 1965)

Cataloage ale cutremurelor ce au avut loc pe teritoriul Romaniei au fost elaborate de Radu 1970, 1974, 1980 si 1994 (manuscrise, publicate in Lungu et al., 1997) si de Constantinescu si Marza (1980). In 1997 o versiune bazata pe Catalogul Constantinescu-Marza a fost prezentata cu ocazia Primului Seminar International privind cutremurele din Vrancea, Bucuresti, Nov., (Oncescu et al., 1999), versiune care este constant adusa la zi pe pagina de internet a Institutului National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pamantului, INCDFP33, Magurele. 31 http://www.agu.org/inside/awards/gutenberg.html 32 http://www.cartage.org.lb/en/themes/biographies/MainBiographies/R/RichterC/1.html 33 www.infp.ro

30

Catalogul istoric34 (cu evenimente pana la 1900) evidentiaza in medie un seism major (intensitate seismica35I0 ≥ 9) in fiecare secol. Catalogul evenimentelor seismice din secolul 2036 contine cel mai puternic seism Vrancean ale carui caracteristici au fost stabilite pe baze instrumentale (10 Noiembrie 194037) si cel mai destructiv seism Vrancean (4 Martie 197738).

34 expresia devine hiperlink (ist.html) 35 expresia devine hiperlink (msk.html) 36 expresia devine hiperlink (20.html) 37 expresia devine hiperlink (10nov.html) 38 expresia devine hiperlink (4mar.html)

31

20. Catalogul Radu al cutremurelor istorice I0 ≥ 9 (Intensitatea MSK-64) – (ist.html) (informatii compilate si sintetizate de Lungu si Aldea, 2000) Nr.

Data Timp (GMT)

Intensitatea (max) Io

Magnitudine MG-R MS

Radu

h:m:s Radu altii Radu Altii

1 1196 Feb 13 07: (8) 8-9 9/CM (6.7) 7.2 7.3/CM 7.0/KS RT, R

2 1230 May 10 07: (8-9) 9+ 8.5/CM (6.9)7.4 7.1/CM 7.1/KS RT, R, N

3 1446 Oct 10 04: 8 8.5/CM

8-9/RT 6.7 7.3/CM 7.3/KS

6.9/RT

RT, R

4 1471 Aug 29 10-11: (8) 9 9/CM 8-9 KS (6.9) 7.4 7.3/CM 7.1/KS RT, R

5 1516 Nov 8 12: 9 9/CM 8/KS 7.2 6.8/KS RT, R

6 1620 Nov 8 13-14: (8-9)9 9/CM 8/KS (6.9)7.2 7.3/CM 6.5/KS RT

7 1679 Ian29 ? Aug 9 (8) 6 9/CM (6.7) 5.5 7.3/CM 6.8/KS RT

8 1681 Aug 18 (00)01: 9 8/CM (6.7)7.4 6.8/CM 6.8/KS RT

9 1738 May 31/Jun 11 10-11: (8-9) 9 9.5/CM (6.9)7.4 7.5/CM 7.0/KS RT, R

10 1802 Oct 26 10:55 9 10/CM 7.5 7.7/CM 7.4/KS R

11 1838 Jan 23 18:45 8 9/CM 6.7 7.3/CM 6.9/KS R

Observatii: MG-R - Magnitudinea Gutenberg-Richter MS - Magnitudinea undelor de suprafata

In Tabel sunt utilizate urmatoarele abrevieri pentru sursele de informatie: - R Cataloagele Radu, 1971, 1974 - RT Catalogul Radu, Torro, 1986 - CM Catalogul Constantinescu si Marza, 1980 - KS Catalogul Kondorskaya, Shebalin, 1977 - N Catalogul Niconov

32

21. Catalog al cutremurelor puternice din secolul 20, MG-R sau Ms ≥ 6.0 (20.html) (informatii compilate si sintetizate de Lungu si Aldea, 2000)

Magnitudinea Adancimea focarului h Nr. Data Lat. Long. km N° E° M M M Ms W G-R W

Radu Marza www.infp.ro Marza www.infp.ro Radu Lungu

1903 i 1 Sep 13 45.7 26.6 70 70 5.7 6.3 6.3 6.6

1904 i 2 Feb 6 45.7 26.6 75 75 6.3 6.6 5.7 -

1908 150 6.8 3 Oct 6 45.7 26.5 125 125 6.8 7.1 7.1

1912 80 4 Mai 25 45.7 27.2 90 90 6.4 6.7 6.0 6.3

1934 90 5 Mar 29 45.8 26.5 90 90 6.3 6.6 6.3 6.6

1939 115 5.3 6 Sep 5 45.9 26.7 120 120 6.1 6.2 -

1940 122 6.5 7 Oct 22 45.8 26.4 125 125 6.2 6.5 6.8

1940 133 7.4 8 Nov 10 45.8 26.7 135 150 7.4 7.7 7.7

1945 75 9 Sep 7 45.9 26.5 80 80 6.5 6.8 6.5 6.8

1945 80 10 Dec 9 45.7 26.8 80 80 6.2 6.5 6.0 6.3

1948 140 5.8 11 Mai 29 45.8 26.5 130 130 6.0 6.3 -

1977 109 12 Mar 4 45.34 26.30 - 94 7.2 7.4 7.2 7.5

1986 133 13 Aug 30 45.53 26.47 - 131 - 7.1 7.0 7.3

1990 91 14 Mai 30 45.82 26.90 - 91 - 6.9 6.7 7.0

1990 79 15 Mai 31 45.83 26.89 - 87 - 6.4 6.1 6.4

Observatii: MG-R - Magnitudinea Gutenberg-Richter MS - Magnitudinea undelor de suprafata MW - Magnitudinea moment. In cazul estimarii Magnitudinii moment de catre Lungu s-a folosit relatia:

MW ≅ MG-R + 0.3 pentru 6.0 ≤ MG-R ≤ 7.4 (Lungu, 1999).

33

22. Cutremurul din 10 Noiembrie 1940 (10nov.html)

Cutremurul s-a resimtit pe mai mult de 2 milioane de kilometri patrati. Miscarea terenului s-a simtit spre Est la Odesa, Cracovia, Poltava, Kiew si pana la Moscova, unde a si provocat unele distrugeri (intensitatea estimata V-VI). Spre Nord aria macroseismica s-a intins pana la Leningrad; spre Vest pana peste fluviul Tissa, iar spre SW si Sud, in Iugoslavia, in toata Bulgaria si mai departe pana la Istambul. In Romania au fost identificate doua zone de intensitate maxima: o regiune care se intinde intre Panciu si Focsani, spre Tecuci si Corod, pana la Beresti si o a doua regiune se intinde de la Campina la Bucuresti, in Campia Romana. Se considera ca in cele doua regiuni intensitatea seismului a depasit peste tot gradul VIII pe scara Mercalli-Sieberg, apropiindu-se mai mult de gradul IX pe care se pare ca l-a depasit la Campina, Focsani, Tecuci, Beresti si intr-un mare numar de sate din aceste regiuni, maximul gasindu-se la Panciu unde intensitatea estimata a fost X. In Vrancea totusi, intensitatea a fost mai mica, intre gradul VI si VII-VIII. In Bucuresti cea mai semnificativa distrugere a fost prabusirea completa a Blocului Carlton, cea mai inalta constructie din beton armat din Romania la acel moment (47 m inaltime, 12 etaje). Pana la 24 Noiembrie din daramaturile Carltonului au fost scosi 136 de morti. O mare parte dintre blocurile din beton armat inalte (peste 9 etaje) au suferit avarii importante: Belvedere pe strada Brezoianu 7, Wilson, Lengyel, Pherekide, Brosteni, Galasescu. In oras 183 de case erau amenintate cu surparea, cca 600 persoane urmand a fi evacuate; alte 402 cladiri au suferit mari stricaciuni. Primaria Bucurestiului a primit peste 2500 de cereri de asistenta la cladirile avariate. S-au inregistrat pagube mari la sute de cladiri: la Ateneul Roman, Teatrul National, Opera, pe tot parcursul Caii Victoriei, la Casa de Depuneri, Palatul Postei, Palatul Justitiei, in str.Lipscani biserica Popa Tatu s-a daramat; la Marele Stat major (str.Stirbei Voda) statuia generalului Cernat a sarit de pe soclu, in oras toate ceasurile publice s-au oprit.

34

23. Cutremurul din 4 Martie 1977 (4mar.html)

Conform Raportului Bancii Mondiale P-2240-RO, intocmit imediat (17 Mai 1978) dupa cutremurul din 4 Martie 1977, cel mai distrugator cutremur Vrancean din acest secol:

(i) Din totalul de 1578 victime, 1424 (90%) si-au pierdut viata in Bucuresti; (ii) Din totalul pagubelor materiale evaluate la 2.048 miliarde US$, in 1977

Bucurestiul a suferit pagube in valoare de 1,4 miliarde US$, (2/3 din totalul pagubelor materiale).

Altfel spus, in cazul unui cutremur Vrancean major, pe baza experientei cutremurului din 1977, peste 2/3 din riscul seismic al Romaniei este localizat in Capitala!

Acelasi Raport al Bancii Mondiale arata ca pagubele cumulate la fondul construit au reprezentat 1,42 miliarde US$, adica cca 70% din totalul pagubelor in 1977.

In centrul Capitalei in 1977 s-au prabusit 23 cladiri avand peste 7 etaje cu scheletul in

cadre din beton armat si cu zidarie de umplutura, toate construite inainte de cel de al doilea razboi mondial, intr-o vreme cand Romania nu avea norme de proiectare a constructiilor rezistente la cutremure si, cand chiar si in tari foarte avansate precum SUA si Japonia, nu se dispunea de ansamblul cunostintelor necesare realizarii unor asemenea constructii inalte de beton armat care sa reziste la cutremure de pamant puternice. De asemenea in Bucuresti s-au prabusit 5 cladiri construite inainte de razboi avand structura din zidarie portanta si 3-6 nivele precum si 3 cladiri noi, cu structura din beton armat construite dupa 1962.

35

24. Hazardul seismic. Elemente generale (haz.html) Hazardul natural reprezinta amenintarea cauzata de fenomene naturale potentiale care pot produce pierderi de vieti omenesti si pierderi economice si care pot avea consecinte negative asupra societatii. Hazardul se cuantifica prin probabilitatea ca anumiti parametri care caracterizeaza un fenomen sa fie depasiti intr-un amplasament dat si intr-un interval de timp dat. Hazardul nu se refera la consecintele fenomenului (distrugeri, victime, pierderi economice), el este cauza consecintelor. Consecintele/pierderile sunt cuantificate prin risc. Riscul exprima posibilitatea de a avea pierderi de vieti omenesti si economice. Riscul se cuantifica prin probabilitatea ca intr-un amplasament dat si intr-un interval de timp dat, pierderile sa depaseasca un anumit nivel. Adeseori termenul de hazard este intrebuintat eronat. Un exemplu des intalnit este expresia de “reducere a hazardului”. Hazardul nu poate fi redus, el exista independent de vointa omului, dar consecintele lui (riscul) pot fi reduse. Hazardul seismic descrie amenintarea potentiala datorata fenomenelor care apar odata cu producerea unui cutremur. Hazardul seismic este de doua tipuri: primar si secundar (indus). Hazardul seismic primar include: (i) miscarea terenului, (ii) faliile de rupere de suprafata si (iii) deformatiile tectonice ale suprafetei terenului. Hazardul seismic secundar (indus) include fenomene provocate de hazardul primar: (i) lichefierea terenului, (ii) alunecarile de teren, (iii) tasarea sau prabusirea unor portiuni de teren, (iv) avalanse de zapada sau gheata si (iv) tsunamis (valuri uriase in oceane si mari) si seiches (miscarea puternica a apei in lacuri). Analizele de hazard seismic au ca scop estimarea cantitativa a parametrilor miscarii seismice intr-un amplasament dat.

Miscarea terenului intr-un amplasament dat contine efectul mai multor factori: 39 - magnitudine, continut de frecvente; (i) Factori de sursa

(ii) Factori de pozitie - distanta fata de sursa, directivitate; 40(iii) Factori de amplasament - geologie, topografie.

39 Cuvantul devine hiperlink (sursa.html) 40 Cuvantul devine hiperlink (esg.html)

36

25. Efectele conditiilor locale de amplasament asupra miscarii terenului (esg.html) Efectele conditiilor locale de amplasament descriu caracteristica fiecarui amplasament de a raspunde diferit in timpul unui cutremur. Analiza din punct de vedere ingineresc a raspunsului terenului intr-un amplasament in timpul unui cutremur trebuie sa urmareasca urmatoarele aspecte:

- Modificarea semnalului seismic din cauza factorilor geometrici (topografie, structura geologica) si factorilor mecanici (variatia proprietatilor terenului); vibratia este mai lunga, modificari ale continutului de frecvente, amplificarea/dezamplificarea parametrilor miscarii, etc.;

- Modificarea proprietatilor terenului (presiune interstitiala sporita, rezistenta mai mare sau mai mica, densitate sporita, lichefiere, tasari, etc.);

- Probabilitatea sporita a “macro” miscarilor terenului (alunecari de teren, cedari ale terenului, caderi de roci, etc.). Variabilitatea raspunsului de la un amplasament la altul este data de (i) caracteristicile terenului in amplasament, (ii) topografia amplasamentului si geometria straturilor de teren si (iii) pozitia amplasamentului in raport cu ruperea la sursa. Primele doua cauze sunt preponderente in majoritatea situatiilor, a treia fiind semnificativa in zona epicentrala. Exista bineinteles si multe situatii in care topografia si dispunerea straturilor sunt asemanatoare si atunci proprietatile terenului joaca un rol predominant. Determinarea caracteristicilor miscarii terenului in functie de conditiile locale de amplasament este o sarcina dificila datorita diversitatii materialelor geologice si a iregularitatii dispunerii acestor materiale.

Studiile pentru caracterizarea seismică a condiţiilor de teren în amplasament trebuie să conţină profilul vitezelor undelor seismice. Testele geofizice de tip downhole sunt necesare pentru modelarea teoretică a propagării undelor în amplasament şi estimarea efectelor condiţiilor locale de amplasament.

41Mişcările ciclice sau repetate cauzate de forţele seismice, de echipamente, maşini etc. pot provoca o reducere a capacităţii portante prin reducerea rezistenţei terenului de fundare. Mişcarea terenului în timpul unui cutremur şi distrugerile asociate acesteia sunt puternic influenţate de condiţiile locale de amplasament. Proprietăţile materialelor care alcătuiesc terenul de fundare se pot determina prin încercări in situ şi în laborator42, suplimentate, după cum este cazul, de experienţă, relaţii empirice şi date publicate pentru materiale (tipuri de pământuri) similare. Pentru evaluarea condiţiilor de fundare a terenului se utilizeaza diferite metode de determinare a parametrilor dinamici43. Precizarea condiţiilor locale de teren într-un amplasament specificat presupune determinarea atât a structurii pachetului de straturi de teren din subsolul amplasamentului cât şi a proprietăţilor dinamice ale acestuia: viteza undelor transversale şi longitudinale în straturile componente ale pachetului, modulul de elasticitate, coeficientul lui Poisson, etc. 41 expresia devine hiperlink (act.html) 42 expresia devine hiperlink (lab.html) 43 expresia devine hiperlink (met.html)

37

26. Tipuri de acţiuni dinamice ce pot acţiona asupra terenului de fundare (act.html)

Tipul acţiunii/Fenomen Număr de cicluri Durata încărcării Tipul efectului Căderea bombelor sau exploziile 1 10-3 – 10-2 secunde Puls sau şoc

Seism 10 – 20 cu amplitudini diferite

0.02 – 1 secunde (durata unui puls este între 0.1 şi 3

secunde) Baterea piloţilor, vibro - compactarea 100 – 1000 Frecvenţa de comandă

10 – 60 Hz Fundaţii de maşini (pentru compresoare,

generatoare electrice) 104 - 105 Frecvenţa de comandă

10 – 60 Hz Parcări auto, valurile de apă, ecartamentul

căii ferate Foarte mare 0.1s ÷ câteva secunde Oboseala

38

27. Metode de determinare a parametrilor dinamici ai terenurilor/materialelor (met.html)

Caracteristici de deformatie Rezistenţa

METODA Nivel de deformaţie

Modul de deformaţie

longitudinal,

Modul de deformaţie transversal,

Coeficientul

Poisson, Factorul de amortizare,

Rezistenţa la forfecare dinamică E G h ν

Test triaxial ciclic 5*10-4 -1- 10Test de forfecare ciclică 10-4 - 10-4

Test cu impuls ultrasonic Foarte mic Coloană rezonantă 10-6 - 10-4

Teste de laborator

Forfecare torsională 10-4 -2- 10Supraveghere seismică Refracţie, Reflexie, Crosshole, Downhole, Metoda undelor se suprafaţă

Încercări

in situ

Resonant footing Presiometru ciclic SPT

: Proprietăţile sunt determinate direct : Proprietăţile sunt determinate indirect : Proprietăţile sunt estimate pe baza mai multor experimente

39

28. Echipament de laborator pentru încercări triaxiale (lab.html)

Testele de laborator sunt utilizate pentru a confirma şi/sau a suplimenta rezultatele încercărilor realizate pe teren. Deasemenea, măsurătorile realizate în laborator pot fi necesare pentru stabilirea valorilor amortizării şi a modulelor de deformaţie (transversal, longitudinal) la deformaţii mai mari decât cele la care se realizează încercările în teren sau pentru a măsura proprietăţile materialelor care nu există în teren (geomateriale, terenuri ce vor fi compactate). Aparatul pentru testele de compresiune triaxială ciclică are în componenţa sa o cameră de presiune triaxială, un dispozitiv de control/furnizare a presiunii din celula şi contrapresiunii (back pressure), un dispozitiv de compresiune axială, un sistem pentru măsurarea încărcării axiale, două sisteme de măsurare a deformaţiei axiale, un sistem de monitorizare a volumului de apa şi un sistem de înregistrare a datelor. Încercarea în aparatul triaxial ciclic (dinamic) constă în amplasarea unei epruvete cilindrice pe stativul celulei triaxiale ce va fi supusă unei presiuni radiale şi unei forţe axiale verticale de tip sinusoidal aplicate cu ajutorul unui piston (air actuator) acţionat pneumatic. Eforturile şi deformaţiile măsurate în timpul testului sunt utilizate pentru determinarea modulului de deformaţie şi a coeficientului de amortizare.

Aparat triaxial ciclic, Model DTC-367

Diferenţa dintre încercările de tip static şi cele de tip dinamic/ciclice constă în modul de aplicare şi mai precis în timpul de încărcare (viteza de încărcare sau viteza de deformaţie). Dacă aplicarea forţei durează mai mult de 0.1 secunde atunci încercarea este de tip „static”. Timpul de încarcare se defineşte ca ¼ din durata la care forţa aplicată este reciprocă.

40

Tabel. Tipuri de încercări ce pot fi realizate Încercare Test Tip de teren analizat

Test triaxial neconsolidat nedrenat (UU Test) Test triaxial consolidat nedrenat (CU Test)

STATICĂ Test triaxial consolidat nedrenat cu măsurarea presiunii apei din pori (

Nisipuri, Argile CU Test)

Test triaxial consolidat drenat (CD Test) Test triaxial ciclic nedrenat (lichefiere)

CICLICĂ Nisipuri, Argile Test triaxial ciclic pentru determinarea proprietăţilor de deformaţie ale terenului

Cu ajutorul echipamentului triaxial ciclic se pot simula diferite tipuri de încărcări: 1. Evaluarea rezistenţei solului supus la explozie Testele de încărcare ciclică se pot efectua modificând viteza de încărcare. Testele de încarcare convenţională statică folosesc o viteză de încărcare pentru a rupe proba în câteva minute. Testul încărcării rapide conduce în mai puţin de câteva secunde la rupere şi este considerat ca cel mai rapid test. 2. Evaluarea rezistenţei pământului în timpul cutremurelor Faza iniţială de încărcare reprezintă starea de efort anterioară cutremurului care există în pământ iar încărcarea ciclică urmează stării de eforturi iniţiale. Faza de încărcare ciclică este considerată identică cu efortul ciclic de forfecare în timpul cutremurelor. 3. Analiza post-stabilităţii barajelor şi taluzurilor Încărcarea ciclică monotonă este efectuată pentru investigarea efectului deteriorării rezistenţei şi rigidităţii pământurilor datorate mişcării seismice. Valorile iniţiale ale proprietăţilor statice sunt modificate datorită efectului dinamic. 4. Deformaţia statică a pământului supus vibraţiilor Creşterea monotonă a încărcării ciclice este efectuată pentru a studia modulul de deformaţie al geomaterialelor.

41

29. Codurile pentru proiectarea antiseismica in Romania (1941-2000) (cod.html)

(i) Instructiuni provizorii pentru prevenirea deteriorarii constructiilor din cauza cutremurelor si pentru refacerea celor degradate aprobate prin Decizia nr. 84351 din 30 decembrie 1941 data de Ministerul Lucrarilor Publice si Comunicatiilor, 9p.

(ii) Instructiuni pentru prevenirea deteriorarii constructiilor din cauza cutremurelor,

aprobate prin Decizia nr.60173 din 19 mai 1945 a Ministerului Comunicatiilor si Lucrarilor Publice pe baza avizului Consiliului Tehnic Superior din Jurnalul nr.7/1945, publicate in Monitorul Oficial nr. 120 din 30 mai 1945, 10 p.

(iii) STAS 2923-58 (neaprobat) Prescriptii generale de proiectare in regiuni seismice.

Sarcini seismice. Comisia de Standardizare R.P.R., 31 Aug.1958, Vol.1-132 p., Vol.2-97 p. (iv) Normativ conditionat pentru proiectarea constructiilor civile si industriale din

regiuni seismice P.13 - 63, aprobat de Comitetul de Stat pentru Constructii, Arhitectura si Sistematizare cu Ordinul nr.306 din 18 iulie 1963, 39 p.

(v) Normativ pentru proiectarea constructiilor civile si industriale din regiuni

seismice P.13 - 70, aprobat prin Ordinul nr. 362/N din 31 decembrie 1970, Ministerul Constructiilor Industriale si Comitetul de Stat pentru Economia si Administratia Locala, 63 p.

(vi) Normativ privind proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-

culturale, agozootehnice si industriale P.100 - 78, aprobat prin Ordinul nr.23/IX/ din 15 iunie 1978 al Guvernului si Consiliului de coordonare a activitatii de investitii, 57 p.

(vii) Normativ privind proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-

culturale, agozootehnice si industriale P.100 - 81, aprobat prin Decizia nr.83 din 21 iulie 1981 a Biroului executiv al Consiliului stiintific al Institutului de cercetare, proiectare si directivare in constructii, 72 p.

(viii) Normativ privind proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-

culturale, agozootehnice si industriale P.100 - 91, aprobat aprobat prin Ordinul nr.3/N din 1 aprilie 1991, Ministerul Lucrarilor Publice si Amenajarii Teritoriului - DCLP, 152 p.

(ix) Normativ privind proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-

culturale, agozootehnice si industriale P.100 - 92, aprobat prin Ordinul nr.3/N din 14aprilie 1992, Ministerul Lucrarilor Publice si Amenajarii Teritoriului, 151 p.

(x) Completarea si modificarea capitolelor 11 si 12 din “Normativul privind

proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-culturale, agozootehnice si industriale” P.100 - 92, aprobate prin Ordinul nr.71/N din 7 octombrie 1996, Ministerul Lucrarilor Publice si Amenajarii Teritoriului, 50 p.

(xi) Cod de proiectare seismicã - Partea I - Prevederi de proiectare pentru clãdiri",

indicativ P 100-1/2006, aprobate prin Ordinul nr.1711 din 19 septembrie 2006, Ministerul Transporturilor, Construcţiilor şi Turismului, publicat in Monitorul Oficial Partea I si I bis nr. 803/25.09.2006

42

30. Standarde de macrozonare seismica adoptate in perioada 1952-1993 (stand.html)

44(i) STAS 2923-52 Macrozonarea teritoriului R.S.Romania, Oficiul de Stat pentru Standardizare, OSS, Bucuresti, 1952

45(ii) STAS 2923-63 , Macrozonarea teritoriului R.S.Romania, Oficiul de Stat

pentru Standardizare, OSS, Bucuresti, 1963. (iii) Decretul 66/1977 al Guvernului Romaniei, 1977

46 (iv) STAS 11100/1-77 , Macrozonarea seismica a teritoriului Romaniei, Institutul Roman de Standardizare, IRS, Bucuresti, 1978

47 (v) STAS 11100/1-91 si STAS 11100/1-93 , Macrozonarea teritoriului Romaniei, Institutul Roman de Standardizare, IRS, Bucuresti, 1991 si 1994. Conform STAS 3684-71 intensitatea seismica in Romania este intensitatea MSK-64.

44 expresia devine hiperlink (52.html) 45 expresia devine hiperlink (63.html) 46 expresia devine hiperlink (77.html) 47 expresia devine hiperlink (93.html)

43

31. Harta de zonarea intensitatii seismice din anul 1952 (52.html)

44

32. Harta de zonarea intensitatii seismice din anul 1963 (63.html)

45

33. Harta de zonarea intensitatii seismice din anul 1977 (77.html)

46

34. Harta de zonarea intensitatii seismice din anul 1993 (93.html)

47

35. Vulnerabilitate si risc sesimic (vul.html)

Vulnerabilitatea seismica reprezinta, in principiu, susceptibilitatea unor elemente (constructii individuale) expuse de a fi afectate defavorabil de incidenta actiunii seismice. Vulnerabilitatea seismica este cuantificata prin gradul de avariere al unui element sau al unui ansamblu de asemenea elemente supus actiunii seismice. Vulnerabilitatea seismica este o caracteristica intrinseca a elementelor expuse actiunii seismice. Experienta acumulata evidentiaza caracterul aleator al vulnerabilitatii seismice, aspect reliefat si de faptul ca doua constructii identice ca proiect, supuse unei actiuni seismice de intensitate egala, pot fi afectate diferit. Constructiile supuse actiunilor seismice puternice pot fi afectate in diferite moduri, inclusiv prin aparitia in zone diferite a avariilor (aparente sau ascunse). Avariile provocate de cutremur vor depinde de intensitatea actiunii seismice si de performantele structurale ale constructiei. Avariile reprezinta efectele defavorabile ale evenimentelor seismice asupra starii fizice ale unei constructii. Riscul seismic este exprimat prin avariile/pierderile asteptate pe o durata de timp considerata. Riscul seismic este cuantificat prin numarul asteptat de victime umane, avarii produse bunurilor materiale, pierderi economice produse de avarii si de intreruperea activitatilor economice. Analizele de risc recunosc imposibilitatea de predictie determinista a evenimentelor seismice utilizate ca scenariu seismic pentru calcule, a vulnerabilitatii elementelor supuse riscului si a efectelelor in lant ce apar ca o consecinta a avariilor produse de cutremur. Riscul seismic este determinat si de performantele structurale ale constructiei.

48

36. Obiective de performanta seismica (perform.html)

Performanta seismica a constructiei este legata nemijlocit de amploarea avariilor acesteia si este data de performantele elementelor structurale si nestructurale. Nivelurile de performanta ale constructiei sunt descrise prin amploarea avariilor seismice structurale si nestructurale asteptate. Aceasta descriere urmareste sa ajute expertul tehnic/inginerul proiectant si proprietarul constructiei sa aleaga obiectivele de performanta pe care aceasta trebuie sa le satisfaca. Performanta seismica a unei constructii se poate descrie calitativ în functie de siguranta oferita ocupantilor/utilizatorilor acesteia pe durata si dupa evenimentul seismic, de costul si dificultatea masurilor de reabilitare seismica, de durata de timp în care constructia este scoasa eventual din functiune pentru a efectua lucrarile de reabilitare, de impactul economic, arhitectural sau istoric asupra comunitatii. Obiectivul de performanta este determinat de nivelul de performanta structurala si nestructurala al constructiei pentru un anumit nivel de hazard seismic. Nivelul de hazard seismic este caracterizat de perioada medie de revenire a valorii de vârf a acceleratiei orizontale a terenului (sau de probabilitatea de depasire in 50 de ani a valorii de vârf a acceleratiei terenului). Nivelurile de performanta ale constructiei descriu performanta seismica asteptata a acesteia prin amploarea degradarilor, a pierderilor economice si a întreruperii functiunii acesteia. Obiectivul de performanta se obtine din asocierea nivelului de performanta al constructiei cu nivelul de hazard seismic. Asocierea nivelului de performanta al constructiei cu un anumit nivel de hazard seismic se face in functie de clasa de importanta si de expunere la cutremur din care face parte constructia.

Nivelul de performanta al

constructiei

Definirea Obiectivului de performanta

Obiectiv de performanta

OP Nivelul

hazardului seismic

49

37. Situri web propuse pentru vizionare

HTTP://NEES.UCSD.EDU/ HTTP://WWW.NEES.ORG/ George E. Brown, Jr. Network for Earthquake Engineering Simulation (NEES) HTTP://WWW.EERI.ORG

50

38. Structura pentru website sursa.html focar.html waves.html mare.html intens.html msk.html record.html exemplu.html magnit.html ml.html ms.html mb.html mgr.html mw.html m.html seisterra.html max.html roseis.html

vra.html msk.html ist.html 20.html

10nov.html 4mar.html haz.html

esg.html act.html met.html lab.html

cod.html stand.html

52.html 63.html 77.html 93.html

vul.html perform.html

51

39. Bibliografie Aldea, A., Arion, C., Ciutina, A., Cornea, T., Dinu, F., Fulop, L., Grecea, D., Stratan, A., Vacareanu, R. –

Coordonatori: Dubina, D., Lungu, D. 2003. “Constructii amplasate in zone cu miscari seismice puternice”, Editura Orizonturi Universitare, Timisoara, 479p.

Aldea, A., 2002. “Evaluarea hazardului seismic din sursa Vrancea in conditiile de teren specifice teritoriului Romaniei”. Teza de Doctorat, UTCB, Bucuresti, 256p.

Arion, C., 2003. “Zonarea seismica pentru conditii de teren si sursele seismice specifice Romaniei”. Teza de Doctorat, UTCB, Bucuresti, 181p.

Constantinescu L., Enescu D., 1985. The Vrancea earthquakes. Editura Academiei R.S. Romania, 230 p. Constantinescu L., Marza V.I., 1980. A computer-compiled and computer-oriented catalogue of Romania’s

earthquakes during a millennium. Revue Roumaine de Géologie, Géophysique et Géographie. Tome 24, No2, Editura Academiei R.S.Romania, p.193-206.

Gutenberg, B., Richter, C.F., 1954. Seismicity of the Earth and associated phenomena, Facsimile of the Edition of 1954, Hafner Publishing Company, 1965, 130p.

Lungu D., Aldea A., Arion C., Cornea T., 2000. City of Bucharest Seismic Profile: from Hazard Estimation to Risk Management, Hazard and Countermeasures for Existing Fragile Buildings, Editors: Lungu D. & Saito T., Independent Film, Bucharest Romania, 315p.

Lungu, D., Aldea, A., Demetriu, S., Arion, C., 2000. Evaluarea riscului seismic pentru fondul construit din Bucuresti, Buletinul AICPS, No 2. p.14- 36.

Lungu, D., Aldea, A., Zaicenco, A., Cornea, T., 1999. Hazardul seismic din sursa subcrustrala Vrancea. Macrozonare si microzonare seismica. Conferinta: Siguranta constructiilor in conditiile de teren si seismicitate specifice Romaniei si Republicii Moldova, 27-28 Octombrie 1999 Chisinau, Edit. UTCB p1- 24.

Lungu D., Aldea A., Cornea T., 1999. Hazardul seismic in Bucuresti, Buletinul AICR No 39-40 p18-31. Lungu D., Demetriu S., Aldea A., 1997. Structura fondului construit in Bucuresti si evolutia nivelului sigurantei

in codurile de proiectare a constructiilor rezistente la cutremur, din perioada 1941-1997. Prima Conferinta Nationala de Inginerie Seismica, Bucuresti, 17-18 Septembrie, Edit.UTCB, Vol.1, p.193-204

Lungu D., Cornea T., Aldea A., Zaicenco A., 1997. Basic representation of seismic action. In: Design of structures in seismic zones: Eurocode 8 - Worked examples. TEMPUS PHARE CM Project 01198: Implementing of structural Eurocodes in Romanian civil engineering standards. Edited by D.Lungu, F.Mazzolani and S.Savidis. Bridgeman Ltd., Timisoara, p.1-60.

Marza V., 1995. Romania’s seismicity file: 1. Pre-instrumental data. Special publications of the Geological Society of Greece, 1996.

Radu C. manuscripts, 1994. Catalogues of earthquakes occurred on Romanian territory during the periods 984-1990 and 1901-1994.

Radu C., Polonic G., 1982. Seismicity of Romanian territory with special reference to Vrancea region. In: The March 4, 1977 earthquake in Romania, Editura Academiei R.S.Romania, p.75-136.

Radu, C., 1994. The revised and completed catalogue of historical earthquakes occurred in Romania before 1801. European Seismological Commission, XXIV General Assembly, Sept 19-24, Athens, Greece, Proceedings (and enlarged manuscript).

***Vrancea Earthquakes. Tectonics, Hazard and Risk Mitigation, 1999. Contributions from the First International Workshop on Vrancea Earthquakes, Bucharest, Romania, Nov.1-4, 1997, Wenzel, F., Lungu, D., Editors, Kluwer Academic Publishers, 374 p.

+ websituri indicate in text

52

EXTRAS - - -98

Scara MSK-64

Clasificarea avariilor

Scara EMS-98 Scara EMS-98

ioare ale

Categoria 2: avarii moderate

Categoria 3: avarii importante

frontoane).

Categoria 4: Distrugeri

a

1. - –

contractului nr. 19/2001: “ Gh –

-

- INCERC –

Indicatorii de descriere a compozitiei spectrale (de frecventa) a miscarilor seismice inregistrate sunt:

I. Deterministici – perioade de control ale spectrelor elastice de raspuns II. Probabilistici – frecvente fractil, indicatori latime de banda de frecvente

I. Indicatori deterministici: Principalii indicatori deterministici ai compozitiei spectrale a miscarilor seismice inregistrate sunt perioadele de control (colt) ale spectrelor de raspuns. Perioadele de (control) colt ale spectrelor de raspuns sunt definite dupa cum urmeaza:

TC =max

max

C SASV

2EPAEPV2

f1 ππ ≥= (1)

TD =max

max

D SVSD

2EPVEPD2

f1 ππ ≥= (2)

Cea mai semnificativa si importanta perioada de colt (control) este perioada TC,

reprezentand idealizat granita dintre domeniul de ordonate maxime in spectrul de acceleratii absolute si domeniul de ordonate maxime in spectrul de viteze relative.

Perioada TD, reprezenta idealizat granita dintre domeniul de ordonate maxime in spectrul de viteze relative si domeniul de ordonate maxime in spectrul de deplasari relative. Acceleratia de varf efectiva, EPA si viteza de varf efectiva, EPV sunt marimi alternative acceleratiei de varf a terenului, PGA si vitezei de varf a terenului, PGV. Ele au fost introduse prima data in prescriptiile de proiectare ATC 3-06 (1978) de catre Applied Technology Council, dupa studiile lui Newmark si Hall. Definitiile marimilor EPA si EPV, invariante fata de continutul de frecvente al miscarilor seismice se obtin prin medierea spectrelor SA si respectiv SV pe un interval de perioade cu latimea de referinta de 0.4 s, pozitionat pe axa perioadelor acolo unde se realizeaza maximul valorilor spectrale mediate: EPA = (SAmediat pe 0.4s)max / 2.5 EPV = (SVmediat pe 0.4s)max / 2.5 (3)

Procedeul medierii mobile (ferestrei alunecatoare) pentru calculul marimilor EPA si

EPV a fost propus pentru prima data de Lungu si Cornea in 1997. Aplicarea definitiilor (1) pentru doua dintre cele mai puternice miscari seismice inregistrate in zona Bucurestiului este ilustrata in Fig.1.

1

0100200300400500600700800

0 1 2 3T , s

SA, c

m/s2

1.05 1.45

EPA =236.7 cm/s2

mean SA =591.75 cm/s2

0100200300400500600700800

0 1 2 3T , s

SA, c

m/s2

EPA =197.0 cm/s2

0.18 0.58

mean SA =492.5 cm/s2

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3T , s

SV, c

m/s

1.55 1.95

EPV =52.0 cm/s

mean SV =130 cm/s

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3T , s

SV, c

m/s

EPV =21.0 cm/s

1.4 1.8

mean SV =52.5 cm/s

Martie 4, 1977. Statia INCERC, Est

Bucuresti NS comp: PGA=194.9 cm/s2Aug 30, 1986. Statia Otopeni, Nord

Bucuresti EW comp: PGA = 220 cm/s2

Figura 1. Definitiile EPA & EPV folosind procedeul medierii mobile (Lungu et al., 1997) Spectre de raspuns pentru Romania

Accelerogramele inregistrate din sursa Vrancea in 1977, 1986 si 1990 au fost grupate in seturi de miscari reprezentand clase de compozitie spectrala stabilite pe baza valorilor TC ale spectrelor de raspuns. Fiecare set este constituit din 7-20 miscari si are valorile PGA, in general, peste 0.1g. Din spectrele individuale de raspuns (amortizare ξ=5%) s-au calculat spectre avand 0.1 si 0.5 probabilitate de depasire (in modelul log-normal). Spectrele de raspuns specifice conditiilor (extreme) de teren moale din Bucuresti sunt obtinute dintr-un set de accelerograme cu banda ingusta de frecvente si perioada predominanta lunga (avand perioada de colt TC≥1.0-1.2s), Fig.2. Spectrele de raspuns specifice conditiilor de teren din Moldova (si Republica Moldova) sunt obtinute dintr-un set de 20 accelerograme cu banda lata si intermediara de frecvente (avand perioadele de colt TC<0.6s), Fig.3.

Spectrul elastic pentru cea mai puternica miscare seismica din sursa Vrancea inregistrata in Bucuresti la statia seismica INCERC pe 4 Martie 1977, avand PGA=194.9cm/s2 si perioada predominanta Tp=1.6s este ilustrat distinct in Fig.2.

Spectrul elastic pentru cea mai puternica miscare seismica din sursa Vrancea

inregistrata in Moldova, in Focsani la statia seismica INFP pe 30 Aug 1986, avand PGA=297.1cm/s2 este ilustrat distinct in Fig.3.

2

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Perioada T , s

SA n

orm

aliz

at

3.0

4 Martie 1977, comp. NSPGA=1.95m/s 2

T C =1.5

T C =1.6 T D =2.0

4.8/T

9.6/T2

3.75/T

7.5/T2

Bucuresti7 comp. orizontale

teren moale

0.1 0.5 probabilitate de depasire

2.5

Figura 2. Spectre de raspuns elastic pentru conditiile de teren din Bucuresti (ξ=0.05)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Perioada T , s

SA n

orm

aliz

at 0.1 probabilitate de depasire0.5

T C =0.5

T C =0.6

T D =3

1.92/T

5.76/T2

1.25/T

3.75/T2

Moldova & Republica Moldova20 comp. orizontale

teren tare

30 Aug. 1986, Focsani, comp.EWPGA=2.97 m/s 2

3.2

2.5

Figura 3. Spectre de raspuns elastic pentru conditiile de teren din Moldova (ξ=0.05)

3

β(T) - Este spectrul normalizat de răspuns elastic ale acceleraţiilor absolute al sistemului cu 1GLD, de perioada T si cu fracţiunea din amortizarea critică ξ, obtinut prin impartirea SA la PGA.

Spectrul de răspuns elastic al acceleraţiilor absolute pentru componentele orizontale ale mişcării terenului în amplasament, Se(T) (în m/s2), este definit astfel:

( )Ta)T(S ge β= (4)

unde valoarea ag este în m/s2, iar ( )Tβ este spectrul normalizat de răspuns elastic al acceleraţiilor absolute.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Perioada T , s

T D =2

8/T 2

4/T

β 0 =2.5

T B =0.32

ξ =0,05

β (T

)

T C =1.6s

Figura 4. Spectru normalizat de răspuns elastic ale acceleraţiilor absolute pentru componentele orizontale ale mişcării terenului, caracterizat prin perioada de control (colţ) TC = 1,6s

Spectrele normalizate de răspuns elastic ale acceleraţiilor absolute pentru componentele orizontale ale mişcării terenului, β(T), pentru valoarea convenţională a fracţiunii din amortizarea critică ξ=0,05 şi în funcţie de perioadele de control (colţ) TB, TB C şi TD sunt date de următoarele relaţii:

0≤T≤ TB ( ) T

T1 1(T)

B

0 −+=

ββ (5)

TB<T≤ TB C β (Τ) = β0 (6)

TC<T≤ TD T

T(T) C0ββ = (7)

T> TD 20T

TT(T) DCββ = (8)

unde: β0 factorul de amplificare dinamică maximă a acceleraţiei orizontale a terenului de către

structură, a cărui valoare este β0 =2,5; T perioada de vibraţie a unei structuri cu un grad de libertate dinamică şi cu răspuns elastic. TB şi TB C sunt limitele domeniului de perioade în care acceleraţia spectrală are valorile maxime şi este modelată simplificat printr-un palier de valoare constantă.

4

Perioada de control (colţ) TB este exprimată simplificat în funcţie de TB C astfel: TBB = 0,2TC. Perioada de control (colţ) TD a spectrului de răspuns reprezintă graniţa dintre zona (palierul) de valori maxime în spectrul de viteze relative şi zona (palierul) de valori maxime în spectrul de deplasări relative.

II. Indicatori probabilistici – frecvente fractil, indicatori latime de banda de frecvente Descriptorii stochastici ai continutului de frecvente al accelerogramelor sunt:

(i) Frecventele fractil f10, f50 si f90 (Kennedy si Shinozuka), la stinga carora se cumuleaza 10%, 50% si 90% din puterea totala de sub densitatea spectrala de putere (PSD) definite astfel:

∫ =10

0

10.0)(n

dffG ∫ (9) =50

0

50.0)(n

dffG ∫ =90

0

90.0)(n

dffG

unde G(f) este densitatea spectrala de putere unilaterala normalizata (de arie unitara) a accelerogramei modelata ca fiind stationara pe durata fazei puternice a miscarii;

(ii) Indicatorii adimensionali ai latimii benzii de frecvente, ε (Cartwright si Longuet - Higgins) si q (Vanmarcke):

40

221λλ

λε

⋅−= ; 0 ≤ ε ≤ 1 (10)

20

211λλ

λ⋅

−=q ; 0 < q ≤ 1 (11)

unde momentul spectral de ordinul i ( i=1,2,... ) este:

( ) ωωωλ dGii ∫∞

=0

(12)

(iii) Frecventa ce corespunde varfului densitatii spectrale de putere, reprezentand in

unele cazuri frecventa predominanta a vibratiilor terenului, fP=1/TP; de exemplu, pentru componenta NS inregistrata in 4 Martie 1977, pe amplasamentul INCERC : Tp=1.6 s.

Exemple de densitati spectrale de putere, Figura 5: (i) Miscarile cu cea mai ingusta banda de frecvente inregistrate in Romania, in Estul

Bucurestiului, in Sos Pantelimon, la statia seismica INCERC in 1977 si 1986; (ii) Miscarile cu cea mai lata banda de frecvente inregistrate in Romania, la statia

INFP Carcaliu, in Dobrogea, in 1986 si 1990; (iii) Miscarile cu cea mai constanta localizare - in 3 evenimente seismice de intensitate

diferita - a frecventei proprii fundamentale a pachetului de strate de teren obtinute pe amplasamentul Primariei din Cernavoda (situat pe 3x10=30 m argile, caracterizate de viteze ale undelor de forfecare de 500, 250 si 200m/s).

5

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

0 2 4 6 8 10 12 14Frequency f , Hz

G(f)

/

16

2

March 4,1977; N S; M w =7.5 (Japanese digitisation, 1978)f5 0=0.69Hz; f9 0=2.00Hz;TC=1.38s; ε=0.97

Aug 30, 1986, N S; M w =7.2 f5 0=0.75Hz; f9 0=3.4Hz,TC=1.43s; ε=0.95

BucharestIN CERC seismic station

pp

2Tω

π=⇒

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 2 4 6 8 10 12 14Frequency f , Hz

G(f)

/

16

2

Aug 30, 1986; NS compf50=2.51 Hz; f90=4.5Hz; TC=0.77s; ε=0.84 Mai 30, 1990; NS compf50=2.13 Hz; f90=4.5Hz; TC=0.50s; ε=0.89 Mai 31, 1990; NS compf50=2.13 Hz; f90=3.0Hz; TC=0.49s; ε=0.89

Cernavoda City-Hall. INFP seismic station

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 2 4 6 8 10 12 14 1Frequency f , Hz

G(f)

/

6

2

Aug 30, 1986; NS compf50=7.02Hz; f90=11.3Hz; TC=0.18s; ε=0.61 Mai 30, 1990;NSf50=6.27Hz; f90=11.8Hz; TC=0.20s; ε=0.64 Mai 31, 1990;NSf50=7.27Hz; f90=11.5Hz; TC=0.15s; ε=0.58

Carcaliu. INFP seismic station

Figura 5. Densitati spectrale de putere (normalizate) pentru 3 tipuri de accelerograme inregistrate in Romania din sursa Vrancea

6

3

Scurta descriere a tipurilor de structuri in Bucuresti

Continut

1. Scurta descriere a tipurilor de structuri in Bucuresti......................................... 4

1.1. M2 – Pamant (chirpici)............................................................................................. 7 1.2. M3.1 – zidarie portanta nearmata cu plansee din lemn............................................ 7 1.3. M3.2 – zidarie portanta nearmata cu bolti din zidarie.............................................. 9 1.4. M3.3 – zidarie portanta nearmata cu plansee compozite din otel si zidarie............. 9 1.5. M3.4 – Zidarie portanta nearmata cu plansee din beton armat .............................. 11 1.6. M4 – zidarie portanta armata sau confinata ........................................................... 12 1.6. M5 – Cladiri de zidarie consolidate ....................................................................... 13 1.7. RC1 – Cadre de beton armat .................................................................................. 13 1.8. RC2 – diafragme de beton armat............................................................................ 18 1.9. RC3.1 – cadre de beton cu pereti de umplutura din zidarie nearmata amplasati in mod regulat ..................................................................................................................... 19 1.10. RC3.2 - cadre de beton Armat neregulate cu pereti de umplutura din zidarie nearmata 19 1.11. RC4 – sistem dual din beton armat (cadre si pereti din beton armat) .................... 23 1.12. RC5 – pereti prefabricati din beton ........................................................................ 24 1.13. S1 – Structuri in cadre metalice cu noduri rigide................................................... 24 1.14. S2 – cadre metalice contravantuite......................................................................... 25 1.15. S3 – cadre metalice cu pereti de umplutura din zidarie nearmata.......................... 25 1.16. S5 – Cladiri din beton armat cu armatura rigida .................................................... 26 1.17. W – Structuri din lemn ........................................................................................... 26

4

1. Scurta descriere a tipurilor de structuri in Bucuresti

Tipologia structurala este tipologia definita in cadrul proiectului European RISK-UE (anii 2001 -2004, 5th Framework). In urma colaborarii cu partenerii din Italia, Grecia, Franta, Macedonia, Bulgaria si Spania, in cadrul Workpackage 1 - European distinctive features, inventory database and typology (responsabil UTCB), s-a decis utilizarea urmatoarei clasificari a tipurilor de structura de rezistenta, Tabelul 1.1.

Tabelul 1.1 Tipologii structurale (RISK-UE, 2001 - 2004)

Regim de înălţime* Nivel cod Cod tip

structură Tip structură (descriere) Cod reg.

înălţ.

Nr. de niveluri

Înălţime, m N L M H

M Structuri de zidărie

M1 Structuri cu pereţi portanţi din zidărie de piatră, executaţi din:

M1.1 - piatră spartă sau piatră naturală

LR MR

1 - 2 3 - 5

H ≤ 6 6 <H≤15

M1.2 - piatră simplă LR MR HR

1 - 2 3 - 5 6+

H ≤ 6 6 <H≤15

H>15

M1.3 - piatră masivă LR MR HR

1 - 2 3 - 5 6+

H ≤ 6 6 <H≤15

H>15

M2 Chirpici LR 1 - 2 H ≤ 6

M3 Structuri cu pereţi portanţi din zidărie de cărămidă nearmată, cu:

M3.1 - planşee de lemn LR MR HR

1 – 2 3 – 5 6+

H ≤ 6 6 <H≤15

H>15

M3.2 - planşee din boltişoare de zidărie

LR MR HR

1 – 2 3 – 5 6+

H ≤ 6 6 <H≤15

H>15

M3.3 - planşee compozite beton-oţel

LR MR HR

1 – 2 3 – 5 6+

H ≤ 6 6 <H≤15

H>15

M3.4 - planşee de beton armat LR MR HR

1 – 2 3 – 5 6+

H ≤ 6 6 <H≤15

H>15

5

Regim de înălţime* Nivel cod Cod tip

structură Tip structură (descriere) Cod reg.

înălţ.

Nr. de niveluri

Înălţime, m N L M H

M4 Structuri cu pereţi portanţi din zidărie de cărămidă armată sau confinată

LR MR HR

1 – 2 3 – 5 6+

H ≤ 6 6 <H≤15

H>15

M5 Clădiri de zidărie consolidate în totalitate

LR MR HR

1 – 2 3 – 5 6+

H ≤ 6 6 <H≤15

H>15

RC Structuri de beton armat

RC1 Cadre de beton armat LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 9 9 <H≤21

H>21

RC2 Pereţi structurali de beton armat LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 9 9 <H≤21

H>21

RC3 Cadre de beton armat cu umpluturi de zidărie nearmată

RC3.1 Cadre cu configuraţie regulată LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 9 9 <H≤21

H>21

RC3.2

Cadre cu configuraţie neregulată (structură neregulată, umpluturi neregulate, parter/etaj flexibil)

LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 9 9 <H≤21

H>21

RC4 Structuri duale de beton armat (cu cadre şi pereţi structurali)

LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 9 9 <H≤21

H>21

RC5 Structuri cu pereţi din panouri mari prefabricate de beton armat

LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 9 9 <H≤21

H>21

RC6 Cadre prefabricate de beton armat cu pereţi structurali de beton armat

LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 9 9 <H≤21

H>21

S Structuri de oţel

S1 Cadre de oţel LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 10 10 <H≤25

H>25

S2 Cadre de oţel cu contravântuiri LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 10 10 <H≤25

H>25

6

Regim de înălţime* Nivel cod Cod tip

structură Tip structură (descriere) Cod reg.

înălţ.

Nr. de niveluri

Înălţime, m N L M H

S3 Cadre de oţel cu umpluturi de zidărie nearmată

LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 10 10 <H≤25

H>25

S4 Cadre de oţel cu pereţi structurali de beton armat monolit

LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 10 10 <H≤25

H>25

S5 Structuri compozite oţel-beton LR MR HR

1 – 3 4 – 7 8+

H ≤ 10 10 <H≤25

H>25

W Structuri de lemn LR MR

1 – 2 3+

H ≤5.5 H>5.5

7

1.1. M2 – PAMANT (CHIRPICI) Acest tip de constructii pot fi intalnite in multe locuri unde exista argile corespunzatoare pentru constructie. Metodele de constructie sunt variate, iar acest fapt duce la comportare diferita a acestor case din chirpici la actiunea seismului. Peretii construiti din straturi de pamant (chirpici) fara folosirea caramizilor sunt rigizi si slabi; constructiile din chirpici pot avea performante mai bune depinzand de calitatea mortarului si, intr-o masura mai mica, de calitatea caramizilor (caramizi de pamant uscate la soare). Casele din chirpici cu cadre de lemn au rezistenta sporita si performante semnificativ mai bune. Asemenea cladiri pot suferi avarii ale peretilor relativ usor, in timp ce cadrele din lemn raman intacte datorita ductilitatii mai mari.Un alt caz intalnit il reprezinta folosirea grinzilor neconectate de stalpii de lemn in casele de chirpici; acestea confera rigiditate orizontala sporita si imbunatatesc performantele, dar nu la fel de mult ca in cazul cadrelor conectate. Exista relativ putine si de importanta scazuta locuinte de acest tip, amplasate in special la periferia Bucurestiului, majoritatea dintre ele aflate in conditii deplorabile datorita varstei, intretinerii necorespunzatoare si utilitatilor.

1.2. M3.1 – ZIDARIE PORTANTA NEARMATA CU PLANSEE DIN LEMN Acestea sunt constructii din zidarie portanta nearmata cu plansee din lemn. Majoritatea planseelor si acoperisul constau scanduri de lemn ce reazama pe cadre din lemn. In general vulnerabilitatea este afectata de numarul, dimensiunea si pozitia deschiderilor. Deschiderile largi, spaletii mici dintre deshideri si de colt, ca si peretii interiori in numar redus datorita camerelor spatioase, contribuie la vulnerabilitatea ridicata a cladirilor. O problema care trebuie evitata este folosirea peretilor dublii (cu inima goala) care, daca nu sunt conectati in mod corespunzator, au o rezistenta la cutremur redusa. Exista un numar mare de cladiri de acest tip ridicate in secolul XIX si la inceputul secolului XX, cele mai multe dintre ele fiind intr-o stare relativ buna, dovedind o buna executie si intretinere. Sarpanta acestor constructii este un sistem pe scaune iar invelitoarea este in general din tabla sau tigle ceramice.

8

Fig. 1 – Cladiri luxoase construite la finalul secolului 19

Fig. 2 – Cladiri de locuit apartinad clasei de mijloc situate in fostele periferii ale orasului Bucuresti, inceputul secolului 20

Photo © Monumentele din Romania, Nr.III, vol.8, Societatea “Arta Romaneasca”, Bucuresti, 1939

Fig. 3 – Turnul Coltea, avariat de cutremurele din 1802 si 1838, demolat in 1880

9

1.3. M3.2 – ZIDARIE PORTANTA NEARMATA CU BOLTI DIN ZIDARIE Acestea sunt cladiri din zidarie nearmata cu bolti de zidarie. Boltile de zidarie descarca direct pe peretii din zidarie portanta sau indirect prin intermediul unor arce de zidarie. In cele mai multe cazuri acest tip structural se intalneste in cazul constructiilor cu caracter religios. In general, vulnerabilitatea este afectata de numarul, dimensiunea si pozitia deschiderilor. Deschiderile mari, spaletii de dimensiuni reduse dintre deschideri si de colt, ca si peretii interiori in numar redus datorita camerelor mari, contribuie la vulnerabilitatea ridicata a cladirilor. O problema care trebuie evitata este folosirea peretilor “dublii” (cu inima goala) care, daca nu sunt conectati in mod corespunzator, au o rezistenta la cutremur redusa. Sunt cateva cladiri vechi la care planseul peste subsol (si cateodata peste primul nivel) este realizat din bolti de zidarie. Sarpanta acestor constructii este un sistem pe scaune iar invelitoarea este in general din tabla sau tigle ceramice. Zidaria portanta masiva si boltile confera o rigiditate laterala mare a sistemului structural. Astfel perioada fundamentala este foarte mica, fata de perioada predominata mare a terenului in centrul Bucurestiului, duce la avarii minore datorate cutremurelor.

Fig. 4 – Hanul lui Manuc, centrul orasului Bucuresti, secolul 18

1.4. M3.3 – ZIDARIE PORTANTA NEARMATA CU PLANSEE COMPOZITE DIN OTEL SI ZIDARIE

Aceasta categorie include cladiri cu pereti portanti din zidarie nearmata si plansee din otel si zidarie. Planseele sunt realizate din grinzi metalice rezemate pe peretii din zidarie portanta si bolti din zidarie plasate intre aceste grinzi. In general, vulnerabilitatea este afectata de numarul, dimensiunea si pozitia deschiderilor. Deschiderile mari, spaletii de dimensiuni reduse dintre deschideri si de colt, ca si peretii interiori in numar redus datorita camerelor mari, contribuie la vulnerabilitatea ridicata a cladirilor. O problema care trebuie evitata este

10

folosirea peretilor cu inima goala care, daca nu sunt conectati in mod corespunzator, au o rezistenta la cutremur redusa. Exista un numar mare de asemenea cladiri – locuinte luxoase si din clasa de mijloc a societatii, cladiri publice si de invatamant. Majoritatea dintre acestea au fost construite in a doua jumatatea a secolului XIX si la inceputul secolului XX pana cand betonul armat a devenit o solutie populara. Marimea avariilor depinde in principal de dimensiunile spatiilor deschise interioare si de inatimea de nivel. In principal sarpanta acestor constructii este un sistem pe scaune iar invelitoarea este in general din tabla sau tigle ceramice.

Fig. 5 – Palatul de Justitie, construit la sfarsitul secolului 19

Fig. 6 – Palatul Cantacuzino, construit la sfarsitul secolului 19

11

Photo © UTCB - Dan Lungu Fig. 7 – Facultatea de Medicina, Bucuresti, puternic avariata in timpul cutremurului din 1977

1.5. M3.4 – ZIDARIE PORTANTA NEARMATA CU PLANSEE DIN BETON ARMAT Cu toate ca peretii sunt cele mai importante elemente intr-o cladire, cateodata elementele orizontale pot fi in aceeasi masura decisive in determinarea rezistentei unei structuri la incarcari laterale. Pornind de la acest tip de constructii in care peretii sunt nearmati (caramida, piatra slefuita, blocuri de beton) si planseele sunt din beton armat, se vor comporta semnificativ mai bine decat cladirile din zidarie obisnuita. Daca peretii sunt conectati intre ei prin intermediul unui planseu rigid cu grinzi perimetrale, se creaza un sistem cutie care reduce efectiv riscul prabusirii peretilor din plan sau separarea si driftul peretilor perpendiculari. Aceste performante imbunatatite pot fi atinse numai daca planseele din beton armat sunt conectate in mod corect cu structura; acesta este cazul cladirilor din zidarie recente (secolul XX), in care grinzile perimetrale au fost realizate in timpul constructiei. Exista un numar mare de asemenea cladiri – locuinte luxoase si din clasa de mijloc a societatii, cladiri publice si de invatamant. Majoritatea dintre acestea au fost construite in prima jumatate a secolului XX cand betonul armat devenise o solutie populara. In majoritatea cazurilor sarpanta este un sistem pe scaune si invelitoarea in general este realizata din tabla sau tigle ceramice, sau acoperisul este realizat ca terasa direct peste ultimul planseu din beton armat. Marimea avariilor depinde in cea mai mare masura de calitatea conexiunii dintre planseul de beton armat si peretii structurali de zidarie.

12

Fig. 8 – Muzeul Taranului Roman, constuit in anii ‘30

1.6. M4 – ZIDARIE PORTANTA ARMATA SAU CONFINATA In cazul zidariei armate, bare sau plase de armatura sunt introduse (in mortar sau tencuiala) in golurile sau intre asizele de zidarie, formand un material compozit cu o comportare rezistenta si ductila. Armatura este prezenta atat pe directie verticala cat si orizontala. Zidaria confinata este caracterizata de constructia acesteia in interioarul unui cadru structural format din stalpi si grinzi pe toate laturile, si confera un nivel similar de rezistenta. Nu se urmareste in asemenea cazuri ca elementele de conectare sa se comporte ca un cadru de preluare a momentului si zidaria sa fie doar un element nestructural de umplutura, ci zidaria este principalul element structural. Aceasta solutie structurala a fost introdusa la sfarsitul anilor 1940 si in anii 1950, mai ales pentru cladiri de locuit cu regim mic si mediu de inaltime si chiar pentru cladiri de birouri. In zonele seismice singurul tip de zidarie structurala admisa pentru cladirile cu nivel mediu de inaltime este zidaria confinata.

13

1.6. M5 – CLADIRI DE ZIDARIE CONSOLIDATE O parte dintre cladirile vechi de zidarie au fost consolidate pentru a reduce vulnerabilitatea la cutremur. Lucrarile care intra in aceasta categorie sunt: a) plansee rigide din beton armat noi, cu centuri perimetrale continue; b) camasuirea peretilor din zidarie cu beton armat; c) constructia de centuri si stalpi de beton armat in grosimea peretelui, pentru confinarea zidariei cu cadre care nu preiau momentul; d) inserarea unui cadru metalic in planul peretelui. Comportamentul acestui tip de constructii este foarte imprevizibil pentru ca depinde de eficienta interventiei adoptate in concordanta cu constructia originala si de calitatea realizarii. Desi tipologia mai sus mentionata reprezinta intr-un fel o solutie “standard”, nu este foarte frecvent intalnita in Bucuresti din cauza costurilor ridicate si a posibilitatilor financiare limitate a proprietarilor.

1.7. RC1 – CADRE DE BETON ARMAT Aceste constructii au sistemul structural format din stalpi si grinzi din beton armat. In unele cazuri nodurile de cadre au capacitate mica de a prelua momentul, dar in alte cazuri cadrele sunt proiectate pentru preluarea incarcarilor laterale. In general structura este ascunsa la exterior de pereti nestructurali, te orice tip (fatada cortina, zidarie de caramida, panouri din beton prefabricate), si la interior de tavane si umplutura. Diafragmele (de obicei din beton armat), transfera incarcarile laterale la cadrele de beton armat. Daca sunt prezente, cadrele cu rigiditate redusa duc la drifturi mare intre nivele ceea ce provoaca avarii mari ale elementelor nestructurale. Exista o varietate mare a sistemelor de cadre. Unele cadre de beton vechi pot fi proiectate in asa fel incat se pot rupe casant/fragil la solicitarea seismica. Cadrele moderne proiectate in zonele cu seismicitate ridicata au un comportament ductil si pot dezvolta deformatii mari in timpul unui cutremur fara cedarilor casante ale membrelor de cadru sau colapsul cadrului.

14

Fig. 9 – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, construta la inceputul anilor ‘60

Photo © postcard, UTCB, Lungu D.

15

Fig. 10 Cladirea Carlton, construita la mijlocul anilor ’30 – 11 etaje, h=47 m

Photo © Ifrim, M., 1973. Analiza dinamica a constructiilor si inginerie seismica, Ed.Didactica si Pedagogica, Bucuresti

Fig. 11 - Cladirea Carlton, distrusa de cutremurul din 1940

16

Photo © UTCB - Dan Lungu

Photo © UTCB - Dan Lungu Fig. 12 – Avarii la o cladire din cadre de beton armat (Centrul de Calcul al Ministerului

Transporturilor) in timpul cutremurului din 1977

17

Fig. 13 Cladire in cadre din beton armat (amplasata in Piata Rosetti) , construita la mijlocul anilor ’30

18

Fig. 14 – Cladire in cadre din Beton armat cu functiunea de locuinte, construita in anii ‘80

1.8. RC2 – DIAFRAGME DE BETON ARMAT Componentele verticale ale sistemului structural care preia incarcarile laterale in cazul acestor cladiri sunt diafragmele de beton armat (pereti portanti). In cazul cladirilor vechi, frecvent peretii sunt masivi iar eforturile sunt mici, ei fiind usor armati. In cazul cladirilor noi diafragmele in general au dimensiuni mai reduse, atentie speciala fiind acordata elementelor de periferie si fortelor de rasturnare. Aceasta tipologie a inceput sa fie folosita intensiv in anii 1960 in concepte structurale variate cum ar fi: pereti apropiati (fagure) si pereti mai putin aproiati (celular). De asemenea, in cocorndanta cu tipul cladirii, aceste pot fi clasificate in cladiri “punct” si cladiri “bara”. Cladirile cu diafragme au avut o comportare foarte buna la cutremure, avand foarte mici avarii ale elementelor structurale. Singurele avarii notabile au aparut in diafragmele armate insuficient pentru preluarea fortei taietoare.

Fig. 15 – Complexul commercial si de locuinte ALMO, construit la inceputul anilor ’70

19

1.9. RC3.1 – CADRE DE BETON CU PERETI DE UMPLUTURA DIN ZIDARIE NEARMATA AMPLASATI IN MOD REGULAT Cladiri, in general neproiectate antiseismic, care contin pereti de umplutura din zidarie de buna calitate care pot ajuta semnificativ la preluarea actiunilor orizontale. Peretii de umplutura la exterior, de obicei, sunt iesiti din planul cadrului de beton armat. Panourile pline de umplutura din zidarie confera cadrului in care sunt integrate rigiditate si rezistenta la incarcarea laterala a structurii. In aceste cladiri rezistenta la forta taietoare a stalpilor, dupa fisurarea peretilor de umplutura, poate limita comportamentul semi-ductil al structurii. In cele mai multe cazuri, solutia cu cadre este aleasa pentru a asigura o flexibilitate a spatiului. Destinatia este identica pe toate etajele cu exceptia parterului. Din acest motiv regularitatea peretilor de umplutura este dificil de intalnit in cazul cladirilor din Bucuresti.

1.10. RC3.2 - CADRE DE BETON ARMAT NEREGULATE CU PERETI DE UMPLUTURA DIN ZIDARIE NEARMATA Aceste cladiri sunt similare cu cele din categoria anterioara cu exceptia ca sistemul structural prezinta iregularitati fie ale cadrelor din beton fie ale peretilor de umplutura din zidarie. Iregularitatile peretilor de beton si/sau prezenta parterului slab si flexibil conduce la un comportament structural inadecvat la incarcari laterale. Aceasta tipologie a devenit larg raspandita in anii 1930 cand Bucurestiul a cunoscut o explozie a constructiilor. Aceasta solutie raspundea satisfacator cerintelor variate de partitionare si destinatii ale spatiului. Aceste cladiri nu au fost proiectate pentru preluarea fortelor laterale, si aditional, datorita freneziei constructiilor din acea vreme, calitatea materialelor si a manoperei era in multe cazuri scazuta. Majoritatea acestor cladiri inalte au suferit avarii importante sau au fost chiar distruse in timpul cutremurului din 1940 si 1977. Incepand cu anii 1950, unele concepte cu privire la regularitatea structurii au fost luate in considerare, dar cu toatea acestea majoritatea cladirilor cu regim mare de inaltime au parterul slab. Prezenta parterului slab si flexibil a dus la aparitia drifturilor mari (deplasari relative de nivel) si in consecinta la averii serioase in timpul cutremurului din 1977.

20

Photo © UTCB - Dan Lungu Fig. 16 – Cladirea Dunarea, distrusa partial in timpul cutremurului din 1977

Photo © UTCB - Dan Lungu

Fig. 17 - Cladirea Wilson, distrusa partial in timpul cutremurului din 1977

21

Fig. 18 – Cladirea Wilson astazi – frontonul a fost demolat

22

Photo © UTCB - Dan Lungu

Fig. 19 – Cladire amplasata pe strada Franklin nr.2, distrusa partial in timpul cutremurului din 1977

Fig. 20 - Cladire amplasata pe strada Franklin nr.2, astazi

23

1.11. RC4 – SISTEM DUAL DIN BETON ARMAT (CADRE SI PERETI DIN BETON ARMAT) Sistemul structural al acestor cladiri este compus din cadre si pereti structurali din beton armat. Sistemul structural dual a intrat in industria constructiilor la inceputul anilor 1970 iar dupa cutremurul din 1977 utilizarea lor a devenit si mai larga datorita comportamentului bun la cutremure puternice. Cel mai evident beneficiu al acestui sistem este controlul deplasarii relative de nivel prin conlucrarea cadrelor si a diafragmelor din beton armat – diafragmele controland deplasarea la nivelele inferioare iar cadrele la cele superioare. Aceasta tipologie structurala este utilizata cladirile de apartamente, comerciale, birouri si cladiri publice.

Fig. 21 – Cladiri situate in Piata Constitutiei

Fig. 22 – Cladire de birouri, Calea Victoriei nr.5

24

1.12. RC5 – PERETI PREFABRICATI DIN BETON Aceste cladiri au diafragme din beton armat care distribuie incarcarile laterale panourilor prefabricate din beton armat. Cladirile vechi in mod frecvent au conexiuni imperfecte la ancorarea peretilor de acoperis si plansee, iar conexiunea dintre panouri este frecvent casanta/fragila. Peretii pot avea numeroase goluri pentru usi si ferestre astfel incat peretele seamana mai mult cu un cadru decat cu o diafragma. Aceasta tipologie structurala a fost utilizata pentru prima oara in 1959-1960 pentru cladiri cu 5 niveluri. In 1961-1963 utilizarea a fost extinsa la cladiri cu 8 niveluri. Din 1973 s-a trecut la cladirile cu 9 niveluri. In general toate aceste cladiri au forma lamelara cu distante mici intre diafragmele de beton pe ambele directii. O atentie speciala s-a acordat conexiunilor dintre elementele prefabricate pentru a atinge o comportare monolita a intregii structuri. Aceasta tipologie de cladiri s-a comportat bine la seismul din 1977, doar cateva avarii reduse observandu-se in cateva cazuri.

Fig. 23 – Cladire cu pereti prefabricati de beton armat

1.13. S1 – STRUCTURI IN CADRE METALICE CU NODURI RIGIDE

25

Aceste cladiri au structura formata din stalpi si grinzi din otel. In unele cazuri cenexiunea stalp-grinda are capacitate foarte mica de a prelua momentul, dar in unele cazuri grinzile si stalpii sunt dimensionati sa preia fortele laterale. De obicei structura este ascunsa la exterior de pereti nestructurali (pereti cortina, zidarie de caramida, panouri din beton prefabricate) iar la interior de tavane false. Planseele transfera incarcarile laterale la cadre. Planseele pot fi realizate din aproape orice material. Cadrele dezvolta rigiditate datorita nodurilor rigide. Cadrele pot fi localizate aproape oriunde in cladire. De obicei stalpii au directia puternica orientata in asa fel incat unii sunt stalpi principali pe o directie in timp ce ceilalti sunt stalpi prinicpali pe cealalta directie. Exista doar 4 cladiri inalte de acet tip in Bucuresti construite in anii ’30 si anume: Cladirea ROMTELECOM, Ministerul transporturilor, Cladirea de Birouri Adriatica si o cladire de apartamente si spatii comerciale pe strada Academiei. In cazul primelor 3 cladiri au fost constatate deplasari laterale permanente excesive dupa cutremurul sin 1977. De asemenea trebuie mentionata incompatibilitatea dintre o structura metalica flexibila si peretii de compartimentare din zidarie care nu pot dezvolta deformatii mari, pereti care au suferit avarii importante. La proiectarea acestor cladiri nu a existat un cod de proiectare antiseismica.

Fig. 24 – Palatul ROMTELECOM (lucrari de consolidare, Sept. 2001)

1.14. S2 – CADRE METALICE CONTRAVANTUITE Aceste cladiri sunt similare cu cele in cadre metalice cu noduri rigide exceptia fiind elementele verticale ale sistemului de preluare a incarcarilor laterale care in acest caz sunt cadre contravantuite. Sigura cladire din Bucuresti de aceasta tipologie structurala este Cladirea de Birouri Adriatica unde parterul si al doilea nivel au fost consolidate folosind contravantuiri K dupa cutremurul din 1977.

1.15. S3 – CADRE METALICE CU PERETI DE UMPLUTURA DIN ZIDARIE NEARMATA Peretii de umplutura la exterior, de obicei, sunt iesiti din planul cadrului. Panourile pline de umplutura din zidarie confera cadrului in care sunt integrate rigiditate si rezistenta la incarcarea laterala a structurii.

26

Cladirile mai sus mentionate in categoria S1 s-ar putea integra in acest tip, dar datorita absentei cerintei de a prelua fortele laterale, rigiditatea si rezistenta umpluturii de zidarie nu a fost luata in considerare la proiectare.

1.16. S5 – CLADIRI DIN BETON ARMAT CU ARMATURA RIGIDA Aceste cladiri au structura compusa din cadre cu noduri rigide din beton cu armatura rigida. De obicei structura este ascunsa la exterior de pereti nestructurali (pereti cortina, zidarie de caramida, panouri din beton prefabricat) si la interior de tavane false si zidarie de umplutura. Diafragmele transfera incarcarile laterale la cadrele cu noduri rigide. Cadrele isi dezvolta rigiditatea total sau partial prin intemediul nodurilor rigide. Prima cladire de acest gen, numita in prezent Casa Presei Libere, a fost construita la inceputul anilor ’50. Cladirea Parlamentului, a doua ca marime din lume, a fost ridicata in anii 1984-1990. La Casa Presei Libere au fost observate usoare deteriorari ale elementelor nestructurale dupa cutremurul din 1977.

Fig. 25 – Cladirea Parlamentului

1.17. W – STRUCTURI DIN LEMN Acestea sunt de obicei locuinte uni sau multi familiale. Caracteristicile structurale de baza ale acestor cladiri sunt peretii de lemn ce sunt legati in sens perpendicular pe planul lor cu grinzisoare de lemn. Incarcarile sunt reduse si deschiderile sunt mici. Aceste cladiri pot fi acoperite partial sau total cu finisaj de caramida. Majoritatea acestor cladiri au in general un sistem complet de preluarea a incarcarilor laterale. Incarcarile laterale sunt transferate catre peretii structurali de catre plansee. Planseele sunt fie intermediare fie de acoperis si sunt rigidizate in planul lor cu scanduri sau placaj. Peretii sunt rigidizati cu scanduri, placaj, placi de gips-carton. Acesta tipologie structurala a fost introdusa in Romanina dupa anul 1990 si este utilizata pentru locuinte uni sau bifamiliare cu unul sau doua nivele. Nu au fost inregistrate evenimente seismice majore dupa introducerea acestui sistem structural, in consecinta informatiile despre raspunsul seismic sunt preluate doar din experienta internationala.

27

1. Ingineria seismică orientată pe performanţe Codurile de proiectare calculeaza structura astfel incat aceasta sa reziste la o anumita forta laterala, insa pentru constructiile existente calculate dupa coduri de proiectare vechi nivelul fortei este adesea inferior in comparatie cu cel pe care cladirea l-ar putea suporta in cazul unui cutremur major. Se considera totusi ca structura poate rezista unei forte superioare decat cea pentru care a fost calculata, prin plastificarea unor elemente, absorbirea energiei, comportarea ductila precum si prin activarea altor mecanisme ce nu au fost considerate in codurile de proiectare (Freeman, 1992). Obiectivul metodelor de evaluare a vulnerabilitatii bazate pe performanta este de a descrie cat mai realist posibil cum se va comporta constructia in timpul unui cutremur. Noţiunea de EVALUARE A PERFORMANŢEI STRUCTURALE semnifică reproducerea prin calcul a răspunsului structural şi a nivelului de degradare la acţiuni dinamice cu diferite caracteristici de amplitudine, conţinut de frecvenţe, de faze şi durate, efecte având asociate diferite probabilităţi de apariţie pe durata de exploatare a clădirii. Prescripţiile şi codurile tradiţionale privind conformarea şi proiectarea clădirilor în regim seismic din USA (de exemplu ICBO 1997; FEMA 2000b; ATC 1995) pot fi privite drept orientate pe performanţe deoarece au fost dezvoltate pentru a satisface anumite criterii specifice, ca de exemplu evitarea colapsului structural sau protecţia siguranţei vieţii. Clădirile proiectate să satisfacă prescripţiile şi codurile de proiectare ar trebui să îndeplinească următoarele condiţii:

(i) să nu ajungă la colaps în cazul evenimentelor seismice foarte puternice; (ii) să asigure siguranţa vieţii în cazul acestor evenimente seismice; (iii) să sufere numai avarii limitate şi reparabile în cazul mişcărilor seismice moderate; (iv) să rămână neavariate în cazul mişcărilor seismice minore.

Principalele lipsuri ale prescripţiilor de proiectare sunt:

(i) definiţii neclare ale performanţei şi hazardului; (ii) nu includ o metodă de evaluare efectivă a capacităţii unei structuri de a atinge unul

dintre obiectivele de performanţă prezentate mai sus. Mai mult, din studierea avariilor produse de cutremure, indiferent de intensitatea acestora, se poate demonstra ca nici unul dintre cele 4 obiective de performanţă nu a fost îndeplinit pe deplin.

Deficienţele din prescripţiile de proiectare din punctul de vedere al îndeplinirii obiectivelor de performanţă au fost indentificate şi revizuite în urma studierii efectelor produse de fiecare mişcare semnificativă. După cutremurul San Fernando 1971, inginerii structurişti au realizat importanţa realizării anumitor structuri, cu rol esenţial în activităţile post – cutremur (spre exemplu unităţi sanitare sau spitale), care să rămână funcţionale după acţiunea mişcărilor seismice severe. Astfel, pentru prima oară se punea problema realizării unei performanţe structurale, chiar dacă doar pentru o anumită categorie de structuri. Măsurile considerate pentru sporirea performanţei structurale au fost:

(i) mărirea cu 50% a rezistenţei acestor structuri comparativ cu structurile considerate la momentul respectiv ca nefiind esenţiale în activităţile post – cutremur;

(ii) introducerea unor reguli având ca scop asigurarea unei calităţi sporite pentru construcţiile considerate esenţiale.

Deşi creşterea cu 50% a rezistenţei structurale a servit la reducerea avariilor, nu există dovezi clare în sprijinul ideii că în acest mod clădirile esenţiale pentru perioada post – cutremur vor rămâne funcţionale după acţiunea mişcărilor seismice severe. Din acel moment codurile de proiectare au

1

evoluat, dar încă mai conţin metode de estimare a performanţelor structurale prin aplicarea unor factori de importanţă pentru modificarea rezistenţei structurale. Pierderile economice mari, precum şi întreruperea activităţilor desfăşurate în clădiri având diverse funcţiuni după cutremurele Loma Prieta (1989) şi Northridge (1994) au grăbit dezvoltarea proiectării seismice bazate pe performanţă, cu ajutorul careia să se limiteze pierderile materiale şi de vieţi omeneşti. La începutul anilor 90 s-a înţeles necesitatea introducerii unor metode de proiectare noi şi fundamental diferite de cele bazate pe controlul forţelor folosite până atunci, complet nesigure în atingerea nivelului de asigurare dorit pentru protecţia societăţii şi în acelaşi timp excesiv de scumpe de implementat. Finanţarea ATC (Applied Technology Council) şi a BSSC (Building Seismic Safety Council) de către FEMA (Federal Emergency Management Agency) a condus la dezvoltarea NEHRP Guidelines and Commentary for Seismic Rehabilitation of Buildings (FEMA, 1997). Acest efort de dezvoltare a marcat un punct de cotitură în evoluţia metodelor de proiectare seismică bazate pe performanţă formulând în acelaşi timp, într-o manieră clară, câteva din conceptele esenţiale unei astfel de metode. Conceptul cheie a fost acela al introducerii unui obiectiv de performanţă, care se reduce la specificarea atât a unui eveniment de proiectare (de exemplu hazard din cutremur) la care structura va fi proiectată să reziste, dar şi a unui nivel al avariilor permise (nivel de performanţă) corespunzător evenimentului de proiectare specificat. O altă trăsătură importantă a NEHRP Guidelines (FEMA 273/274) a fost reprezentată de introducerea unor niveluri standard de performanţă, prin intermediul cărora se cuantifică nivelurile avariilor structurale şi nestructurale, bazându-se pe valori ale parametrilor răspunsului structural standard. Performanţa unui element, subansamblu structural sau a unei structuri în ansamblu se raportează, prin studii de fiabilitate, la parametrii de performantă corespunzători stadiilor limită de comportare. Această noţiune este aplicabilă în bună măsură atât structurilor aflate în etapa de proiectare cât şi construcţiilor existente, ale căror caracteristici fizico-mecanice şi nivel de degradare pot fi estimate apriori. Pentru fiecare tip de hazard sunt asociate diferite niveluri de performanţă. Odată ce sunt definite hazardurile dar şi nivelurile de performanţă corespunzătoare se poate iniţia procesul de proiectare. Pentru ca procesul de proiectare să fie unul raţional, pentru fiecare element structural trebuie repetate următoarele etape:

(i) definirea hazardurilor; (ii) definirea obiectivelor de performanţă; (iii) definirea strategiilor de conformare structurală.

Definirea unor obiective de performanţă consistente pentru diferitele tipuri de hazard la care este expusă structura sau elementul structural este de importanţă majoră pentru procesul de proiectare. Deoarece ductilitatea elementelor structurale, dar şi a structurii în ansamblu este o funcţie de deplasările şi deformaţiile structurale şi nu în funcţie de eforturile secţionale ale elementelor structurale, în cazul exploziilor şi mişcărilor seismice puternice, ingineria civilă bazată pe performanţe trebuie să adopte o abordare bazată pe controlul deplasărilor în loc de una bazată pe controlul forţelor.

2

În Figura 1.1 sunt ilustrate nivelurile de performanţă calitativă specificate în FEMA 273/274 şi în documentul VISION 2000 exprimate printr-o relaţie forţă-deplasare globală a unei structuri oarecare. Sunt reprezentate de asemenea şi nivelurile de avariere corespunzătoare nivelurilor de performanţă. O descriere rapidă a avariilor structurale, dar şi a perioadei de timp necesară repunerii în funcţiune a clădirii, corespunzătoare celor 3 niveluri de performanţă cuprinse în FEMA 273/274 este prezentată în tabelul 1.1.

Tabel 1.1.

Nivel de

performanţă

Descriere avarii

Perioada de timp necesară repunerii în funcţiune a clădirii

Ocupare imediată

Avarii structurale neglijabile; Sistemele esenţiale rămân funcţionale;

Avarii generale minore.

24 ore

Siguranţa vieţii

Apariţia avariilor structurale minore; Neapariţia colapsului structural sau

nestructural; Căi de evacuare a clădirii nerestricţionate.

Daune totale posibile

Prevenire colaps

Apariţia avariilor structurale majore; Posibilitatea apariţiei colapsului

nestructural; Căi de evacuare a clădirii posibil

restricţionate.

Daune totale probabile

Fisurarea betonului

Curgerea armăturii

Capacitateaultimă

∆

Elastic

Ocupare imediată

Operaţional Siguranţa

vieţii Prevenirea colapsului

Aproape decolaps VISION 2000

Avarii minore Reparabile Nereparabile Severe Extreme

Inelastic Colaps

AVARII

COMPORTARE STRUCTURALĂ

Figura 1.1. Niveluri de performanţă - FEMA 273/274, VISION 2000; Niveluri de avariere asociate

Incă

rcar

e la

tera

lă

Ocupare imediată

Siguranţa Prevenirea FEMA 273/274 vieţii colapsului

3

2. Metoda Spectrului de capacitate (ATC 40, 1996)

Metoda Spectrului de capacitate a fost introdusa pentru prima data in anii 70, fiind utilizata ca metoda de evaluare rapide in cadrul unui proiect pilot de evaluare a vulnerabilitatii constructiilor apartinand bazei navale Puget Sound (Freeman et al, 1975). La inceputul anilor 80, metoda spectrului de capacitate a fost utilizata in scopul determinarii unei relatii intre miscarea seismica si performanta constructiilor (ATC 10, 1982). Ulterior, cele trei directii americane de aparare (directia navala, aviatie si armata) axeaza metoda spre procedee de verificare a proiectarii si publica manualul „Ghid de proiectare seismica pentru constructiile importante” (Freeman et al., 1984;). Procedeul descris in acest ghid compara capacitatea constructiei (exprimata sub forma curbei push-over) cu cerinta solicitata structurii de catre cutremure (exprimata sub forma spectrului de raspuns). Intersectia dintre cele doua curbe aproximeaza siguranta structurii. Diferite modificari ale metodei au fost efectuate de-a lungul timpului. Primele transformari aduse metodei privesc procedeele iterative de identificare a punctului „exact” in care curba de capacitate intersecteaza spectrul avand nivelul „corect” de amortizare. Insa schimbarea ce a facut ca Metoda Spectrului de capacitate sa fie mai accesibila este inlocuirea reprezentarii spectrului, in mod traditional acceleratie spectrala (Sa) – perioada (T), cu reprezentarea in format acceleratie spectrala – deplasare spectrala (Sd), (Mahaney et al, 1993). Trei ani mai tarziu, in 1996 Applied Technological Council (ATC) publica raportul ATC 40, Evaluarea Seismica si Consolidarea Constructiilor din Beton Armat”. Acest raport reglementeaza aplicarea Metodei Spectrului de capcitate in scopul evaluarii vulnerabilitatii constructiilor din beton armat. In general, pentru a satisface criteriile specificate mai sus, determinarea punctului de performanta necesita utilizarea procedeul “incercari – erori”. ATC 40 prezinta trei procedee diferite de identificare a punctului de performanta. Cele trei procedee sunt toate bazate pe aceleasi concepte si relatii matematice diferenta intre ele constand in reprezentarea grafica si in technicile analitice.

(i) Procedeul A este o aplicare directa si fidela a metodei spectrului de capacitate fiind, in consecinta, cel mai usor de inteles.

(ii) Procedeul B este mai mult analitic decat grafic si permite gasirea unei solutii relativ direct cu nu numar relativ mic de iteratii.

(iii) Procedeul C este o metoda pur grafica de determinare a punctul de performanta. Cele trei concepte fundamantale ce stau la baza metodei ATC 40 de evaluare a constructiilor sunt: capacitatea, cerinta si performanta.

Deplasare spectrala – SD, cm

Spectrul cerintelor SA-SD

Curba capacitatii structurii A-D

Acc

eler

atie

spec

trala

– S

A, 'g

Punctul de intersectie defineste stadiul de comportare/degradare

al structurii

4

Etapele Metodei Spectrului de capacitate pentru identtificarea punctului de performanta sunt: Etapa I. Transformarea reprezentarii spectrului de cerinta din format Sa-T in format ADRS

Cea mai mare parte a inginerilor este obisnuita cu reprezentarea spectrului de raspuns sub forma perioada (T) - acceleratie spectrala (Sa). In scopul compararii grafice a curbei de capacitate cu spectrul de cerinta este necesar ca cele doua curbe sa fie reprezentate sub forma aceluiasi sistem de axe. In prezent, singurul format ce corespunde celor doua curbe este formatul ADRS (acceleratie deplasare raspuns spectral).

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Perioada T , s

SA

, 'g

0.51g

0.66g

0.24g

0.16g SDe pentru PGA = 0.20gξ =0.05

0

10

20

30

40

50

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Perioada T , s

SD

e, c

m

T D =2T B =0.16

T C =1.6s

43.8 cm( )2

2

4πβ TTag ⋅⋅

NS4 Martie 1977

EW

Figura 2.1 Spectre SA si SD pentru Bucuresti conform P100/1-2006

Spectrul de cerinta este transformat in formatul ADRS utilizand relatia 224

1 TSS ad ⋅=π

.

224

1 TSS ad ⋅=π

da SS ⋅= 2ωa

dSS

T π2=

Figura 2.2 prezinta reprezentarea spectrului de raspuns in cele doua moduri si punctele spectrului de aceeasi perioada. Se observa ca liniile verticale de perioada constanta din spectrul Sa-T se transforma in liniile oblice de perioada constanta ce pornesc din originea sistemului de axe pentru formatul ADRS.

Deplasare spectrala, Sd Acc

eler

atie

spec

trala

, Sa

Acc

eler

atie

spec

trala

, Sa

Perioada, T

224

1 TSS ad ⋅=π

da SS ⋅= 2ωa

dSS

T π2=

Figura 2.2 Spectru de raspuns in format traditional si ADRS

In final, Figura 2.3 prezinta spectrele de capacitate si cerinta in format ADRS si calculeaza valorile Sa, Sd si T pentru trei puncte apartinand graficului.

5

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 10SD , cm

SA, c

m/s2

20

NS comp.EW comp.

BUCHARESTAugust 30, 1986 Mw =7.2

INCERC station

Calculul valorilor Sa, Sd si T

Punctul 1 A

ccel

erat

ie sp

ectra

la, g

Punctul 2

Punctul 3

Figura 2.3 Spectrele de capacitate si de cerinta in format ADRS si calculul valorilor Sa, Sd si T in trei puncte si spectre ADRS pentru inregistrarea Incerc, Bucuresti, 30 August 1986

Etapa II. Procedeul pas cu pas de determinare a capacitatii (curba de capacitate) Capacitatea structurii este reprezentata de curba pushover. Curba push-over se obtine prin reprezentarea grafica a fortei taietoare de baza in functie de deplasarea la varf a structurii. Curba pushover este in general construita astfel incat sa reprezinte primul mod de raspuns al structurii, bazandu-se pe presupunerea ca modul fundamental de vibratie reprezinta raspunsul predominant al acesteia. Acest lucru este valabil, in general, pentru structurile avand perioada proprie de vibratei pana intr-o secunda. Pentru cladirile mai flexibile, cu perioada fundamentala mai mare de o secunda, este indicat sa se tina cont in analiza constructiei de efectele modurilor superioare de vibratie. Programele de calcul neliniare sunt capabile sa execute direct o analiza push-over fara a fi nevoie de iteratii. Etapa III. Conversia curbei de capacitate in spectru de capacitate

Pentru a folosi metoda spectrului de capacitate este necesar sa transformam curba de capacitate (ce reprezinta forta taietoare de baza in functie de deplasarea la varful structurii) in spectru de capacitate. Spectru de capacitate este raspunsul unei sistem cu 1GLD echivalent reprezentativ pentru comportamentul stucturii reale. Spectrul de capacitate este exprimat in format ADRS (acceleratia spectrala (Sa) - deplasarea spectrala (Sd)). Perechea de valori V - ∆roof caracterizeaza, deci, curba de capacitate iar perechea de valori Sa - Sd caracterizeaza spectrul de capacitate. Relatiile utilizate pentru aceasta transformare sunt urmatoarele:

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

∑

∑=

=

=N

iii

N

iii

m

mFP

1

21

11

1φ

φ (1)

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡∑⋅⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡∑

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡∑

=

==

=N

iii

N

ii

N

iii

mm

m

1

21

1

2

11

1φ

φα (2)

6

Sa=1αW/Fb (3)

Sd=11 ,roof

roof

FP φ⋅∆

(4)

unde, FP1 reprezinta factorul de participare modala al primului mod de vibratie Φi1 componenta formei proprii fundamentale la nivelul “i”

α1 este coeficientul maselor modale pentru primul mod de vibratie mi masa atribuita nivelului i, N este numarul de etaje Fb este forta taietoare de baza, W este greutatea structurii

∆roof este deplasarea la varf .

Factorii de participare si coeficientii modali variaza in functie de deformata structurii. Pentru o distributie liniara a deplasarilor relative dintre etaje pe inaltimea structurii PF1 ·Φroof,1=1.4 si α1=0.8. Figura 2.4 prezinta diferite deformate modale precum si factorii de participare si coeficientii modali corespunzatori.

consola duale cadre parter flexibil

Figura 2.4 Exemple de factori de participare modala si de coeficienti modali ai maselor

Etapa IV. Reprezentarea biliniara a spectrului de capacitate

Reprezentarea biliniara a spectrului de capacitate este necesara, pe de o parte, pentru simplificarea procedeului iterativ de identificare a punctului de performanta si, pe de alta parte, pentru a estima amortizarea efectiva ce conduce la reducerea spectrului de cerinta.

Pentru a construi reprezentare biliniara a spectrului de capacitate se considera ca prima ramura a acesteia are rigiditatea egala cu rigiditatea initiala a structurii. Panta celei de-a doua ramuri este variata astfel incat ariile A1 si A2 indicate in Figura 2.5 sa fie aproximativ egale. Punctele ce caracterizeaza reprezentarea biliniara sunt : 1) punctul de pasaj dintre comportarea elastica si cea plastica descris de cuplul de valori ay si dy si 2) punctul corespunzator rezistentei ultime apl si dpl.

7

Nota: 1. KI=rigiditatea initala 2. Arie A1=Aria A2

Acc

eler

atie

spec

trala

Reprezentare biliniara

Spectru de capacitate

Deplasare spectrala Figura 2.5 Reprezentarea biliniara a spectrului de capacitate

Etapa V. Reprezentarea pe acelasi grafic a spectrului de capacitate si a spectrului de cerinta Daca intersectia celor doua se produce in domeniul elastic de comportare, atunci punctul de intersectie va caracteriza raspunsul seismic asteptat al structurii. Daca nu, este necesara reducerea spectrului elastic al cerintei (spectrul de cerinta redus) pentru a se tine cont de comportarea neliniara (de raspunsul seismic neliniar) a structurii.

Etapa VI. Procedeul pas cu pas de determinare a cerintei

Nivelul de performanta al constructiei este evaluat in functie de deplasarea corespunzatoare punctului de intersectie dintre cerinta si capacitate. Metoda spectrului de capacitate se bazeaza pe identificarea unui punct apartinand atat curbei de capacitate cat si spectrului de cerinta redus pentru a considera efectele comportarii neliniare. Acest punct este denumit „Punctul de performanta (PP)” si reprezinta conditia pentru care capacitatea seismica a structurii este egala cu cerinta seismica impusa structurii de o anumita miscare a terenului. Metoda coeficientilor deplasarii (FEMA 273) se bazeaza pe procesarea statistica a rezultatelor obtinute in urma analizelor dinamice time-history a modelelor numerice cu un grad de libertate dinamica. In aceasta metoda, cerinta exprimata in deplasare este denumita „deplasarea asteptata” (target displacement). Estimarea deplasarii se bazeaza pe regula conservarii deplasarilor. Aceasta regula considera ca deplasarea spectrala inelastica este egala cu deplasarea care s-ar fi produs daca structura ar fi avut un comportament elastic. In general, in zona perioadelor lungi (T>1sec), aceasta aproximare conduce la rezultate relativ apropiate de cele obtinute prin metoda spectrului de capacitate. In cazul perioadelor mici (T<0.5sec) deplasarea obtinuta prin aproximarea simplificata poate sa fie considerabil diferita de cea obtinuta cu metoda spectrului de capacitate. Metoda spectrului de capacitate, utilizeaza regula aproximarii deplasarilor pentru a estima punctul de plecare in procedeele iterative de determinare a punctului de performanta. Figura 2.6 prezinta grafic regula aproximarii deplasarilor.

8

Sa

dP Sd dC

aP aC

Se prelungeste rigiditatea initala pana ce se intersecteaza spectrul elastic; ordonata

acestui punct reprezinta deplasatea elastica.

Regula deplasarilor egale: deplasarea inelastica este egala cu deplasarea obtinuta daca structura ar ramane

in domeniul elastic

Spectru de capacitate

Spectru de raspuns elastic (5% amortizare)

Figura 2.6 Regula aproximarii deplasarilor sau principiul „deplasarilor egale”

Etapa VII. Reducerea spectului de cerinta

Punctul de performanta trebuie sa indeplineasca doua conditii:

1) sa apartina curbei de capacitate astfel incat sa poata reprezenta deplasarea structura, si

2) sa apartina spectrului de cerinta redus.

Reducerea spectului de cerinta se realizeaza prin intermediul factorilor de reducere spectrala calculati pentru diferite valori ale amortizarii efective. Amortizarea efectiva este calculata pe baza formei curbei de capacitate, ariei paralelogramului format de aceasta si a cerintei in deplasare estimata.

ξtot = ξeq + ξ0 (5) unde ξ0 este factorul amortizarii histeretice echivalate cu amortizarea viscoasa si 5% este factorul de amortizare critica pentru structuri din beton armat.

041

D

Heq E

Eπ

ξ = (6)

unde EH este energia disipata prin histereza amortizare (aria curbei) - EH = 4 (acdp – apdc) si ED0 este energia maxima de deformatie la incarcarea unidirectionala - ED0 = ½ apdp

9

De exemplu: η - factorul de reducere ce ţine cont de amortizare, determinat cu relaţia următoare:

5505

10 ,tot

≥+

=ξ

η (7)

( ) ( ) ηξ ⋅= %,TS,TS atota 5 - ordonate spectrale reduse (8)

unde: Sa(T, 5%) - spectrul de răspuns elastic corespunzător fracţiunii din amortizarea critică convenţională, ξ=5%; Sa(T,ξtot) - spectrul de răspuns elastic corespunzător unei alte fracţiuni din amortizarea critică, ξ≠5%;

),T(ST),T(S totatotd ξπ

ξ ⋅= 2

2

4

sau, inmultirea spectrului de cerinta cu factorul de ducilitate µ pentru a obtine spectrul de cerinta redus.

INCERC N-S'77

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30 35 40

SD , cm

SA, c

m/s2

µ=1

µ=2

µ=3

µ=4

µ=6

Figura 2.7 Spectre seismice de raspuns elastic si inelastice in format SA-SD (NONSPEC)

- INCERC (N-S) 1977 -

10

- OBTINEREA CURBEI DE CAPACITATE- Cand se utilizeaza programe de calcul liniare, etapele necesare pentru constructia curbei pushover sunt:

1) Crearea modelului structurii tinand cont de regulile impuse de codurile de proiectare; 2) Identificarea elementele structurale; 3) Aplicarea fortelor laterale la fiecare etaj proportional cu produsul dintre masa si

deplasarea corespunzatoare modului fundamental de vibratie. Aceasta analiza include si fortele gravitationale. Procedeul pushover a fost prezentat sub diferite forme pentru a fi introdus in numeroase metodologii diferite (ATC 40). Dupa cum indica numele acestuia, procedeul push-over este actiunea de impingere laterala a structurii cu o incarcare laterala incrementala prestabilita pana la atingerea anumitor stadii limita de avariere. Exista diferite nivele de complexitate ale analizei pushover. Cinci nivelele de complexitate sunt prezentate in continuare. Trebuie mentionat ca nivelul 3 este considerat ca fiind metoda de baza pentru ATC 40, nivelul 4 este aplicat cladirilor ce prezinta mecanisme de etaj si nivelul 5 cladirilor inalte sau pentru cladirile ce prezinta iregularitati geometice sau structurale importante pentru care modurile superioare de vibratie participa in mod semnificatif la raspunsul structurii.

(1) Aplicarea unei forte concentrate orizontale in varful cladirii (procedeu valabil numai pentru constructiile cu un singur nivel);

(2) Aplicarea fortelor orizontale la fiecare etaj calculate conform codurilor de proiectare; (3) Aplicarea fortelor laterale proportional cu produsul dintre masa etajului si deplasarea

corespunzatoare primul mod de vibratie; (4) Aplicarea fortelor conform Nivelului (iii) pana la depasirea primei limite elastice pentru

un element al structurii. Pentru fiecare increment al fortei aplicate dupa depasirea curgerii, se ajusteaza forta astfel incat sa se tina cont de schimbarea formei de deformatie a structurii;

(5)Aplicarea fortelor conform Nivelului (iv), dar incluzand si efectele modurilor superioare de vibratie. Efectul modurilor superioare poate fi determinat facand analize pushover pentru fiecare mod superior in parte (incarcarile aplicate progresiv sunt proportionale cu deformatiile corespunzatoare fiecarui mod superior de vibratie).

4) Calculul fortelor in elementele structurale pentru combinatiile de incarcari verticale si

laterale prezentate la punctul 3) 5) Selectionarea si gruparea elementelor structurale ce prezinta acelasi nivel de rezistenta

sau nivele apropiate in limitele de 10% Un element structural ce atinge capacitatea sa maxima de rezistenta inceteaza sa mai participe la preluarea fortei laterale. Intreruperea analizei de fiecare data cand un element structural atinge capacitatea sa maxima de rezistenta nu este absolut necesara si pentru structurile cu multe elemente acest mod de calcul consuma mult timp. De accea, in general, elementele structurale sunt grupate in functie de apropierea valorilor caracteristice de rezistenta. Cele mai multe structuri pot fi corect analizate folosind mai putin de 10 secvente de incarcare, iar structurile mai simple sunt analizate in general in 3 sau 4 secvente.

11

6) Inregistrarea fortei taietoare de baza si a deplasarii la varf in fiecare pas de incarcare De asemenea, este indispensabil sa se inregistreze fortele si rotirile elementelor structurale, acestea fiind necesare pentru verificarea performantei.

7) Modificarea modelului folosind rigiditatea zero (sau foarte mica) pentru elementele plastificate 8) Aplicarea structurii modificate conform pasului 7) unui nou increment de incarcare

laterala astfel incat un element (sau grup de elemente) sa ajunga la curgere Fortele si rotirile elementelor la inceputul unui increment sunt egale cu cele de la sfarsitul incrementului precedent. Fiecare aplicare a unui increment al fortei laterale este o analiza separata care incepe cu conditiile initiale. Prin urmare, pentru a determina cand urmatorul element ajunge la curgere, este necesar sa se adune fortele din analiza curenta la cele din analiza precedenta, cu incrementul precedent. Acelasi procedeu este utilizat pentru determinarea rotirilor elementelor structurale, cele din analiza curenta insumandu-se cu cele din analiza precedenta.

9) Sumarea incrementului incarcarii laterale si incrementului corespunzator deplasarii la varf din etapa de incarcare anterioare pentru a obtine valorile fortei laterale de baza si a deplasarii la varf corespunzatoare pasului de incarcare curent

10) Se repeta pasii 7), 8) si 9) pana cand structura atinge o stare limita ultima

(instabilitate datorata efectului P-delta, deformatii considerabile ce depasesc deformatiile prevazute de nivelul de performanta cerut, mecanism,...)

Figura 2.8 reprezinta curba de capacitate obtinuta in urma aplicarii pasilor de la 1) la 10) descrisi mai sus.

Atingerea fortei de curgere pentru un

element sau grup de elemente

Incrementul incarcarii laterale

Forta

taie

toar

e de

baz

a

Pasii analizei

Curba de capacitate

Deplasarea la varf Figura 2.8 Curba de capacitate

Exita cazuri in care un element sau un grup de elemente structurale pierd complet capacitatea de rezistenta laterala, dar continua sa se deformeze fara a afecta restul structurii de maniera semnificativa. Exemplul clasic in altfel de cazuri este reprezentat de elementele de cuplare din zidarie pozitionate intre ferestre. Astfel de comportamente ce implica redistributia fortelor laterale de la un grup de elemente la un altul, pot fi calculate dupa cum este indicat in pasul 11). Acest tip de modelare al comportamentului structural este complex si implica estimarea numarului de pasi de incarcare si verificarea aspectelor referitoare la performanta elementelor degradate.

11) Acest pas al analizei considera in mod explicit degradarea globala a rezistentei

unui grup de elemente structurale. Daca incarcarea incrementala a fost oprita in pasul 10 din cauza ca s-a ajuns la un nivel al deformatiei laterale la care toata sau o parte semnificativa a

12

incarcarii unui element nu mai poate fi preluata, rezistenta elementului se degradeaza semnificativ astfel ca rigiditatea acestuia este redusa sau eliminata.

Atunci o noua curba de capacitate este creata incepand cu pasul 3) al procedeului de determinare a capacitatii prezentat mai sus. Se creaza atatea curbe pushover cate sunt necesare pentru a defini adecvat scaderea rezistenta datorata pierderi rezistentei laterale a grupurilor de elemente. Figura 2.9 ilustreaza procesul descris in pasul 11) al analizei pentru 3 curbe de capacitate diferite.

Primul punct. cu degradare semnificativa.

Se opreste curba de capacitate 1, se

revizuieste modelul pentru a se tine cont de degradarea elementelor

si se incepe o noua curba de capacitate,

curba de capacitate 2

Forta

taie

toar

e de

baz

a

Punctul la care structura

atinge o stare limita ultima (de exemplu devine mecanism)

Curba de capacitate 1

Figura 2.9 Curbe de capacitate multiple impuse de modelul de degradare a rezistentei

Curba de capacitate 3

Curba de capacitate 2

Primul punct cu degradare semnificativa in curba de capacitate 2. Se opreste curba de

capacitate 2, se revizuieste modelul pentru a se tine cont de degradarea elementelor si se incepe o noua curba de capacitate, curba de capacitate 3

Deplasarea la varf

Curba finala de capacitate este construita astfel incat initial sa coincida cu prima curba, apoi se face tranzlatia la cea de-a doua curba, in dreptul deplasarii corespunzatoare degradarii unui grup de elemente si asa mai departe. Figura 2.10 prezinta curba de capacitate calculata considerand degradare globala a rezistentei unui grup de elemente structurale.

Curba de capacitate degradata in forma dintilor unui fierastrau

Forta

taie

toar

e de

baz

a

Curba de capacitate 2

Curba de capacitate 3

Curba de capacitate 1

Deplasarea la varf

Figura 2.10 Curba de capacitate calculata considerand degradarea globala a rezistentei

13

3. Metodologia de estimare a performanţei structurale dezvoltată la PEER Centre

Aceasta metodologie este formulată pe baze probabilistice şi este alcătuită din 4 etape succesive: (i) estimarea hazardului; (ii) realizarea analizei structurale; (iii) evaluarea avariilor; (iv) analiza pierderilor şi estimarea riscului. Produsul fiecăruia dintre aceste 4 etape este caracterizat printr-o variabilă generalizată: (i) măsura intensităţii mişcării seismice (IM); (ii) parametrii de cerinţe inginereşti (EDP); (iii) măsuri ale avariilor (DM); (iv) variabila decizie (DV). Variabilele sunt exprimate în termenii probabilităţilor condiţionale de depăşire (p(EDP|IM)), iar în abordarea prezentată în figura următoare se lucrează în ipoteza în care probabilităţile condiţionale dintre parametrii sunt independente. Moehle (2003) şi Hamburger (2003) au descris metodologia bazată pe performanţă care va fi implementată în ATC – 58. Principalele caracteristici ale acesteia sunt prezentate pentru cazul unei structuri ca în figura următoare. ANALIZA DE

HAZARD

P[IM|O,D]

IM Măsura intensităţii

seismice

P[IM]

ANALIZA STRUCTURALĂ

P[EDP|IM]

EDP Parametru

ingineresc de cerinţă

P[EDP]

ANALIZA AVARIILOR

P[DM|EDP]

DM

Măsura Avariilor

P[DM]

DV

Variabila Decizie

P[DV]

P[DV|DM]

ANALIZA PIERDERILOR

o

o

o

Figura 3.1 Schema logică a principalelor etape cuprinse în metodologia PEER – ATC-58

Analiza de hazard. Are drept rezultat mărimea ce caracterizează intensitatea mişcării seismice (IM). Valorile IM sunt obţinute în urma analizei probabilistice a hazardului seismic corespunzător amplasamentului structurii. Variabilele de tip IM pot fi atât mărimi scalare cât şi vectoriale (Baker & Cornell, 2004). În mod tradiţional, acceleraţia spectrală calculată pentru perioada de vibraţie caracteristică modului propriu fundamental de vibraţie, SA(T1), este folosită ca variabilă de tip IM;

Analiza structurală. Are drept rezultat estimarea parametrilor inginereşti de cerinţă (EDP), parametrii ce reprezintă mărimi caracteristice răspunsului structural, în funcţie de parametrii de tip IM. Ca variabile de tip EDP pot fi considerate indicatorul de drift maxim pe inălţimea structurii sau acceleraţia absolută maximă de nivel, mărimi evaluate prin intermediul analizei dinamice neliniare a structurilor (Medina & Krawinkler, 2004; Ibarra & Krawinkler, 2005);

Analiza avariilor. Are ca rezultat estimarea avariilor structurale în funcţie de parametri inginereşti de cerinţă. Sunt variabile ce cuantifică avariile ce apar în structură, notate cu DM, determinate ţinând cont de strategia de reparaţii şi considerând o mulţime de alţi parametrii (Taglavi & Miranda, 2003; Aslani, 2005);

14

o Analiza pierderilor. Este o măsură a performanţei, notată cu DV, care ia în considerare trei categorii majore de pierderi: (i) pierderi materiale; (ii) pierderi produse de perioada de timp în care structura este repusă în funcţiune; (iii) pierderi de vieţi omeneşti.

Metodologia PEER – ATC-58 poate fi exprimată în termenii unei integrale triple, ca în relaţia următoare ce are la bază teorema probabilităţii totale, în care toate variabilele au fost definite anterior:

( ) ( ) ( ) ( ) (∫∫∫= IMdIMEDPdGEDPDMdGDMDVGDVv λ||| ) (3.1) În tabelul următor sunt prezentate variabilele de tip IM, EDP, DM şi DV care este posibil să fie adopatate în ATC-58 pentru cazul construcţiei structurilor metalice în cadre multi-etajate.

Tabel 3.1

Mărimi ce caracterizează

intensitatea mişcării seismice (IM)

Acceleraţia de vârf a terenului; Acceleraţia spectrală calculată pentru perioada fundamentală T1; Raportul dintre acceleraţia spectrală calculată pentru T1 şi acceleraţia spectrală calculată pentru T2.

Parametrii inginereşti de

cerinţă (EDP)

Indicatorul de drift maxim pe inălţimea structurii; Indicatorul de drift de structură; Acceleraţia absolută maximă de nivel; Rotirea plastică a grinzilor sau stâlpilor.

Mărimi ce permit estimarea avariilor structurale (DM)

Pierderi de vieţi omeneşti; Pierderi materiale datorate avariilor elementelor structurale şi nestructurale; Pierderi materiale datorate neexploatării structurii pe perioada de timp necesară repunerii în funcţiune.

Variabile decizie (DV) Pierderi anuale; Obiective de performanţă.

Efectele produse de cutremure asupra constructiilor sunt exprimate fie in grade de avariere (de exemplu Scara europeana de masura a intensitatii macroseismice – EMS 98- clasifica avariile constructiilor in cinci nivele de la D1-avarii minore, la D5-distrugere), fie direct in pierderi economice. Metodele bazate pe matrici de avariere, curbe de vulnerabilitate si indici de vulnerabilitate permit evaluarea vulnerabilitatii in termeni de grade de avariere, in timp ce curbele de fragilitate pot exprima rezultatele direct in pierderi economice. Metodele empirice de evaluare a vulnerabilitatii constructiilor au la baza, dupa cum numele lor indica, analiza statistica a informatiilor obtinute in urma cutremurelor produse. Aceste metode sunt deci bazate pe evenimente reale (cutremure) si pe evaluarea consecintelor acestora asupra contructiilor ce au fost afectate de evenimentele respective. Metodele empirice de evaluare a vulnerabilitatii constructiilor pot fi impartite in doua categorii, ambele bazandu-se pe relatia „directa” dintre avariile constructiilor si miscarea solului: 1) matrici de avariere probabila, denumite in acest document Matrici de de probabilitate avariere (Damage Probability Matrix-DPM) si 2) functii de vulnerabilitate. Matricea de probabilitate de avariere exprima, de maniera discontinua, probabilitatea conditionata de a obtine o anumita stare de avariere j datorata unei miscari a solului de intensitate i, P[D=j ⏐ i]. Functia de vulnerabilitate exprima, de maniera continua, probabilitatea de a depasi o anumita stare de avarie data pentru o anumita intensitate a cutremurului. Primele analize statistice ale avariilor cladirilor produse in urma cutremurelor au fost realizate de Withman in 1973. Folosind date obtinute in urma cutremurului produs in San Fernado (9 februarie 1971) Withman a creat primele matrici de avariere probabila (DPM) pentru diferite tipuri de structuri. Forma matricei de avariere propusa de Withman et al. in 1973 este prezentata in Tabel 3.2.

15

Figura 3.2 Componentele analizei de risc seismic si metodele de estimare a vulnerabilitatii

constructiilor Matricea de avariere (DPM) a cladirilor a devenit una dintre cele mai raspandite forme de reprezentare a distributiei probabile a avariilor produse in urma cutremurelor, fiind adaptata ulterior de diferite noi metode de estimare a vulnerabilitatii constructiilor. Tabel 3.2 Structura matricei de avariere (Damage Probability Matrix-DPM) dupa Withman et al.

(1973) Intensitate Grade

de avariere

Avarii structurale

Avarii nestructurale

% de avariere

V VI VII VIII IX

0 Neavariat Neavariat 0-0.05 10.4 1 Neavariat Stare de avariere minora 0.05-0.3 16.4 0.5 2 Neavariat Stare de avariere minora

locala 0.3-1.25 40.0 22.5

3 Fisuri capilare Stare de avariere minora generalizata

1.25-3.5 20.0 30.0 2.7

4 Stare de avariere usoara

Stare de avariere moderata 3.5-4.5 13.2 47.1 92.3 58.8 14.7

5 Stare de avariere moderata

Stare de avariere extinsa 7.5-20 0.2 5.0 41.2 83.0

6 Stare de avariere extinsa

Stare de avariere aproape completa

20-65 2.3

7 Stare de avariere completa / structura inutilizabila 100 8 Prabusire 100

Doua probleme principale sunt reprosate acestor metode de catre comunitatea stiintifica: parametrul ce caracterizeaza hazardul (intensitatea) este un parametru discontinuu (iar pentru analiza cutremurelor viitoare este nevoie de date continue) si faptul ca matricea de avariere este dependenta de zona in care a fost determinata (tipurile de constructii si de sol) si deci nu poate sa fie transferata cu usurinta in alte zone. In general datele observate in urma cutremurelor sunt limitate si nu se

16

refera la toate tipurile de constructii sau la toate intensitatile, de aceea, aceste metode sunt adesea completate, sau inlocuite total, cu tehnici complementare de evaluare a vulnerabilitatii constructiilor: analize mecanice, opinii de experti, indici de vulnerabilitate, etc. Diferite studii post-seismice au fost realizate si s-au concretizat prin constructia curbelor de vulnerabilitate empirice exprimate in functie de PGA ca parametru ce caracterizeaza miscarea solului. Alte studii (Rossetto et al., 2003; Scawthorn et al., 1981; Shinozuka et al., 1997) propun utilizarea aceeleratiei sau deplasarii spectrale pentru construirea functiilor de vulnerabilitate empirice. Cele din urma prezinta o importanta deosebita deoarece ele tin cont de relatia dintre continutul de frecvente al miscarii solului si perioada de vibratie fundamentala a constructiilor. In general, curbe de vulnerabilitate construite pe baza spectrelor de acceleratie sau deplasare prezinta o mai buna corelatie intre miscarea solului si avariile observate.

Pro

babi

litat

ea d

e de

pasi

re

Figura 3.3. Curbe de vulnerabilitate pPSI; D1-D5 sunt gradele d

Figura 3.4 Exemplul de distributie a pude inaltimi mici(o<2 etaje) si medii(x,parametri diferiti ce caraterizeaza mis

fun

Metodele mixte (numite si hibrprocedee: calcule analitice, metoavariere, calcule simplificate istructurale ale cladirilor, etc.

Parametru al miscarii solului PSI

ropuse de Spence et al. (1992) pentru constructii in cadre folosind parametrul e avariere descrise de scara de masura a intensitatii seimice MSK

nctelor de vulnerabilitate obtinute in urma observatiilor avariilor constructiilor ∆ intre 3 si 5 etaje) in urma cutremurului din1995 Aegion (Grecia) pentru doi carea solului: (a) PGA, si (b)Deplasarea spectrala corespunzatoare perioadei

damentale de vibratie (Rossetto et al., 2004)

ide) de evaluare a vulnerabilitatii constructiilor combina diferite de bazate pe opiniile expertilor, curbe de vulnerabilitate, matrici de n urma carora sunt atribuite puncte (sau indici) deficientelor

17

1

S.l. Dr. Ing. Cristian Arion

Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti

CARACTERIZAREA SEISMICĂ A CONDIŢIILOR DE TEREN EVALUAREA CONDITIILOR LOCALE DE TEREN

2

Continut

1. Introducere2. Factori reprezentand conditiile locale de teren

2.1 Eurocode 82.2 Caracterizarea seismică a condiţiilor de teren in P100

3. Echipamente pentru investigarea terenului4. Instrumentarea seismică a clădirilor

3

CARACTERIZAREA SEISMICĂ A CONDIŢIILOR DE TEREN EVALUAREA CONDITIILOR LOCALE DE TEREN

o Caracterizarea conditiilor locale de teren cu ajutorul investigatiilor in situ pentru identificarea geologiei superficiale si a valorilor parametrilor dinamici ai terenurilor

o Aplicarea codurilor avansate de proiectare antiseismica (EC8, ASCE, UBC) in Romania

o Procesul actual de armonizare al prescriptiilor romanesti de proiectare antiseismica cu cele din Uniunea Europeana impune investigarea efectelor locale si implicit cuantificarea acestora

Introducere

4

Tipul acţiunii/Fenomen Număr de cicluri Durata încărcării

Tipul efectului

Căderea bombelor sau exploziile 1 10-3 – 10-2

secundePuls sau

şoc

Seism(durata unui puls este între 0.1 şi

3 secunde)

10 – 20 cu amplitudini

diferite

0.02 – 1 secunde

Baterea piloţilor, vibro -compactarea

100 – 1000 Frecvenţa de comandă 10 – 60 Hz

Fundaţii de maşini (pentru compresoare, generatoare

electrice)

104 - 105 Frecvenţa de comandă10 – 60 Hz

Parcări auto, valurile de apă, ecartamentul căii ferate

Foarte mare 0.1s ÷ câteva secunde

Oboseala

Tipuri de acţiuni dinamice ce pot acţiona asupra terenului de fundare

5

Schema simplificata a miscarii terenului datorata seismului

Efect ale conditiilor locale de amplasament(Site effect)

Efect de propagare(Path effect)

sedimente

rocafocar

suprafata terenului

Efect de sursa

(Source effect)

6

Modificare a proprietatilor terenului

presiune interstitiala sporita, rezistenta mai mare sau mai mica,densitate sporita, lichefiere, tasari, etc.

Probabilitate sporita a “macro” miscarilor terenului

alunecari de teren, cedari ale terenului, caderi de roci.

Efectele conditiilor locale de amplasament

Modificare a semnalului seismic din cauza- factorilor geometrici (topografie, structura geologica)- factorilor mecanici (variatia proprietatilor terenului)

vibratie mai lunga, modificari ale spectrului, modificareacontinutului de frecvente, amplificarea sau dezamplificareaparametrilor miscarii, etc.

7

Dezamplificarea PGA - San Francisco, SUA

8

Draghiceanu, M.M., 1896. “Les tremblements de terre de la Roumanie et des pays environnants. Contribution à la théorietectonique. Géologie Appliquée”, L’Institut d’Arts Graphiques Carol Göbl, Bucarest, 84 p.

Intensitatea poate diferi in mod esential de la un loc la altulintr-o aceeasi localitate, in functie de natura solului.

Un seism poate fi aproape ineficace pe un teren solid in timpce poate, foarte aproape de acelasi loc, sa devina dezastruos peun teren moale argilor si mai ales nisipos.

Acest caz s-a prezentat la seismele din 23 Februarie 1887 de la Diano-Marina, Menton, Nisa, la care am fost martor la Nisa.

Locuintele situate pe masivele calcaroase aproape ca nu au suferit, in timp ce constructiile situate in depresiuni cu terenurimoi au fost foarte afectate.

9

Metode de determinare a parametrilor dinamiciai terenurilor/materialelor

10

Magnitude of strain 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 Phenomena Wave propagation, vibration Cracks, differential settlement Slide, compaction, liquefaction

Mechanical characteristics Elastic Elasto-Plastic Failure Effect of load repetition Effect of rate of loading

Constants Shear modulus, Poisson’s ratio, damping Angle of internal friction, cohesion

Seismic wave method

In-situ vibration test

In si

tu

mea

sure

men

ts

Repeated loading test

Wave propagation, precise test

Resonant column, precise test

Labo

rato

ry

mea

sure

men

ts

Repeated loading test

Analytical Model Linear elastic model Viscoelastic model Load history tracing type model

Method of response analysis

Linear method Equivalent linear method Step-by-step integration method

11

Considerarea efectelor conditiilor locale de teren asupra raspunsului structural

12

Prevederi in normativele de protectie antiseismica

- Factori reprezentand conditiile locale de teren -

EUROCODE 8, (2003) ISO/CD 3010 -Draft 1999-10-01Uniform Building Code -UBC- (1997) Specifications for Highway Bridges -1990 (Japan)Codul francez PS-92,Codul GBJ 11-89, China, siP100-2006 (Romania)

13

Codurile de proiectare antiseismica specifica spectre elastice de proiectare normalizate pentru fiecare dintre clasele de terendefinite.

Efectul conditiilor locale de amplasament este integrat prin forma spectrelor (controlata de perioadele de colt) si prin valorilecoeficientilor de amplificare dinamica, indicati in functie de diferitenivele ale acceleratiei terenului pentru proiectare.

Sunt introduse astfel, cu relatii mai simple sau mai complicate, fenomenul de latire a zonei de valori spectrale maxime si, in unelecazuri, o usoara diminuare a amplificarii dinamice in cazulmiscarilor puternice ca efect al neliniaritatii terenului.

Perioada de control TC este din ce in ce mai mare cu cat terenuleste mai moale (perioada de vibratie a pachetului de straturi din amplasament este mai mare).

14

Clasa de teren Descrierea profilului stratigrafic

VS,30(m/s)

NSPT(nr./30cm)

CU(kPa)

A Roca sau un material tip roca, incluzand cel mult 5 m de material mai moale la suprafata

> 800 - -

B Depozite de nisip foarte dens, pietris sau argila foarterigida, de cel putin cateva zeci de m grosime, cu o cresteregraduala a proprietatilor mecanice cu adancimea

360 - 800 > 50 > 250

C Depozite adanci de nisip dens sau mediu-dens, pietris sauargila rigida cu grosimi de la cateva zeci de m la mai multesute de metri

180 – 360 15 - 50 70 – 250

D Depozite de teren necoeziv slab spre mediu (cu sau farainsertiuni de straturi coezive moi) sau depozite de terencoeziv moale spre tare

< 180 < 15 < 70

E Un profil de teren care are la suprafata aluviuni cu valoriVS,30 de clasa C sau D si cu grosimi variind intre 5 si 20 m, avand la baza un material mai tare cu VS,30 > 800 m/s

S1 Depozite care constau in sau care contin un strat de celputin 10 m grosime de argila moale/namol cu plasitictatemare (PI > 40) si cu un continut mare de apa

< 100 - 10 – 20

S2 Depozite cu terenuri lichefiabile, cu argile sensibile sauorice alt tip de profil de teren care nu este inclus in claseleA-E sau S1

Clase de teren in Eurocode 8

15

smVs /800≥

5m

• Roci

10m

smVs /360≥

• Depozite de nisipuri rigide• Pietrisuri• Argile foarte consolidate

10m

smVs /180≥40m

smVs /350≥

• Nisipuri de densitate medie• Pietrisuri• Argile de rigiditate medie

Tip A TipB

20m

smVs /180<

Tip D

• Terenuri necoezive afânatecu sau fara lentile de argila

• Terenuri coezive de rigiditatemedie si redusa

TC =0.4 s TC =0.6 s TC =0.8 s

Clasificarea conditiilor locale de teren în

EUROCODE 8

TC =0.5 s

Tip C

16

Eurocode 8 - 2003

Se(T) Spectrul de răspuns elastic pentru componentele orizontale ale acceleraţiei terenului în amplasamentT perioada de vibraţie a unei structuri cu un grad de libertate dinamică si cu raspuns elastic

ag valoarea de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului

TB, TC si TD perioade de control (colţ)

S factorul de teren

17

Caracterizarea seismică a condiţiilor de teren

Pentru construcţiile din clasa 1 de importanţă-expunere se recomandă realizarea de studii pentrucaracterizarea seismică a condiţiilor de teren în amplasament. Aceste studii trebuie să conţină:

- Profilul vitezei undelor de forfecare Vs şi al undelor de compresiune Vp,de la suprafaţa terenului până la roca de bază, dar pe minim 30 metri adâncimede la suprafaţa terenului atunci când roca de bază este la mare adâncime;

- Stratigrafia amplasamentului (grosimea şi tipul de teren pentru fiecare strat) şiprofilul densităţilor;

- Profilul vitezelor undelor de forfecare Vs se caracterizează prin reprezentândviteza medie ponderată cu grosimea stratelor profilului, definită conform relaţiei A.3.1:

SV

∑

∑=

=

=n

i i

i

n

ii

S

Vh

hV

1

1

unde hi si Vi reprezintă grosimea şi respectiv viteza undelor de forfecare pentru stratul i.

P100 – 2006Anexa A

18

Pe baza valorilor vitezei medii ponderate, condiţiile de teren se clasifică in următoarele 4 clase:

Clasa A, teren tip roca ≥ 760 m/s,

Clasa B, teren tare 360 < < 760 m/s,

Clasa C, teren intermediar 180 < ≤ 360 m/s,

Clasa D, teren moale ≤ 180 m/s.

Pentru stabilirea spectrelor de răspuns elastic corespunzătoare clasei de teren astfel determinate se vor utiliza metodologiile din practicainternatională.

Mărimea se calculează pentru cel puţin 30 m de profil de teren. SV

SV

SVSVSV

19

Studiu de caz pentru clasificarea unui amplasamentdin Bucuresti

Perioada predominanta a profilului de teren, Tg (s) Utilizand 30m profil de

terenUtilizand intreg profilul de

terenGravitymethod

ASCE7-98

Madera-Schnabel

Gravitymethod

ASCE7-98

MaderaSchnabel

Din analizaechivalent

liniara(Shake)

Din analizainregistrarilor

0.28 0.32 0.30 0.65 0.71 0.69 0.69 ~1.4

Tipuri de terenUBC 97 ISO EC8 2002 Japan Road

Association 1990P100-92 P100

propunereC moale B/C Type III (moale) Tc=1.5s Tc=1.6s

20

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Perioada T , s

SA

, 'g

P100 - propunereP100 - 920.66

0.50

0.24g

0.50g

Spectru elastic de raspuns de acceleratie recomandatin conformitate cu P100-1/2006

si cu rezultatele analizei de hazard seismic pentru Bucuresti

21

3. Echipamente pentru investigarea terenului

• Echipament pentru realizarea forajelor

• Echipament pentru penetrari de tip CPT (statica) siSPT (dinamica)

• Senzori de foraj pentru investigatii geofizice

• Echipament de laborator pentru masuratori de tip triaxialdinamic

• Sistem de inregistrare si analiza a vibratiilor ambientalepentru terenuri si structuri

22

Echipament de foraj

23

24

Penetrarea Dinamica Standard (SPT)

Rezultatele testelor SPT pot fi utilizate pentruRezultatele testelor SPT pot fi utilizate pentru::

stabilirea stratigrafiei amplasamentului, inclusiv a grosimii ststabilirea stratigrafiei amplasamentului, inclusiv a grosimii stratelor, ratelor,

evaluarea conditiilor geologice si hidrogeologice,evaluarea conditiilor geologice si hidrogeologice,

evaluareaevaluarea densitatii relative a nisipurilordensitatii relative a nisipurilor,,

determinareadeterminarea caracteristicilor de rezistenta si rigiditate a pamanturilor, ecaracteristicilor de rezistenta si rigiditate a pamanturilor, etc. tc.

In functie de In functie de NNSPTSPT se stabilesse stabilescc caracteristicile geomecanice/dinamice ale straturilor caracteristicile geomecanice/dinamice ale straturilor de pamant investigatede pamant investigate,, starea de indesare a pamanturilor necoezivestarea de indesare a pamanturilor necoezive,, starea de starea de consistenta a pamanturilor coezive.consistenta a pamanturilor coezive.

EvaluareaEvaluarea lichefieriilichefierii, , vitezaviteza undelorundelor de de forfecareforfecare, G (, G (modulmodul de de deformatiedeformatietransversal), transversal), densitateadensitatea, E (, E (modululmodulul luilui Young), etc.Young), etc.

25

Echipament pentru penetrarea dinamica a terenului, SPT

Caracteristici tehnice:- greutatea totala a echipamentului: 115 kg- masa berbec: 63,5 kg- inaltimea de cadere: 763 mm- contor electronic

EN ISO 22476-3

26

Standard Penetration Test (SPT)

Japanese Industrial Standard - JIS A 1219-2001American Society for Testing and Materials - ASTM, D 1586-2000 British Standard - BS 5930:1981 – Code of Practice for Site InvestigationsEuropean Standard – ISO 22476-3:2005 „Standard Penetration Test”Romania – SR EN ISO 22476-3:2006

Bucharest, CNRRS, July 25, 2007

National Center for Seismic Risk Reduction

27

Echipament de penetrare dinamica

Mod de recoltare a probelor

28

29

Echipament CPT (GEOMIL, Olanda)

Echipamentul de penetrare statica (penetrometrul piezo electric) compus din:- echipament de penetrare, dispozitiv de lestare (8 ancore metalice)- dispozitiv de presare (capacitate 200 kN)- sistem de achizitie a datelor cu interfata de conectare la PC- dispozitiv de masurare a rezistentelor la penetrare (pe con, pe manta,

inclinare si presiunea apei din pori)

30

Cone Penetration Test (CPT)

Bucharest, CNRRS, July 25, 2007

National Center for Seismic Risk Reduction

JAPAN U.S.A. U.K. EC7 ROMANIA GERMANY SWEDEN NORWAY

no tolerance≥35,7≤36,0 36,5 ≥35,7

≤36,0≥34,8≤36,0

≥34,8≤36,0

≥34,8≤36,0

no details no details no details no details no details

no details no details no details no details 14,995

FRANCE

≥35,7≤36,0

no details

10-20 piezocone 20±2 mm

piezocone 20±2 mm

≤10 >50 ≥200 no details no details 20-100 ≤200 piezocone 10-20 20

Sleeve area (15.000 mm2)

Main items of specifications

Cone diameter (35,7±0,3 mm)

Thrust machine100 – 200 kN50 – 100 kN for soft soils

Apex angle of the cone (600)

Area of the cone (1000 mm2)

Rate of penetration (20±5 mm)

Interval of readings (10 – 50 mm)

31

32

Metoda geofizice de prospectare a terenului de tip down-hole.

– Masurarea vitezelor de propagare a undelor seismice

– Din analiza timpilor de sosire a undelor seismice, in corelatie cu stratigrafia interceptata in foraj, se poate obtine profilul vitezelor undelor seismice si alti parametri derivati: modulul dinamic de deformatie longitudinala – Edin, modulul dinamic de deformatie transversala – Gdin, coeficientul dinamic Poisson – νdin.

33

Conectarea echipamentelor pentru masuratorilede tip downhole

34

Echipament pentrumasuratori de tip

downhole

35

36

Investigarea vitezelor de propagare a undelor prin metoda downhole

Adancimeforaj, m Site Vs,30 Tg Vs,51 Tg

140 INCERC 271 0.449 301 0.677

69 SPITAL 246 0.495 279 0.731

110 Victoriei 285 0.427 309 0.660

78 UTCB 310 0.393 325 0.627

66 INSTALATII 289 0.421 317 0.643

68 PRC 294 0.414 308 0.662

51 Primarie 224 0.544 264 0.772

Vs / Vp = ( (1 - 2 ν) / (2(1 - ν) ) ½

Gmax = ρ Vs2

Emax = 2 Gmax (1 + ν)

37

0

10

20

30

40

50

60

70

80

200 500 800 1100 1400 1700 2000

Adan

cim

e (m

)

100 300 500 700 900 11000,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

Vs

Vp

υdinGdin

Edin

valorile masurate ale vitezelor undelor seismice P si S

valorile masurate ale coeficientului Poisson

valorile masurate ale modulilor dinamici de deformatie

longitudinala si transversala

38

Profile de viteze aleundelor de forfecare

in Bucuresti

39

Bucharest:Microzonation map

for shear wave velocity (m/s)

averaged on 30m

The values in the range between

210m/s and 310m/s

40

National Center for Seismic Risk Reduction

Surface wave method

Shear-wave velocity models for the UTCB site obtained through the surface-wave method

A 10kg sledgehammer is used as a source. The sources are placed with 1m intervals. 24 geophones (4.5Hz) are deployed with 0.5 to 2m intervals.

The surface wave method is the seismic exploration method in which the dispersion (frequency or its wavelength) of the surface-waves is analyzed.

Bucharest, CNRRS, July 25, 2007

National Center for Seismic Risk Reduction

41

42

Echipament de incercare cu placa

Echipamentul utilizat pt incercarile cu placa este alcatuit din:- placa (de diferite dimensiuni)- pompa si piston hidraulic- cadru pentru asezarea dispozitivelor de masurare- traductori de deplasare- celula de presiune- sistem de achizitie.

Inregistrarile sunt realizate si centralizate cu ajutorul sistemului de achizitie (data logger) portabil.

0

20

40

60

80

100

120

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Pressure [Kpa]

Plat

e di

spla

cem

ent s

[mm

]

43

Sistem de încercari de laborator pentru identificareaproprietatilor dinamice ale terenului de fundare

ECHIPAMENT DE LABORATOR PENTRU ÎNCERCARI TRIAXIALE

Aparatul este utilizat pentru determinareaparametrilor de comportare statica si dinamicaai pamanturilor, folositi in modelareainteractiunii teren-structura.

44

G-γ si D-γ sunt curbele caracteristice care descriu variatia modulului de forfecare si respectiv factorului de amortizare functie de deformatia specifica de forfecare. Aceste curbe se determina experimental.

Curbele G-γ si D-γ se utilizeaza pentru a tine seama de comportarea neliniara a terenului, manifestata prin reducerea modulului dinamic G si cresterea fractiunii de amortizare Dcorespunzator nivelului de deformatii indus de actiunea seismica in teren.

Masuratori de laborator pentru deformatii specifice foarte mici (10-5 - 10-3)

45

( ) 101

×=SAa

deqE

εσ

1

2x(εa)SA

q =

σ a -

σ r

εa

ΔW

W

Eeq

46

Esec

1

Emax

1

εa εa

q =

σ a -

σ r

Gsec

1

Gmax

1

γ γ

τ

τ γ

( ) 101

×=SAa

deqE

εσ

( ) 1002

×Δ

=n

SAa HLε

Definiţia modulurilor de deformaţie (transversal şi longitudinal)

Sistemul de măsurare a deplasărilor foarte mici constă dintr-o pereche de senzori de proximitate (gap sensors). În calculul modulurilor de deformaţie şi al amortizării se foloseşte media înregistrărilor celor doi senzori.

47

Erori ce pot aparea la masurarea amortizarii critice pentru deformatii specifice de forfecare mici (<10-5 )

1. Efectul datorat lipsei contactului dintre specimen si piston sau piedestalulcelulei de triaxial (bedding error)

2. Frecventa incarcarii3. Necorelarea inregistrarilor senzorilor (forta, deplasare) (time gap)4. Variatia tensiunii energiei electrice (5. Sensibilitatea (rezolutia) placii de achizittie (A/D – converter); 24 bit (224),

16 bit (216) sau 12bit (212)6. Raportul dintre semnalul propriuzis si nivelul de zgomot (signal/noise ratio)7. Sensibilitatea “load cell” (senzor de masurare a incarcarii)8. Tipul de material supus incercarii. 2nd loading cycle

axial strain

dev.

str

ess

Examplu: damping h= 5.63%; axial strain 0.00027%,dev. stress 2.3kN/m2

48

Vutecic G/Gmax IP=200

Gravel Seed G/Gmax

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

Single amplitude shear strain, (γ)sa(%)

G/G

max

Vutecic G/Gmax IP=0

Vutecic G/Gmax IP=100

Vutecic G/Gmax IP=200

Gravel Seed G/Gmax

Sun G/Gmax PI=80+

Sand Seed lower bound G/Gmax

Sand Seed average G/Gmax

APARAREA CIVILA 47

APARAREA CIVILA 22

APARAREA CIVILA 35

APARAREA CIVILA 17

Vutecic h (%) IP=200

Sand Seed upper bound h(%)

0

5

10

15

20

25

30

35

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

Single amplitude shear strain, (γ)sa(%)

Hys

tere

tic d

ampi

ng ra

tio h

(%)

Vutecic h (%) IP=0

Vutecic h (%) IP=15

Vutecic h (%) IP=30

Vutecic h (%) IP=50

Vutecic h (%) IP=100

Vutecic h (%) IP=200

Sun h(%) lower bound

Sun h(%) average

Sand Seed lower bound h(%)

Sand Seed upper bound h(%)

D17

49

4. Raspunsul terenului in timpul seismelor in termeni de:

- Valori de varf ale miscarii terenului: PGA, PGV, PGD, EPA, EPV, EPD

- Continut de frecvente al miscarii terenuluiPerioade de control (colt) TC si TDIndicatori stochastici ai continutului de frecvente ε si f90

- Spectre de raspuns elastic SA si valori asociate (SAmax si βmax)

- Densitati spectrale de putere PSD

- Rapoarte spectrale H/VFrecvente de vibratie a terenuluiFactori de amplificare

etc.

50

Manual for Zonation on Seismic Geotechnical HazardsInternational Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering

Technical Committee for Earthquake Geotechnical Engineering, TC41999, Tokyo

Gradul 1 Gradul 2 Gradul 3Miscareaterenului

• Cutremure istoricesi informatieexistenta

• Harti geologice

• Microtremor• Studiu geotehnic

simplificat

• Investigatiigeotehnice

• Studiulraspunsuluiterenului

Stabilitateaversantilor

• Cutremure istoricesi informatieexistenta

• Harti geologice sigeomorfologice

• Foto aeriene• Studii in situ• Date despre

vegetatie siprecipitatii

• Investigatiigeotehnice

• Analize

Lichefiere • Cutremure istoricesi informatieexistenta

• Harti geologice sigeomorfologice

• Foto aeriene• Studii in situ

• Investigatiigeotehnice

• Analize

3 nivele de zonare seismica si datele necesare

51

Metode pentru analiza raspunsului terenului si a efectelor conditiilor locale de amplasament

Masuratori si observatii in situModelare numerica (bazata pe informatie geotehnica/geofizica)

In situ (Empiric)- rapoarte spectrale fata de un amplasament de referinta- rapoarte spectrale H/V (intr-un amplasament) pentru

seisme sau microtremor- rapoarte spectrale pentru inregistrari in foraj- rapoarte ale spectrelor de raspuns- modele fizice

(ex: calibrarea unui proces de tip zgomot alb limitat cupatratul spectrului Fourier cumulativ al accelerogramei)- filtre temporale variabile, etc.

Modelare numerica (Analitic)- analize 1 D, 2 D, 3 D lineare, linear echivalente si nelineare

52

INCERC Bucharest mainbuilding (One storey)

SEISCOM station Accelerometer ADS-3016 (surface and borehole sensors)

~600m

Pantelimon Boulevard

GEOTEC 2+76.67m

GEOTEC 3+~76m

FM 113+77.85 m

INCERC station, accelerometers SMA-1 & K2

GEOTEC 1+66.60 m

Fundeni Lake

~170m

~160m

~50m

Amplasamentul INCERC Bucuresti

Metode pentru analiza raspunsului terenului si a efectelor conditiilor locale de amplasament

Studiu de caz - amplasamentul INCERC Bucuresti

53

In zona Bucuresti nu exista un amplasament de referinta (roca) Metode pentru o singura statie:- raportul orizontal/vertical al spectrelor de raspuns elastic deplasare- raportul orizontal/vertical al spectrelor Fourier de amplitudine

Earthquake Station with record Magnitude Depth, km Maximum PGA, cm/s2

March 4, 1977 INCERC 7.2 109 195.00April 28, 1999 INCERC 5.7 145 12.90May 25, 1999 INCERC & SEISCOM 4.5 130 0.39 & 0.57March 8, 2000 INCERC 5.0 70.3 0.96April 6, 2000 INCERC 5.5 136 9.60

Metode in situH

/V S

D sp

ectra

l rat

io

Period, s

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3

March 4, 1977

April 6, 2000

1.34s (0.74Hz)

Raportul H/V al spectrelor de raspuns elastic de deplasare

54

Analiza masuratorilor de microvibratii

metoda rapida si “economica” recomandata

Tehnica rapoartelor spectrelor Fourier ale componenteiorizontale si verticale a inregistrarii microvibratiei

la un amplasamentpentru obtinerea unei functii de transfer ce evidentiaza

frecventa caracteristica a vibratiei terenului

1993 - Manualul de zonare seismica realizat de Technical Committeefor Earthquake Geotechnical Engineering, TC4, of the

International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering

55

horizontal 1

horizontal 2

vertical

Acc

eler

atio

n

Time, s

0.00 30.00 60.00 90.00 120.00 150.00

Sistem de achizitie portabilpentru masurarea vibratiilor

ambientale si fortate

56

tar5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.1 1 10Frequency, Hz

Mea

n Sp

ectr

al R

atio

tar6

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.1 1 10Frequency, Hz

Mea

n Sp

ectr

al R

atio

tar9

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.1 1 10Frequency, Hz

Mea

n Sp

ectr

al R

atio

tar10

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.1 1 10Frequency, Hz

Mea

n Sp

ectr

al R

atio

Media functiilorde transfer

Perioada predominantade vibratie a terenului

media masuratorilor ~ 0.7sec

57

um+1

Xm+1

h1

hm+1

hm

hN=∞

um

Xm

u2

X2

u1

X11

.

.

.

m

m+1

.

.

N

um+2

Xm+2

uN

XN+1

G1 β1 ρ1

Gm βm ρm

Gm+1 βm+1 ρm+1

GN βN ρN

Layer Coordinate Propagation Properties No. System Direction

Particle motion

Incident wave

Reflected wave

Analiza raspunsului printr-un model decalcul liniar echivalent (SHAKE21)

Analiza echivalent-liniara(Schnabel et al., 1972)

Model de terenunidimensional bazat pe

proprietatile geotehnice/geofizice,pentru care au fost calculate

raspunsul depozitului aluvionarsupus miscarii rocii de baza

58

3

456

1

2

3

456

Rat

io o

f res

pons

e sp

ectra

0.12 3 4 5 6 7 8 9

12 3 4 5

Period

ew9327 ns9327 ud9327 ew9409 ns9409 ud9409 Shake

ARAH vs TAMA

91

2

3

4

5

6

7

Rat

io o

f res

pons

e sp

ectra

0.12 3 4 5 6 7 8 9

12 3 4 5

Period

9327ew 9327ns 9327ud 9409ew 9409ns 9409ud Shake

ARAHAMATg=0.830s

0.1

2

4

68

1

2

4

68

10

Four

ier r

atio

0.12 3 4 5 6 7 8 9

12 3 4 5

Period (sec)

ew ns ud ew1 ns1 ud1 Shake

ARAH vs TAMA

7

1

2

3

4

567

10Fo

urie

r rat

io

0.12 3 4 5 6 7 8 9

12 3 4 5

Period (sec)

9327ew 9327ns 9327ud 9409ew 9409ns 9409ud Shake

ARAHAMATg=0.830s

Tendinta de usoara supraevaluare a perioadei predominantein domeniul perioadelor mari (peste 1sec.) obtinute

in Shake (in limita a 10%) se confirma

59

EVALUAREA CONDITIILOR LOCALE DE TEREN PRIN METODE DE PROSPECTARE IN SITU

3. Evaluarea potentialului de lichefiere a pamantului pe baza rezultatelortestelor SPT

Susceptibilitatea la lichefiere a unui pamant este determinata de geologie, de presiunea limita, de densitate si de caracteristicile fizice si mecanice ale pamantului.

Metode empirice bazate pe rezultatele testelor in situ pentru evaluarea potentialului de lichefiere a unui pamant in urma unui cutremur:- Seed (1970),Seed si Idriss (1971),Seed et al. (1977),Seed (1979),Seed si Idriss (1981, 1982),Seed et al. (1983),Tokimatsu si Yoshimi (1983),Seed et al (1985).

analiza datelor despre pamanturi

determinarea coeficientului de siguranta la lichefiere

stabilirea grosimii stratului de pamant lichefiabil

60

EVALUAREA CONDITIILOR LOCALE DE TEREN PRIN METODE DE PROSPECTARE IN SITU

1 60( ) SPT N E B S RN N C C C C C= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

corectia valorilor obtinute din masuratorile de SPT (corectarea numarului NSPT)1 60( )N

NSPT reprezinta numarul loviturilor necesare patrunderii sampler-ului pe o adancime de 30 cm

CN este factorul de corectie ce normalizeaza valorile masurate NSPT la o valoare echivalenta a presiunii geologice

CE este factorul de corectie utilizat pentru corectarea valorilor NSPT cu energia eliberata de ansamblul de batere

CB este factorul de corectie pentru diametrul gaurii de foraj

CS este factorul de corectie pentru modul de recoltare al probelor

CR este factorul de corectie care se face pentru pierderea de energie datorata lungimii prajinilor de foraj foloste la efectuarea masuratorilor

este corectia facuta pentru continutul de particule fine al probei de pamant:

1 60 1 60 1 60( ) ( ) ( )csN N N= + Δ1 60( ) csN

61

EVALUAREA CONDITIILOR LOCALE DE TEREN PRIN METODE DE PROSPECTARE IN SITU

Factorii de corectie aplicati pentru obtinerea unei valori standardizate a numarului de lovituri obtinute prin testul de SPT

(Pa/'

voσ

Elemente ce influenteaza valorile masuratorilor de tip SPT

Tip de echipament Factori de corectie Domeniul valorilor admise

Presiunea de supraincarcare CN 0.4<CN<2

Modul de aplicare a energiei (model de ciocan)

„Safety Hammer”„Donut Hammer”„Automatic Trip”

„Hammer”

CE 0.60 ÷ 1.170.45 ÷ 1.000.90 ÷ 1.60

Diametrul gaurii de foraj in care se efectueaza masuratorile

65 ÷ 115 mm150 mm200 mm

CB 1.01.051.15

Lungimea prajinilor de foraj folosite la efectuarea masuratorilor de SPT

3 ÷ 4 m4 ÷ 6 m6 ÷ 10 m

10 ÷ 30 m> 30 m

CR 0.750.850.951.00

> 1.00

Mod de recoltare a probelor din tubul carotier de tip SPT

Tub carotier standardTub carotier fara garnitura

CS 1.01.2

62

Standard Penetration Test

Pore water pressure

Effective vertical stress

Energy ratio

Corrected (NSPT) Corrected (NSPT) Corrected (NSPT)

Top depth(m) Bottom depth(m)

Center depth(m)

N-value (NSPT)

u (kPa) σ'v (kPa) CN Er CE CB CR CS (N1)60 N60 (N1)60 N60

7.5 7.95 7.725 2 0.00 146.8 0.817 60 1 1.05 0.95 1 1.6 1.6 1.6 1.6 9 9.45 9.225 7 0.00 175.3 0.748 60 1 1.05 1.00 1 5.2 5.2 5.5 5.2 11 11.45 11.225 5 0.00 213.3 0.678 60 1 1.05 1.00 1 3.4 3.4 3.6 3.4 13 13.45 13.225 5 0.00 251.3 0.625 60 1 1.05 1.00 1 3.1 3.1 3.3 3.1 15 15.45 15.225 37 9.81 269.3 0.603 60 1 1.05 1.00 1 22.3 22.3 23.4 22.3 17 17.45 17.225 20 29.43 287.3 0.584 60 1 1.05 1.00 1 11.7 11.7 12.3 11.7 19 19.45 19.225 11 49.05 305.3 0.567 60 1 1.05 1.00 1 6.2 6.2 6.5 6.2 21 21.45 21.225 12 68.67 323.3 0.551 60 1 1.05 1.00 1 6.6 6.6 6.9 6.6 23 23.45 23.225 16 88.29 341.3 0.536 60 1 1.05 1.00 1 8.6 8.6 9.0 8.6 25 25.45 25.225 41 107.91 359.3 0.522 60 1 1.05 1.00 1 21.4 21.4 22.5 21.4 27 27.45 27.225 55 127.53 377.3 0.510 60 1 1.05 1.00 1 28.0 28.0 29.4 28.0 29 29.45 29.225 43 147.15 395.3 0.498 60 1 1.05 1.00 1 21.4 21.4 22.5 21.4 31 31.45 31.225 41 166.77 413.3 0.487 60 1 1.05 1.00 1 20.0 20.0 21.0 20.0 33 33.45 33.225 41 186.39 431.3 0.477 60 1 1.05 1.00 1 19.5 19.5 20.5 19.5 35 35.45 35.225 43 206.01 449.3 0.467 60 1 1.05 1.00 1 20.1 20.1 21.1 20.1

EN ISO 22476-3:2005 EM 1110-1-1905 US Army Youd and Idriss, 1997 EN ISO 22476-3:2005

,v

NCσ

98=

1 60( )

60R

SPT NEN N C= ⋅ ⋅

Procesarea masuratorilor de tip SPT

63

Standard Penetration Test Density and Consistency

Effective vertical stress

Top depth(m) Bottom depth(m)

Center depth(m) N-value (NSPT)

σ'v (kPa)

Friction angle Ф(grades)-after

Osaki/Japan Es (kPa)- NSPT

Tan et al.(1991) Cohesive soils cohesionless soils

7.5 7.95 7.725 2 146.78 21.32 8500 Very Loose

9 9.45 9.225 7 175.28 26.83 11000 Loose

11 11.45 11.225 5 213.28 25.00 10000 Medium

13 13.45 13.225 5 251.28 25.00 10000 Medium

15 15.45 15.225 37 269.28 42.20 26000 Dense

17 17.45 17.225 20 287.28 35.00 17500 Medium Dense

19 19.45 19.225 11 305.28 29.83 13000 Medium Dense

21 21.45 21.225 12 323.28 30.49 13500 Medium Dense

23 23.45 23.225 16 341.28 32.89 15500 Medium Dense

25 25.45 25.225 41 359.28 43.64 28000 Dense

27 27.45 27.225 55 377.28 48.17 35000 Very Dense

29 29.45 29.225 43 395.28 44.33 29000 Dense

31 31.45 31.225 41 413.28 43.64 28000 Dense

33 33.45 33.225 41 431.28 43.64 28000 Dense

35 35.45 35.225 43 449.28 44.33 29000 Dense

64

Unconfined Compressive Strength Descriptive Term

Blows per Foot 1 ft = 0.3048 m. kPa (tsf) Field Test

Very soft < 2 < 25 (< 0.25) Core (height twice diameter) sags under its own weight while standing on end; squeezes between fingers when fist is closed

Soft 2-4 25-50 (0.25-0.5) Easily molded by fingers Medium 4-8 50-100 (0.5-1.0) Molded by strong pressure of fingers Firm 8-15 100-190 (1.0-2.0) Imprinted very slightly by finger pressure

Very firm 15-30 190-380 (2.0-4.0) Cannot be imprinted with finger pressure; can be penetrated with a pencil

Hard > 30 > 380 (> 4.0) Imprinted only slightly by pencil point

Relative Density

Standard Penetration Resistance

Cone Penetration Resistance

Friction Angle φ’, deg

Soil Type Dr, Percent

N60 (Terzaghi and Peck 1967)

qc, ksf (Meyerhof 1974)

Meyerhof (1974)

Peck, Hanson and Thornburn (1974)

Meyerhof (1974)

Very Loose < 20 < 4 ---- < 30 < 29 < 30 Loose 20 - 40 4 - 10 0 -100 30 - 35 29 - 30 30 - 35 Medium 40 - 60 10 - 30 100 - 300 35 - 38 30 - 36 35 - 40 Dense 60 - 80 30 - 50 300 - 500 38 - 41 36 - 41 40 - 45 Very Dense > 80 > 50 500 - 800 41 - 44 > 41 > 45

Pamanturi coezive

Pamanturi necoezive

65

EVALUAREA CONDITIILOR LOCALE DE TEREN PRIN METODE DE PROSPECTARE IN SITU

Indicele de rezistenta ciclica a pamantului, CRRIndicele de rezistenta ciclica a pamantului, CRR 1 607.5

1 60

( )95 110034 ( ) 1.3 2

csM

cs

NCRRN=⋅ = + −

−

(CRRM=7.5 este indicele de rezistenta ciclica pentru un cutremur cu magnitudinea de 7.5)

Valoarea CRRM=7.5 trebuie ajustata pentru o magnitudine liber aleasa 7.5MCRR CRR MSF== ⋅

(MSF este factorul de scalare al magnitudinii)

In evaluarea potentialului de lichefiere a pamantului s-a luat ca exemplu inregistrarea cutremurului din data de 27.10.2004, cu sursa in Vrancea, avand magnitudinea de Mw=6.0 (EMSC)

pentru Mw < 7.0 : MSF=103.00 x Mw -3.46;pentru Mw > 7.0 : MSF=102.24 x Mw -2.56

Mw este magnitudinea moment a cutremurului

66

EVALUAREA CONDITIILOR LOCALE DE TEREN PRIN METODE DE PROSPECTARE IN SITU

Indicele de efort ciclic indus de cutremur, CSR, se calculeaza cu formula data de Seed et al. (1983, 1985):

max'0.65 vo

dvo

aCSR rg

σσ

= ⋅ ⋅ ⋅ g=9.81m/s2 este acceleratia gravitationala,

voσ este efortul vertical de supraincarcare, 'voσ

amax este acceleratia orizontala maxima

este efortul vertical efectiv de supraincarcare

Factorul de reducere a efortului, rd, care reflecta flexibilitatea pamantului in functie de adancime6 4 3 21.0 1.6 10 ( 42 105 4200 )dr z z z z−= + ⋅ ⋅ − + − Seed si Idriss (1971)

Daca CRR este mai mic sau egal cu CSR generat de un cutremur, este posibila aparitia lichefierii pe acel amplasament.

Coeficientul de siguranta la lichefiere, FSliq, este definit dupa Ishihara (1985, 1993) si Seed&Harder (1990):

liqCRRFSCSR

= -daca FSliq ≤ 1.0 este posibila aparatia lichefierii la adancimea unde se efectueaza testul de penetrare dinamica;-daca FSliq > 1.0 nu se va produce lichefierea.

67

EVALUAREA CONDITIILOR LOCALE DE TEREN PRIN METODE DE PROSPECTARE IN SITU

Analiza aparitiei lichefierii pe amplasamentul statiei seismice UTCB Tei

In functie de valorile corespunzatoare indicelui de rezistenta ciclica, CRR, si indicelui de efort ciclic indus de cutremur, CSR, nu este posibila aparitia lichefierii pe amplasamentul prospectat la un cutremur cu Mw=7.0

68

5. Instrumentarea seismică a clădirilor

In zonele seismice pentru care valoarea acceleraţiei de proiectareag≥0,24g, clădirile având inălţimea peste 50 m sau mai mult de 16 etaje sauavând o suprafaţa desfăşurată de peste 7500m2, vor fi instrumentate cu

un sistem de achiziţie digital si minim trei (trei) senzori triaxiali pentruacceleraţie.

Această instrumentare minimală va fi amplasată astfel: 1 senzor pe planşeul ultimului etaj cât mai aproape de centrul clădirii, 1 senzor care monitorizează mişcarea terenului şi opţional1 senzor amplasat în foraj de adâncime sau în altă poziţie în interiorul clădirii.

Instrumentele vor fi amplasate astfel încât accesul la aparate să fie posibilîn orice moment. Instrumentarea, întreţinerea şi exploatarea este finanţatăde proprietarul clădirii. Inregistrările obţinute în timpul cutremurelor puternicevor fi puse la dispoziţia autoritatilor abilitate si a instituţiilor de specialitate.

69

American procedure for building instrumentation

1. In seismic zones where EPA= 0.4 g (for T=475 yr. !)- every building 10 stories (regardless the floor area);- every building 6 stories in height with a floor area over 5500 m2,shall be provided with not less than three approved recording accelerograph (in thebasement, midportition and near the top of the building).

2. All owners of existing structures selected by the jurisdiction authoritiesshall provide accessible space for the installation of appropriate recording instruments.

3. Data shall be the property of the jurisdiction but copies of records shall be made available to the public.

Excerpt from:1997 UBC Vol. 2 Appendix Chapter 16, Division II page 2-400

70

71

Seismic networkEquipment delivered by JICA and installed together with twoOYO technicians and one Japanese expert:

- Altus K2 accelerometer (11)- borehole sensors FBA-23DH (14+1)- sensors EPISENSOR ES-T (9+1)- ETNA accelerometer (5+1)

Seismic network

Free fieldoutside Bucharest

ETNA6 sites

BoreholeBucharest

K27 sites

3 sensors(surface +

2 in borehole)

BuildingBucharest

K24 sites

Centrul National pentru Reducerea Riscului Seismic

72

Equipments for strong ground motion observation

73

Ploiesti station

Focsani station

74

Borehole instrumentation

Borehole sensor

Altus K2 accelerometer

Borehole sensor

Free field

Shallow borehole >30 m

Deep borehole

60-175m

Surface and borehole cables

75

76

Bucharest - Location of borehole instrumented sites

Centrul National pentru Reducerea Riscului Seismic

77

Instrumented sites in Bucharest

Centrul National pentru Reducerea Riscului Seismic

No. Site StationID

Surfacesensorslocation

Shallowboreholedepth, m

Deepboreholedepth, m

1 UTCB Tei UTC1 free field -28 -78.42 UTCB Pache UTC2 1 storey

building-28 -66

3 INCERC/NCSRR INC 1 storeybuilding

-24 -153

4 Civil Protection Hdq. PRC 1 storeybuilding

-28 -68

5 Piata Victoriei VIC free field -28 -1516 City Hall PRI free field -28 -527 Municipal Hospital SMU free field -30 -70

78

20th

Free fieldborehole

B3

20th

Free fieldborehole

B3

14th &15th

B1

14th &15th

B1

TVR-Cladirea RedactieiCladire beton armat14 etaje, construitainainte de 1977

BRD, Societe GeneraleCladire din beton armat19 etaje, construita 2002

79

Bldg.1

Bldg.2

Typical RC frame structure

residentialbuildings

1 - after 1977 (11 storeys)2 - before 1977 (7 storeys)

B1

5th

10th&11th

Free field top

5th

B1

Zonele seismice includ peste 80% din populaţia de cca. 20 milioane, cu cele 2 milioane locuitori din Bucureşti, 60-75% din fondurile fixe, 45% din retelele vitale etc; o zonă de cca. 100.000 km2, reprezentând un caz unic în lume, când o zonă atât de mare este expusă riscului seismic cauzat de o sursă unică - Vrancea.

Dintre toate elementele expuse direct sau indirect efectelor unui cutremur cele care produc cele mai multe pierderi de vieţi omeneşti şi pagube materiale sunt construcţiile.

Riscul seismic în România

EvolutiaEvolutia zonariizonarii seismiceseismice in Romania, 1952 in Romania, 1952 –– 20022002

EvolutiaEvolutia zonariizonarii seismiceseismice in Romania, 1952 in Romania, 1952 –– 20022002

EvolutiaEvolutia zonariizonarii seismiceseismice in Romania, 1952 in Romania, 1952 –– 20022002

EvolutiaEvolutia zonariizonarii seismiceseismice in Romania, 1952 in Romania, 1952 –– 20022002

P100-1/2004 Harta de hazard seismic

IMR = 475 aniag = 0.36gTp = 1.6s

IMR = 100 ani

Norme de proiectare antiseismica

• Cea mai veche zonare seismica a teritoriului Romaniei a fost realizata imediat dupa cutremurul Vrancean din anul 1940.

• Zonarea din 1941 se refera la doua regiuni: o regiune seismica ce cuprinde Moldova, Valahia si zona Brasovului si o a doua regiune, denumita neseismica, cuprinzand restul teritoriului Romaniei.

• Istoria macrozonarii seismice a Romaniei poate fi ilustrata prinevolutia standardelor de macrozonare seismica adoptate in perioada 1952-1993:

• - STAS 2923-52 si STAS 2923-63, Macrozonarea teritoriului R.S.Romania, Oficiul de Stat pentru Standardizare, OSS, Bucuresti, 1952 si 1963.

• - Decretul 66/1977 al Guvernului Romaniei, 1977• - STAS 11100/1-77, Macrozonarea seismica a teritoriului

Romaniei, Institutul Roman de Standardizare, IRS, Bucuresti, 1978• - STAS 11100/1-91 si STAS 11100/1-93, Macrozonarea

teritoriului Romaniei, Institutul Roman de Standardizare, IRS, Bucuresti, 1991 si 1994.

Conform STAS 3684-71 intensitatea seismica in Romania este intensitatea MSK-64.

Norme de proiectare antiseismica

a) Harta de zonare din 1952:- Absenta gradului 9 de intensitate seismica in regiunea epicentrala Vrancea;- Cresterea locala a intensitatii seismice a orasului Bucuresti de la gradul 7 la

gradul 8;- Seismicitatea redusa a Sud-Estului Romaniei (incluzand Cernavoda si

jumatate din Dobrogea);

b) Harta de zonare din 1963:- Introducerea in regiunea epicentrala Vrancea a unei zone, foarte redusa ca

suprafata, avand gradul 9 de intensitate;- Izoliniile de intensitate seismica de grad 7 si grad 8 sunt asemanatoare cu

cele din 1952;- Seismicitatea Dobrogei a fost apreciata la gradul 7 de intensitate;

Norme de proiectare antiseismica

c) Harta de zonare din 1977:- Zona de intensitate 7 a fost extinsa pana in Sud-Vestul Romaniei;- In interiorul zonei de intensitate 7 au fost introduse local cateva zone avand

intensitatea mai mare : Bucuresti-8, Iasi - 7.5, Zimnicea - 7.5, Craiova -7.5;

- Nord-Estului Dobrogei i-a fost atribuit gradul 6 de intensitate;

d) Hartile de zonare din 1991 si 1993- Orasul Bucuresti a fost reinclus in zona avand gradul 8 de intensitate

seismica;- Orasul Iasi a fost inclus in zona avand gradul 8 de intensitate seismica;- Dobrogea a fost incadrata in zona avand gradul 7 de intensitate seismica;- Sud-Estului Transilvaniei i-a fost atribuit gradul 7 de intensitate seismica.

Norme de proiectare antiseismica

• Pentru sursele seismice de suprafata din Romania se noteaza urmatoarele:

a) In cazul hartii de zonare din 1952: • Seismicitatea Transilvaniei si Banatului este considerata neglijabila;

b) In cazul hartii de zonare din 1963:• - Zonele din vestul Romaniei (Maramures, Crisana si Banat) au fost

recunoscute ca avand• gradul 7de intensitate seismica;

c) In cazul hartilor de zonare din 1991 si 1993:• - Zonei Banatului i-a fost atribuit gradul 8 de intensitate seismica.

Norme de proiectare antiseismica

Conversia intensitatii seismice din Standardele de macrozonare seismica in acceleratie de varf a terenului pentru calculul constructiilor, conform normativelor P100

Zone 9 8 7 6 SR 11100/1-1993seismice A B C D E F P100-92 PGA/g 0.32 0.25 0.20 0.16 0.12 0.08

PGA/g 0.32 0.26 0.20 0.16 0.12 0.09 0.07 P100-78 Zone seismice 9 8 1/2 8 7 1/2 7 6 1/2 6 STAS 11100/1-

1977

Norme de proiectare antiseismica

LISTA CODURILOR DE PROIECTARE ANTISEISMICA IN ROMANIA ESTE URMATOAREA:

• (i) Instructiuni provizorii pentru prevenirea deteriorarii constructiilor din cauza cutremurelor si pentru refacerea celor degradate aprobate prin Decizia nr. 84351 din 30 decembrie 1941 data de Ministerul Lucrarilor Publice si Comunicatiilor, 9p.

• (ii) Instructiuni pentru prevenirea deteriorarii constructiilor din cauza cutremurelor, aprobate prin Decizia nr.60173 din 19 mai 1945 a Ministerului Comunicatiilor si Lucrarilor Publice pe baza avizului Consiliului Tehnic Superior din Jurnalul nr.7/1945, publicate inMonitorul Oficial nr. 120 din 30 mai 1945, 10 p.

• (iii) STAS 2923-58 (neaprobat) Prescriptii generale de proiectare in regiuni seismice. Sarcini seismice. Comisia de Standardizare R.P.R., 31 Aug.1958, Vol.1-132 p., Vol.2-97 p.

• (iv) Normativ conditionat pentru proiectarea constructiilor civile si industriale din regiuni seismice P.13 - 63, aprobat de Comitetul de Stat pentru Constructii, Arhitectura si Sistematizare cu Ordinulnr.306 din 18 iulie 1963, 39 p.

• (v) Normativ pentru proiectarea constructiilor civile si industriale din regiuni seismice P.13 - 70, aprobat prin Ordinul nr. 362/N din 31 decembrie 1970, Ministerul Constructiilor Industriale si Comitetul de Stat pentru Economia si Administratia Locala, 63 p.

• (vi) Normativ privind proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-culturale, agozootehnice si industriale P.100 - 78,aprobat prin Ordinul nr.23/IX/ din 15 iunie 1978 al Guvernului si Consiliului de coordonare a activitatii de investitii, 57 p.

• (vii) Normativ privind proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-culturale, agozootehnice si industriale P.100 - 81,aprobat prin Decizia nr.83 din 21 iulie 1981 a Biroului executiv al Consiliului stiintific al Institutului de cercetare, proiectare si directivare in constructii, 72 p.

• (viii) Normativ privind proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-culturale, agozootehnice si industriale P.100 - 91, aprobat aprobat prin Ordinul nr.3/N din 1 aprilie 1991, Ministerul Lucrarilor Publice si Amenajarii Teritoriului - DCLP, 152 p.

• (ix) Normativ privind proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-culturale, agozootehnice si industriale P.100 - 92, aprobat prin Ordinul nr.3/N din 14aprilie 1992, Ministerul Lucrarilor Publice si Amenajarii Teritoriului, 151 p.

• (x) Completarea si modificarea capitolelor 11 si 12 din “Normativul privind proiectarea antiseismica a constructiilor de locuinte, social-culturale, agozootehnice si industriale” P.100 - 92, aprobate prin Ordinul nr.71/N din 7 octombrie 1996, Ministerul Lucrarilor Publice si Amenajarii Teritoriului, 50 p.

Evolutia nivelului sigurantei la cutremur in codurile pentru proiectarea constructiilor

Primul cod romanesc modern de proiectare antisesmica a constructiilor a fost elaborat de E.Titaru si A.Cismigiu in 1954. Mai multe propuneri pentru Standardul 2923 au fost facute dupa 1954, inclusiv redactarea preliminara in 2 volume din 1958. In 1963 aceasta munca de pionerat a fost convertita de Comitetul de Stat pentru Constructii, Arhitectura si Sistematizare in codul P13-63, publicat in 4300 de exemplare (39 pag.).

Codurile din 1970, 1981 si 1991 au fost rezultatul muncii a 20, 30 respectiv 13 autori. Patru dintre acestia au contribuit in elaborarea a doua editii succesive si unul in elaborarea a trei editii.

Mobilitatea criteriilor adoptate in ultimii 30 de ani de catre comitetele de elaborare a codului este foarte bine evidentiata de variabilitatea foarte mare a formelor spectrului de raspuns elastic normalizat pentru acceleratii pentru 4 generatii de coduri in perioada 1963-2000.

În codurile de proiectare a construcţiilor, acţiunea seismicăeste reprezentată prin împărţirea în zone de hazard seismic a teritoriului României.Pentru centre urbane importante şi pentru construcţii de importanţă specială se recomandă evaluarea locală a hazardului seismic pe baza datelor seismice instrumentale şi a studiilor specifice pentru amplasamentul considerat. Hazardulseismic pentru proiectare este descris de valoarea de vârf a acceleraţiei orizontale a terenului-acceleraţia terenului pentruproiectare. Zonarea acceleraţiei terenului pentru proiectare, în Româniaeste indicată pentru evenimente seismice având intervalulmediu de recurenţă (al magnitudinii) IMR = 100 ani.

Codul P100/2004 reprezintă o versiune a prescripţiilor de proiectare seismică româneşti, care pregăteşte, printr-un efort paralel cu elaborarea celorlalte coduri structurale, realizarea unei ediţii complet integrată în sistemul prescripţiilor de proiectare europene.

În domeniul de aplicare al lui P100/2004 nu intră: - construcţiile cu risc înalt pentru populaţie, cum sunt

centralele nucleare şi barajele de mari dimensiuni;- construcţiile care constituie sau adăpostesc valori

istorice, culturale sau artistice de mare valoare se proiectează pe baza unui cod specific.

P 100/2004 este împărţit în 10 capitole şi este completat de 6 anexe.

Perioada Standard de zonaremacroseismica*

Cod de proiectare seismica

A. Pre-cod Dupa seismul din 1940 P.I. – 1941

I - 1945

P.I. - 1941I - 1945

B. Cod Inferior Inspirat din practica ruseasca STAS 2923 - 52STAS 2923 - 63

P 13 - 63P 13 -70C. Cod Moderat Dupa seismul din 1977 STAS 11100/1 - 77 P 100 - 78

P 100 - 81D. Cod avansat Dupa seismele din 1986 si1990

STAS 11100/1 - 91SR 11100/1 - 93

P 100 -90P 100 - 92Inspirat din Eurocodul 8 P100-1/2006

Standarde si Coduri de proiectare seismica in Romania

0

1

2

3

0 1 2 3 4Period T, s

DAF

=SA

/PG

A

0.8/T0.9/T

3/T 0.75

0.6

7 yr

12 yr.

6 yr.

6 yr.

after Aug.30, 1986P100-90P100-92

P100-78P100-81

P13-70

after Mar.4, 1977

P13-63

0.6

2.5

0.3 0.4 1.5

1.0

Factorul de amplificaredinamica

5 generatii de coduri deproiectare seismica in

Romania, 1941-1992

Evolutia nivelului sigurantei la cutremur in codurile pentru proiectarea constructiilor

0 .10 .4

0 .81 .1

1 .51 .8

0

2

4

6

8

1 0

1 2

C o e f ic ie n tu lc , %

8 - 1 0

6 - 8

4 - 6

2 - 4

C o d u l d e p r o ie c ta r e

P e r io a d a f u n d a m e n ta la a s tr u c tu r ii, s 1 9 4 1

1 9 4 5

7 .5 %6 %

8 %1 0 %

2 %1 .8 %

1 9 6 3

1 9 7 81 9 8 1

1 9 9 01 9 9 2

5 %

`

1 9 7 0

C a d r e b e to n a r m a t

Coeficientul seismic global pentru proiectare

Evolutia nivelului sigurantei la cutremur in codurile pentru proiectarea constructiilor

0.10.4

0.81.1

1.5

1.8

0

2

4

6

8

10

12

14

Co eficien tu lc, %

12-1410-128-106-84-62-4

Co du l d e p ro iectare

Perio ada fun dam en talaa stru ctu rii, s

19411945

5%

9% 7.2%10%

12.5%

2%2.2%

1963 19781981

199019921970

Pereti stru ctu rali beto n arm at

Coeficientul seismic global pentru proiectare

Vulnerabilitatea reprezintă un set de condiţii şi procese rezultate din factori fizici, sociali, economici şi de mediu care afectează comunitatea umană la impactul cu hazardele.În raportul prezentat de Bertero la Conferinţa Internaţionalădin Kyoto –1997, asupra Comportării Structurilor MetaliceAmplasate în Zone seismice „Cutremurele reprezintădezastre naturale caracterizate prin aceea că cele mai multepierderi de natură umană şi economică nu se datoreazămişcărilor seismice în sine, ci în principal, prăbuşiriiconstrucţiilor şi facilităţilor create de către om.Putem învăţa unde trebuie să construim şi cum să

construim pentru a evita prăbuşirea construcţiilor noastre”(Dubină, Lungu şi colab., 2003).

“Riscul poate fi definit ca fiind posibilitatea de expunere a omului şi a bunurilor materiale create de acesta la acţiunea unui hazard de o anumită mărime”

(Bălteanu, 2000)

Riscul este definit în art.2 din H.G. nr. 642/2005 pentru aprobarea Criteriilor de clasificare a unităţilor administrativ-teritoriale, instituţiilor publice şi operatorilor economici din punct de vedere al protecţiei civile, ca fiind nivelul de pierderi preconizat, în sens probabilistic, estimat în victime, proprietăţi distruse, activităţi economice întrerupte, impact asupra mediului datorită manifestării unui hazard într-o anumită zonă şi cu referire la o anumită perioadă de timp.

Hazard – vulnerabilitate - risc seismic

HAZARD VULNERABILITATE

RISC

Matematic riscul reprezintă produsul dintre hazard, elemente de risc şi vulnerabilitate:

R = H x E x VÎn care: R = risc, H = hazard,

E = elemente de risc, V = vulnerabilitate

Hazard – vulnerabilitate - risc seismic

Prevederile codurilor de proiectare antiseismicăurmăresc, ca în caz de seism, să asigure performanţesuficiente construcţiilor pentru:

- evitarea pierderilor de vieţi omeneşti sau a rănirii;- menţinerea, fără întrerupere, a activităţilor şi a serviciilor

esenţiale pentru desfăşurarea continuă a vieţii sociale şieconomice;

- evitarea producerii de dezastre complementare; - limitarea pagubelor materiale.

Aceste coduri cuprind acele prevederi , care împreunăcu prevederile codurilor destinate proiectării la alte acţiuni a structurilor din diferite materiale (de exemplu, de beton armat, din oţel, din zidărie, etc.) trebuie respectate în vedereaprotecţiei seismice a construcţiilor

Cerinte generale –hazardul seismic•Hazardul seismic pentru proiectare - descris de valoarea de varf a acceleraţiei orizontale a terenului ag

Nivel de hazard seismic

Interval mediu de recurenta, IMR, ani

Probabilitateade depasire in 1

an

Probabilitateade depasire in

50 de ani

1 30 3,30% 80%

2 100 1,00% 40%

3 475 0,21% 10%

4 975 0,10% 5%

Pin N ani = 1 - TNN

exT

−−≅⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡>

− 1)(

11

Din punct de vedere al vulnerabilităţii la cutremur, fondul construit poate fi clasificat şi analizat din mai multe perspective cum ar fi: -perioada în care a fost efectuată construcţia, -repartiţia locuitorilor pe tipuri de clădiri, -ocupaţia locuitorilor, -caracteristicile geomorfologice ale terenului unde sunt amplasate construcţiile, etc.

La nivelul recensământului din 2002 există un număr de 4.478.655 clădiri, incluzând 7.659.003 locuinţe / apartamente, din care 1.160.946 clădiri realizate înainte de 1944 (25,9%).

Vulnerabilitatea construcţiilor

Vulnerabilitatea construcţiilor

În România fondul construit poate fi grupat în: - clădiri construite înainte de 1940, proiectate la

nivelul cunoştinţelor de atunci, fără a avea la bază prescripţii de proiectare antiseismică;

- clădiri construite în perioada postbelică, în special începând cu anii 1960, proiectate în baza unor norme de proiectare antiseismică care s-au perfecţionat în timp, odată cu evoluţia cunoştinţelor tehnico-ştiinţifice pe plan mondial.

Din analiza fondului construit existent s-a constatat că municipiul Bucureşti prezintă cel mai mare risc seismic din România.

CLASE DE VULNERABILITATE (FRAGILITATE) SEISMICA PENTRU

CLADIRI SI STRUCTURIConform metodologiei americane HAZUS/FEMA 1998, clasele de vulnerabilitate(fragilitate) seismica pentru cladiri si structuri se pot stabilisimplificat in functie de nivelul cunostintelortehnice in perioada de proiectare si constructieastfel:

• Clasa de vulnerabilitate 1: NIVEL PRECOD• Clasa de vulnerabilitate 2: NIVEL COD INFERIOR• Clasa de vulnerabilitate 3: NIVEL COD MODERAT• Clasa de vulnerabilitate 4: NIVEL COD AVANSAT

Intensitateseismica

Perioada de constructie a cladirii

(MSK or MM) inainte de1940

1941 -1963

1964 - 1977 1978 - 1990 dupa 1990

VI

VII

VIII

IX

NivelCod Inferior:

Clasa devulnerabilitate 2

NivelCod moderat –avansat:

Clasa devulnerabilitate 3

NivelCod moderat:

Clasa de vulnerabilitate 3

Nivel Precod:

Clasa de vulnerabilitate 1

Clase de vulnerabilitate seismica

Categoriile de clădiri cele mai vulnerabile in cazul unui cutremur puternic o reprezinta:

- clădirile înalte (7-12 niveluri) cu schelet de beton armat, construite înainte de 1940 fără protecţie antiseismică;

- construcţiile executate între 1950 şi 1976 conform normativelor de proiectare în vigoare atunci care au fost proiectate cu considerarea unor forţe seismice mai reduse; acestea s-au comportat satisfăcător în 1977 dar unele cazuri (de ex. cele cu parter flexibil) au suferit mai multe avarii;

- clădirile joase din zidărie şi alte materiale locale executate tradiţional fără control tehnic specializat.

Cele mai multe cladiri de acest tip constituie o prioritate absolută la intervenţie. Diminuarea vulnerabilităţii seismice a constructiilor se poate realiza prin acţiuni de intervenţie (consolidări) la clădiri de locuit, clădiri din domeniul sănătăţii, administraţiei centrale si locale, educaţiei şi cercetării, culturii, etc.

Există între specialişti un consens asupra faptului că în eventualitatea producerii unui cutremur Vrâncean major, asemănător celui din 1977, pierderile ar fi mai grele, datorită deteriorării cumulative a construcţiilor vechi pe de o parte, iar pe de altă parte datorită capacităţilor de reacţie şi de recuperare mai reduse acum decât la cutremurul din 1977.

Vulnerabilitatea construcVulnerabilitatea construcţţiiloriilor

Clasele de importanta si expunere la cutremur pentru cladiri si structuri

Conform codului american de incarcari pentru proiectarea constructiilor si structurilor ASCE 7-1998, 2000, clasele de importanta la cutremur se clasifica dupa cum urmeaza:

Clasa 1. Cladiri si structuri esentiale pentru societate1.1 Spitale si institutii medicale/sanitare cu servicii de urgenta si sali de operatie1.2 Statii de pompieri, politie si garajele cu vehicule pentru servicii de urgenta1.3 Centre de comunicatii1.4 Statii de producere si de distributie a energiei (electrice, a gazelor, etc)1.5 Rezervoare de apa si statii de pompare1.6 Turnuri de control pentru aviatie1.7 Cladiri si structuri cu functiuni esentiale pentru apararea nationala1.8 Cladiri si alte structuri ce contin gaze toxice, explozivi si alte substante periculoase (radioactive,

etc).

Clasa 2. Cladiri si alte structuri ce constituie un pericol substantial pentru viata oamenilor in caz de avariere

2.1 Spitale si institutii medicale cu o capacitate de peste 50 persoane in aria totala expusa2.2 Scoli, licee, universitati, institutii pentru educatie etc. cu o capacitate de peste 150 persoane in aria

totala expusa2.3 Cladiri din patrimoniul cultural national, muzee s.a.2.4 Cladiri avand peste 300 persoane in aria totala expusa.

Clasa 3. Toate celelalte cladiri cu exceptia celor din clasele 1, 2 si 4.

Clasa 4. Cladiri temporare, cladiri agricole, cladiri pentru depozite, etc. caracterizate de un pericolredus de pierderi de vieti omenesti in caz de avariere

Clasa combinata: importanta & expunere Clasa de vulnerabilitate sau fragilitate

seismica I II III IV

i 1 1 2 3 ii 1 2 3 3 iii 3

I. Cladiri esentiale pentru raspunsul post-dezastruII. Cladiri cu materiale periculoase (chimie, nucleare, s.a.)III. Cladiri curenteIV. Cladiri minore, temporare

Matricea de risc seismic

Ordinea de prioritate a lucrarilor de consolidare a constructiilor sistructurilor vulnerabile in cazul unui cutremur major.

Prin cutremur major se intelege un cutremur avandintervalul mediu de recurenta ≥50 ani.

Utilizarea bazelor de date specifice situaţiilor de urgenţă

Una din căile importante de urmat pentru reducerea numărului de victime şi pierderi materiale, este reprezentată de dezvoltarea sistemelor care realizează sprijinul deciziei în caz de situaţii de urgenţă prin implementarea de softuri specializate care procesează bănci de date adecvate.Principalele metode de analiză a hazardului seismic sunt: analiza bazată pe observaţii, analiza deterministă, analiza statistică, analiza probabilistică şi analiza dependentă de timp. Toate aceste analize nu se pot efectua decât prin procesarea unor baze de date corespunzătoare cerinţelor de lucru.

Total urbanized area (sq km) and growth of the area in 20th century

228 km2 (1992 Census)

Administrative regions/sectors of the town and town neighborhoods

8 0 8 Kilometers

N

EW

S

Bucharest

Land useStreetUrban built zoneRural built zoneLake, river, canalParkForestGardenCemeteryEconomic zoneAgricultural zone

ArcView 3.2, ESRI California

RISK-UE, Final Conference, Nice-France, March 31 - April 01, 2004

Growth of Bucharest population in period

1831 587941859 1217341878 1776461889 1844881894 2320091899 2820711912 3413211930 6390401941 9925361948 10418071956 12369081968 13666841977 18072391992 20675451996 20297121999 2011305

Year Population

1,366,684

1,807,239

1,177,661

1,041,807

631,288

276,178121,734

2,067,5452,029,712

2,011,305

0

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

2,500,000

1820 1870 1920 1970 2020Year

Num

ber o

f inh

abita

nts

18591899

1930

1948

1956

1977

1968

1992 1996

1999

Buildings and housing units in Bucharest, 1948-2000

Dot line - including the metropolitan area of Bucharest

87087

166590108281

280804

598408

766778

782428

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

900000

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Anul

Num

arul

19481977

1992 1999

Apartamente

Cladiri

Apartments

Buildings

Year

Num

ber

Clasificarea cladirilor din Bucuresti dupa numarul de nivele si perioada construirii

Numarul Numarul Numarul de cladiri în perioada: de total pana în 1901- 1930- 1946- 1964- 1971- 1978- dupa

nivele de cladiri 1900 1929 1945 1963 1970 1977 1990 1990 P ÷ P+1 95484 5562 16205 27275 30524 8413 4391 2893 221

P+2 ÷ P+6 E 7514 315 1255 2146 979 804 782 1214 19 >P+7 etaje 5283 41 95 164 378 645 1072 2854 34

Total cladiri 108281 5918 17555 29585 31881 9862 6245 6961 274

Se subliniaza ca in 1977 erau cca. 159.000 cladiri si cca. 597.000 apartamente. Comparand aceste cifre cu cca. 108.000 cladiri si cca. 768.000 apartamente in 1992rezulta numarul imens de cladiri demolate in Bucuresti in anii 1978 – 1989!

Apartamente in Bucuresti (1995)Inventar in corelatie cu perioada de valabilitate acodurilor de proiectare seismica (1941-1999)

Seismic code inter-benchmark periods

Housing units builtduring inter-

benchmark periods

%housing units builtduring

inter-benchmark periodsbefore 1941 168,556 21.95 ~22%1941-1963 69,702 9.081963-1970 110,669 14.421970-1978 119,625 15.57 ~39%1978-1992 292,594 38.091992-1995 6,844 0.89 ~ 39%

Total 768,000 100%

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Period of construction

Num

ber o

f bui

ldin

gs

High-rise buildings(≥8 storeys)

1900 1929 1945 1963 1970 1977 1990

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Period of construction

Num

ber o

f bui

ldin

gs

Low-rise buildings(1-2 storeys)

1900 1929 1945 1963 1970 1977 1990

0

500

1000

1500

2000

2500

Period of construction

Num

ber o

f bui

ldin

gs

Mid-rise buildings(3-7 storeys)

1900 1929 1945 1963 1970 1977 1990

Distributia cladirilor in Bucuresticu perioada de constructie

#

#

#

#

#

##

#

#

#

###

#

#

#

#

# ##

#

#

##

#

##

#

##

#

#

#

#

###

#

##

##

#

#

#

#

#

# #

##

##

#

#

#

#

#

#

#

#

#

#

##

#

##

#

#

#

#

#

#

# #

#

#

##

#

#

#

#

#

#

##

##

#

#

#

#

#

#

DACIA

MOSIL

O

VICTORIEI

BASARAB MATEI

LABIRINT

ICOANEI

H.BOTEV

KOGALNICEANU MIHAIL

BATISTEI

BRAT IANU I.C

.

POPA SOARE

SEL

ARI

ARDELENI

LEMNEA

SILVESTR

U

PLANTELOR

SMIRDAN

NATIUNILOR

CORBENI

AMMAN

DOAMNEI

OLARI

PREOT-VASILE-LUCACI

ARME

NEAS

CA

NEGUSTORI

PERI

LATINA

ARGHEZI TUDOR

ROSETTI C.A.

SCHITU MAGUREANU

PALEOLOGU

STU

PINE

I

COLTEI

LASC

AR V

ASILE

(FOS

TA G

ALAT

I )

ACAD

EMIEI

UMOASA

EFORIEI

SPAT

ARUL

UI

LUPU D IONI SI E

VASELO

ARHI TECTU RI I DIANEI

PITAR

MOS

VISA

RIO

N

ITALI ANA

RASURI

DRA

GOS

VOD

A

BISERICA AMZEI

SLAN

IC

POPA PETREPO

AUR

ORA

ARGE S

POPA RUSU

COVACI

PRECUPETII VECHI

REM

US

LEONIDA

VENEREI

MAGHERU GH

EORG

HE - Gen.

ROM

ULU S

DUMBRAVA ROSIE

SFI

NTU

L ST

E FAN

ILFO

V

CAIMATEI

BARA

ZZAVILLAN LUIGI

IAN

C UC

LICURG

SPERA

NTEI

SALCIMILOR

ONC

IUL

DIM

ITR I

E

ZBORULUI

PIATA-AMZEI

MIN

TULE

ASA

ARC

UL U

I

LUTE

RAN

A

ZECE MESE

ROBESCU F.C.BLANARI

RADU - Episc

opul

MOXA MIHAIL

BROSTENI

ENESCU GEORGE

ROSETTI MARIA

ARM

ONIEI

OLTARULUI

ZEFIRULUI

RAM

ULUS

GABROVENI

GRIGORESCU

BANULUI

LUNI I

AD EREA BA STI LIE I

MECHELET

SAHIA A LE X.(CALDERON JEAN L.)

LIPSCANI

FI LI PESCU NICO

L AE

STELEA SPATARUL

MEN

D ELEE V D

. I.

DRO

BETA

SFINTILOR

POST

EI

RACOVITA DIMITRIE

MIHAI VODA

RUSSO ALECU

GOLES CU N IC OLA E

IULIU

CO

N TA

VAS I

LE

POL IT IE

MIH

AIL E

ANU

STEF

AN

RIGORE -Prof.

LOG.STRO

ICI

BURGHEL EA - D

o cto r

IERNII

DOBRESCU ION

URALI

RADU-IL IE

SP IRU HARET

ROMANO - Pic tor

DOMNITA ANASTASIA

VERII

CERCUL

UI

CAVAFII VECH

I

SF. MI NA

BOT

EANU

VALORII

LUMINEI

MILLE CONSTANTIN

FRANZELARILOR

CARAGIALE ION LUCA

FETITELOR

SAGET

II

ACELARI

MALNAS

OCOLULUI

DA

STAVROPOLEOS

VIGILENTEI

PESTERI I

CR IS TIA N

TE LL -General

SUVENIR

BAC

ANI

GHICA ION

EPISCOPIEI

ORBESCU DIMITRIE

SAPIENTEI

BREZOIANU ION

MINTULESA

DR.

V.SI

MIO

N

MO V

IL A I ON

ENERGIEI

UDRISTE LOGOFAT

GUTEMBERG

MANDINESTI

FILIPIDE ALEXANDRU

FRANKLIN BENJANIM

DON IC I ALE XANDRU

URSU ION-Prof.

SERGHIESCU MARIN

PATRASCU VODA

COMANITA

XENOP

OL A

LEXA

NDRU

PREPELITEI

PASULUI

DON

A N I

C OL A

E - G

ener

al

CULM

EA VECHE

PUTIUL-C U-PLOPI

CAVNIC

IORGA NICOLAE

SALIGN

Y ANG

HEL - Inginer

CA R

A DA

EUGE

N IU

COLUMBELOR

LUCHIAN STEFAN - Pic tor

G-R AL-G

H.MAG

HER U

CA L

OTES

TI

BA LCESCU

N ICOLAE

SCH

ITU

DAR

VAR

I

TIBANA

SLAVESTI

FILITTI C. IO

BIJUTERIEI

SFI

NTU

L SP

IRI D

ON

BLANDUZIEI

BAIA D

E FIER

MAVROGHENI NICOLAE

BANIEI

BRUTUS MI

XANDRA

MONUME NTULUI

ION-Erou

QUINET EDGAR

BOBEICAPRISTOLU

LUI

VIROAGEI

ZALOMIT ION

COBILITEI

C-TIN-EXARCU

DOMNESTI

ARON FLORIAN

General

VRAC

A GEO

RGE

TOPL

ICEN

I

GRADIN

A CU C

AI

RUMEOARA

BOTEZ CORNELIU

SECUREI

SEVCENCO TARAS

CON

S TANT INES C

U MI TRITA - Pro f.

COMEDIA

BALABAN EM IL - Ing iner

IPATESCU GR

IGO

RE - Gen e ra l

VICTORIA

PACIUREA DIMITRIE

SIPOTUL FINTINILOR

LUCA STROICI - Logofat

MAJESTIC

PICTOR-VERONASFI NTU L SAV A

PROGRESULUIIO

N NIS

T OR

RIUREANU - Doctor

IANCU CA VA

VERMO

NT - Pi c tor

CRET ULE

S CU N

ICOL AE

URSEANU VASILE - Ami ral

GIURESCU DIMITRIE - Maior

BACALO

GU EM

ANO

IL-do ct o r

UNI

VERS

ITAT

I I

MARCOVICI ALEXANDRU - Doctor

BELDIMAN

A LEXAND

RU

SSIMA - Profe

sor

TOMESCU TOMA - Doctor

IOANID GHE.-pictor

NIC

OLAE- IORG

A

SCOALEI

POLO

N A

MIHAI BRAVU

DONICI ALEXANDRU

30 DECE

ORIZONTUL

13-DECEMBRIE

PAL EOLOGU

ITALIANA

SAH

I A A

LEX.

(CAL

DER

ON

JEAN

L.)

TREI SCAUNE

EMINESCU MIHAI

TR AIA N

ROSETTI C.A .

DO

ROBANTI

TOAM

NEI

IORGA NICOLAE

CERNICA

MIHAI-VODA

INDEPENDENTEI

REPUBLICII

REPUBLICII

BREZOIANU ION

IONESCU CRISTEA

AVRA

M IANC

U

ROSETTI C.A.

ROSETTI MARIA

LIPSCANI

BI SE RICA AM

ZE I

SF. VINER

MATEI MILLO

ARM

ENEA

SCA

LIPSCANI

LIPSCANI

CALARASI

VIITORU

LUI

ICO

A NEI

3

5

4

1

6

8

9 2

7

12

91

92

16

20

30

959461

11

19

13

1417

15

1865

63

3133

28

73

40

54

4748

49

43

35

68

7269

51

36

52

96

97 98

42

56

71

25 32

55

24

23

60

39

70

3446

38

87

64

50

80

78

90

88

99 57

76

59

6753

8345

74

5893

7579

4422

10

86

62

85

26

104100

105

109110

107

103

108

106

101

102

0.5 0 0.5 1 Kilometers

N

EW

S

ArcView GIS 3.2 - ESRI CaliforniaLungu & Arion, 2000

Centrul Bucurestiului: 123 cladiri cu peste P+4E construiteinainte de 1940 si identificate in clasa 1 de risc seismic

Bucuresti

Zona centrala: cladiri inalte din beton armat construite inainte de 1977, avand parter flexibil si incadrate in clasa 1 de risc seismic

Bucuresti si Iasi

Cladiri in clasa 1 de risc seismic

Analiza sistemului urban

BUCURESTI

IMPLEMENTAREA SISTEMELOR GIS

Integrarea informatiilor (inregistrari seismice, date geologice sigeotehnice) in sistemul GIS (Geografic Information System) este un pas catre un sistem integrat informatic de gestiune si evaluare a riscului seismic. Modelul de date GIS poate fi utilizat pentru a simulascenarii seismice si efectele induse de acestea asupra fonduluiconstruit.

GIS este o tehnologie care utilizeaza baze de date referite spatial (princoordonate) sau date cartografice digitale. Deasemenea cu ajutorulGIS se poate stabilii relatia dintre coordonatele unui punct pe o foaieplană (hartă - 2D) şi coordonatele geografice reale din teren.

IMPLEMENTAREA SISTEMELOR GIS

Utilizarea GIS implica în mod inevitabil o baza de date unica, neredundanta si judicious organizata a componentelor grafice, cartografice, topologice şi tabelare. Desi au un rol important încadrul GIS, elementele de grafica pe calculator reprezintă numaiuna dintre modalitatile de consultare sau raportare a continutuluiunei baze de date spatiale.

Baza de date permite o gama diversa de alte tipuri de explorare cenecesită în special capacitate de tratare şi de prelucrare pe criteriigeografice şi analitice. Baza de date geografice este o colectie de date geografice organizate pentru a facilita stocarea, interogarea, actualizarea si afisarea de catre o multime de utilizatori in mod eficient.

Suprafata unitatii de recensamant (160 unitati), km2

Locuinte situate in cladiri cu mai multde 7 etaje

Locuinte construite inainte de 1944

Numarul de apartamente in Bucuresti Populatia in Bucuresti

Densitatea locuintelor pe km2 Densitatea populatiei pe km2

Suprafata camerelor de locuitNumar de camere pe locuinta

Locuinte cu 1 si 2 camere(%)Locuinte cu 1 camera(%)

Locuinte situate in cladiri Parter siParter + 1 Et

Locuinte situate in cladiri ce au intre 2 si 6 etaje

Locuinte situate in cladiri cu mai multde 10 etaje

Locuinte situate in cladiri ce au intre 7 si 10 etaje

Populatia pe locuinta

Procentul populatiei ce muncesteNumarul persoanelor cemuncesc

Procentul populatie pensionariProcentul populatiei ce munceste

Populatie peste 60 ani (%)Populatie peste 60 ani

Procent populatie cu studii mediiProcent populatie cu studii superioare

Bucuresti

Procent populatie fara studiiProcent populatie cu scoala profesionala

Procent populatie cu studii superioare Procent populatie fara studii

Transportation system

Bucharest more than 160 orthodox churches

Bucharest Schools, Universities and Police Stations

Bucharest Hospitals

Bucharest Ministries (15), International Agencies (20) and Embassies (53)

Bucharest Central Offices Telephone

Reteaua de gaz: Statiile de gaz, conductele siCentralele electrice si termice (termoficare)

Reteaua electrica: Statiile de transformare si liniile de transport

Reteaua principala de canalizare si statiile de tratare si pompare apa menajera

Main water supply pipes, intake wells fronts, distribution nodes, industrial water pumping stations, water processing stations and water intake dams

Efectele cutremurelor Vrancene majore asupra Bisericilor din BucurestiSursa ATLAS-Ghid “Istoria si arhitectura lacasurilor de cult din Bucuresti”, Volumul 2

Efectele cutremurelor Vrancene majore asupra Bisericilor din BucurestiSursa ATLAS-Ghid “Istoria si arhitectura lacasurilor de cult din Bucuresti”, Volumul 2

Efectele cutremurelor Vrancene majore asupra Bisericilor din BucurestiSursa ATLAS-Ghid “Istoria si arhitectura lacasurilor de cult din Bucuresti”, Volumul 2

Distributia Palatelor, Hotelurilor, Scolilor si Halelor din Bucuresti cuprinse inLista Monumentelor Istorice 2004, cu

perioada de constructie

1

4

10

12

0

3

6

9

12

15

1750 1800 1850 1900 1950

Palate: 27

12

4

8

0

3

6

9

12

15

1750 1800 1850 1900 1950

Hoteluri: 15

11

9

0

3

6

9

12

15

1850 1900 1950

Scoli: 20

10

13

0

3

6

9

12

15

1850 1900 1950

hale: 23

51

6

2024

10 912

0

10

20

30

40

50

60

1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

Date:Ministerul Culturii si CultelorInstitutul Naţional al Monumentelor IstoriceLista Monumentelor Istorice (2004)

Distributia celor 87 de biserici din Bucuresti cuprinse inLista Monumentelor Istorice 2004, cu

perioada de constructie

2 4

1620

16

29

4750

0

10

20

30

40

50

60

1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

Distributia celor 184 de biserici din Bucuresti descrise inAtlas-Ghid al lacasurilor de cult (1999), cu

perioada de constructie

Date: Atlas-Ghid, Istoria si arhitectura lacasurilor de cult din Bucuresti, Vol. I, II, III (1999)

Strategia Ministerului Culturii si Cultelor pentru limitarea efectelornegative asupra protejarii patrimoniului cultural national

A. Actiuni cu caracter preventiv

A1. Realizarea de actiuni preventive- Realizarea urgenta a hartilor de risc/hazard la seism

A2. Incadrarea obiectivelor culturale in sistemul informatic national de inventariere a zonelor de risc

A3. Alocarea unor sume din Fondul de interventie pentru situatii de urgenta

A4. Stabilirea unui mecanism de colaborare interministeriala

Plan de actiune 2006

Obiective in risc seismic

Obiective in riscde seism si

inundatii

Obiective in riscde seism sialunecari de

teren

Obiective in risc complex

Numar 133

19.9%

26%

47 24 25

% din numarultotal de 666

obiective

7% 3.6% 3.7%

% din numarulde 496

obiective in zone de risc

9.4% 4.8% 5%

Obiective de patrimoniu de importanta deosebita

aflate in zone de risc natural

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004193,8 229,5

22,97

188,7 230,0 173,0 159,2 173,5 145,3

23,96 11,58 11,53 6,65 5,09 4,62 3,58

Fonduri publice alocate restaurarii monumentelor

(miliarde lei/milioane euro*)

* Curs BNR

În scopul reducerii în primul rând a numărului de victime în cazul producerii unui seism, este necesar să se realizeze măsuri de protecţie şi de pregătire a intervenţiei corespunzătoare.

Din studiile de specialitate rezultă că în intervalul de timp de aproximativ o oră după producerea cutremurului, denumită după unii autori „ora de aur”, sunt salvaţi cei mai mulţi cetăţeni surprinşi de dărâmături.

Riscul seismic în România

Număr de persoane

salvate sau recuperate fără viaţă

SALVAŢI ÎN

VIAŢĂ

RECUPERAŢIFĂRĂ VIAŢĂ

TIMP- ore

Ora de aur

1 oră 2 ore 4 ore 8 ore 16 ore 32 ore

Prin sosireaUTILAJELOR

GRELEnumărul

recuperărilor de persoane fără viaţă

CREŞTE

Prin sosireaECHIPELOR

S & Rdotate şi

specializatenumărulde salvaţi

CREŞTE

Graficul numărului de persoane salvatesau recuperate fără viaţă funcţie de timp.

Pentru salvarea vieţii a cât mai multor persoane surprinse de prăbuşirea construcţiilor sunt necesare capacităţi eficiente de răspuns concretizate în primul rând prin realizarea unei intervenţii prompte în primele momente de la producerea cutremurului.

Pentru atingerea acestui deziderat trebuie să se realizeze următoarele cerinţe principale:

1. Identificarea în cel mai scurt timp după producerea seismului, eventual instantaneu (cu aparatură adecvată) a zonelor cel mai puternic afectate din punct de vedere al producerii pierderilor de vieţi omeneşti, în scopul alertării şi direcţionării imediate a forţelor de intervenţie direct fără activităţi de cercetare şi evaluare, care întârzie intervenţia propriu zisă;

2. Trimiterea forţelor de intervenţie în cel mai scurt timp posibil, pe cel mai scurt traseu şi din cel mai apropiat loc, cu dotare tehnică pentru intervenţie corespunzătoare specificului zonei afectate;

3. Gestionarea eficientă a operaţiunilor de limitare şi înlăturare a urmărilor produse de cutremur, prin:

a) organizarea optimă şi corelarea activităţilor forţelor participante la acţiunile de intervenţie;

b) utilizarea tuturor posibilităţilor tehnice pentru sprijinirea deciziilor pe timpul desfăşurării activităţilor;

c) prevederea şi întreprinderea tuturor măsurilor pentru înlăturarea sau contracararea producerii dezastrelor complementare –domino;

d) asigurarea supravieţuitorilor cu cele necesare desfăşurării unei vieţi normale, inclusiv reabilitarea socială şi spirituală

Legislaţie privind construcţiile şimanagementul situaţiilor de urgenţă

generate de seisme

Procesul de integrare a României în structurile europene şi euroatlantice a impus modernizarea cadrului legal în domeniul prevenirii şi gestionării situaţiilor de urgenţă, pentru realizarea unor mecanisme manageriale performante, menite să asigure, apărarea vieţii şi sănătăţii populaţiei, a mediului înconjurător, a valorilor materiale şi culturale importante.

Astfel în anul 2004, Guvernul României a adoptat ordonanţa de urgenţă nr. 21, privind Sistemul Naţional de Management al Situaţiilor de Urgenţă, care a fost aprobată prin Legea nr. 15 din 28 februarie 2005.

Legislaţie privind construcţiile şi managementul situaţiilor de urgenţă generate de seisme

Cele mai importante acte normative deinteres general apărute ca urmare a O.U. nr.21 sunt:

- Lege nr. 481 din 8 noiembrie 2004 privind protecţia civilă;

- Hotărârea Guvernului nr. 2288 din 9 decembrie 2004 pentru aprobarea repartizării principalelor funcţii de sprijin pe care le asigură ministerele, celelalte organe centrale şi organizaţiile neguvernamentaleprivind prevenirea şi gestionarea situaţiilor de urgenţă;

- Hotărârea Guvernului nr. 1489 din 9 septembrie 2004 privind organizarea şi funcţionarea Comitetului Naţional pentru Situaţii de Urgenţă;

- Hotărârea Guvernului nr. 1490 din 9 septembrie 2004 pentru aprobarea Regulamentului de organizare şi funcţionare şi a organigramei Inspectoratului General pentru Situaţii de Urgenţă;

- Hotărârea Guvernului nr. 1491 din 9 septembrie 2004 pentru aprobarea Regulamentului-cadru privind structura organizatorică, atribuţiile, funcţionarea şi dotarea comitetelor şi centrelor operative pentru situaţii de urgenţă;

- Hotărârea Guvernului nr. 1492 din 9 septembrie 2004 privind principiile de organizare, funcţionarea şi atribuţiile serviciilor de urgenţă profesioniste.

Legislaţie privind construcţiile şi managementul situaţiilor de urgenţă generate de seisme

În conformitate cu anexei 3 din Hotărârea Guvernuluinr. 2288 din 9 decembrie 2004, pentru managementul cutremurelor puternice generatoare de situaţii de urgenţă este desemnat Ministerul Transporturilor, Construcţiilor şi Turismului,

Pentru monitorizarea pericolelor şi riscurilor specifice cutremurelor, precum şi a efectelor negative ale acestora, responsabilitatea revine:

- Institutului Naţional de Cercetare - Dezvoltare pentru Fizica Pământului - INCDFP - Bucureşti şi

- Institutului Naţional de Cercetare - Dezvoltare în Construcţii şi Economia Construcţiilor - INCERC – Bucureşti.

Legislaţie privind construcţiile şi managementul situaţiilor de urgenţă generate de seisme

Activitatea de management pentru cutremureputernice generatoare de situaţii de urgenţă, este reglementată prin ordinul comun al Ministerului Transporturilor, Construcţiilor şi Turismului nr. 1.995 din 18 noiembrie 2005 şi al Ministerului Administraţiei şi Internelor nr. 1.160 din 30 ianuarie 2006 pentru aprobarea Regulamentului privind prevenirea şi gestionarea situaţiilor de urgenţă specifice riscului la cutremure şi/sau alunecări deteren.

Legislaţie privind construcţiile şi managementul situaţiilor de urgenţă generate de seisme

Legislaţie privind construcţiile şi managementul situaţiilor de urgenţă generate de seisme

În acest regulament, elementele expuse uneisituaţii de urgenţă specifică riscului seismic sunt:a) populaţia, precum si bunurile sale mobile şi imobile;b) construcţiile: clădiri de locuit, clădiri pentru învăţământ şisocial-culturale, structuri sanitare, capacităţile productive: fabrici, platforme industriale, ferme zootehnice, porturi, aeroporturi, baraje etc.;c)căile de transport rutiere, feroviare, aeriene si navale;d) reţelele de energie electrică, gaze, apă şi canalizare, staţiile de tratare;e) reţelele de telecomunicaţii şi altele asemenea;f) mediul natural: ecosisteme, păduri, terenuri dispuse peversanţi, intravilanul localităţilor şi altele;g) activităţile social-economice.

Legislaţie privind construcţiile şi managementul situaţiilor de urgenţă generate de seisme

Aplicarea măsurilor de prevenire şi gestionare a urmărilor cutremurelor se realizează în mod unitar pe bazaPlanurilor de analiză şi acoperire a riscurilor, precum şi a Planurilor de intervenţie şi cooperare, întocmite la nivel de judeţ, municipiu Bucureşti şi sectoarelor acestuia, localitate, operator economic şi instituţie publică, denumite „Planuri de protecţie şi intervenţie pentru situaţii de urgenţă specificeriscului seismic”.

Conducerea operaţiunilor de intervenţie operativă în cazul producerii unui dezastru se realizează de autorităţile legal investite, respectiv de către prefecţi, primari şi conducerile operatorilor economici şi instituţiilor publice, conform legii.

Legislaţie privind construcţiile şi managementul situaţiilor de urgenţă generate de seisme

În domeniul construcţiilor, reglementările au fost modificate ca urmare a cerinţelor de transpunere a directivelor comunităţii europene şi a nevoilor de modernizare a normelor şi regulamentelor naţionale.

Pentru reglementarea proiectării clădirilor şi a altor construcţii de inginerie civilă în zone seismice a fost elaborat Codul P100-1/2006 care corespunde Eurocodului 8 (SR EN 1998-1:2004) din seria de coduri europene de proiectare structurală.

1. MANAGEMENTUL RISCULUI

Riscul seismic poate fi redus doar daca vulnerabilitatea si expunerea construcţiilor poate fi redusă. In aceste conditii, masurile menite sa reduca semnificativ riscul seismic pe care il reprezinta constructiile expuse hazardului seismic prin operatiuni de consolidare seismica sunt de o importanta cruciala, situatia actuala putind genera, in viitorul apropiat, aspecte sociale si economice de o amploare dramatica. 1.1 Masuri imediate pentru reducerea riscului seismic A. Punerea in siguranta, in urmatorii ani, a constructiilor care prezinta un pericol ridicat de prabusire si care adapostesc un numar important de persoane. B. Creerea unor spatii tampon pentru adapostirea provizorie a locatarilor, in cazul necesitatii parasirii temporare a locuintelor, pe timpul executarii lucrarilor de interventie sau in caz de cutremur. C. Masuri pentru imbunatatirea informarii populatiei si a factorilor de decizie, la diferite niveluri (central, local), asupra principalelor aspecte legate de riscul seismic si de masurile pentru reducerea acestuia. D. Continuarea actiunii de inventariere si expertizare a constructiilor din zonele seismice. E. Creerea conditiilor tehnice si organizatorice necesare colectarii, stocarii si procesarii automate a informatiilor despre constructiile cu risc seismic. F. Completarea cadrului organizatoric pentru luarea masurilor de urgenta post-seism (in special a celor cu caracter tehnic, legate de evaluarea rapida post-seism si de punerea provizorie in siguranta). 1.1.A Strategie consolidari Ordonanţa Guvernului Nr. 20/1994 privind reducerea riscului seismic al construcţiilor existente, completată şi republicată a creat cadrul legal necesar dar a prevazut şi facilităţi financiare, astfel încât o mare parte dintre efectele seismelor pot fi reduse în viitor prin măsuri care pot fi aplicate de fiecare proprietar de clădire de locuit, cu concursul specialiştilor şi autorităţilor abilitate.

Facilitatile includ: - finanţarea din bugetul MDLPL a expertizării tehnice a clădirilor; - asigurarea din bugetul MDLPL sumelor necesare proiectării şi executării

lucrărilor de consolidare pentru creşterea gradului de siguranţă la acţiuni seismice; - restituirea, la terminarea consolidărilor, a sumelor avansate de la bugetul de

stat pentru executarea consolidărilor, în rate lunare de până la 25 de ani, sume ce se vor constitui într-un depozit special la dispoziţia consiliilor locale pentru finanţarea în continuare a acţiunilor în domeniu;

1

- scutirea de la plata ratelor lunare, pe perioadele în care realizează venituri medii nete lunare pe membru de familie sub câştigul salarial mediu net lunar pe economie, obligaţia restituirii sumelor avansate diminuându-se cu sumele aferente perioadelor de scutire la plată a ratelor lunare;

- scutirea de taxă pentru emiterea autorizaţiei privind consolidarea clădirilor de locuit.

Punerea in siguranta a fondului construit existent necesita rezolvarea urmatoarelor aspecte:

a. Aspecte tehnice : a.1 In etapa de inventariere, expertizare si proiectare a masurilor de interventie - asigurarea conditiilor pentru realizarea acestor operatii astfel incat sa se obtina rezultate cu un grad cat mai uniform de fiabilitate. a.2 In etapa de executie a masurilor de interventie - masuri pentru asigurarea calitatii lucrarilor.

b. Aspecte financiare - identificarea resurselor si a conditiilor de finantare a lucrarilor de punere in siguranta. c. Aspecte sociale - sunt ridicate de reactia grupurilor sociale afectate de masurile de punere in siguranta: locatari, proprietari, utilizatori ai spatiilor cladirilor supuse actiunilor de punere in siguranta, etc

d. Aspecte legislative - existenta unui cadru legislativ coerent care sa stabileasca raporturile juridice intre toti factorii implicati in operatiile de punere in siguranta. e. Aspecte organizatorice - coordonarea intregii actiuni de punere in siguranta la nivel central (al tarii) si local (judete, municipii, localitati). Stabilirea responsabilitatilor si asigurarea fluxurilor informationale. Masuri pentru colectarea, stocarea si procesarea informatiilor referitoare la toate etapele actiunii de punere in siguranta. Masuri pentru respectarea cadrului legal stabilit.

f. Aspecte educative - transmiterea, catre toti factorii implicati in actiunea de punere in siguranta (factori de decizie, de executie, beneficiari, opinie publica), a informatiilor si cunostintelor care ii privesc si insusirea lor de catre acestia.

1.1.C Strategie informare si educare Programul de educare antiseismică a populaţiei trebuie sa fie o acţiune cu caracter naţional care sa puna accentul pe formele de educaţie referitoare la condiţiile concrete de hazard, vulnerabilitate şi risc din aşezările respective, avându-se în vedere următoarele direcţii principale: • programe de educaţie generală a populaţiei (comunităţile urbane şi rurale); • programe de educaţie specifică a unor categorii socio-profesionale şi de vârstă

ale populaţiei, inclusiv ale specialiştilor şi persoanelor cu atribuţii de conducere în

2

instituţiile publice responsabile cu apărarea împotriva dezastrelor şi ale componentelor societăţii civile.

Ca forme de realizare a programelor menţionate se pot propune: • afişe, pliante, broşuri cu reguli de bază ale protecţiei individuale şi colective; • dezbateri şi popularizare prin mass-media; • manuale/ghiduri practice cuprinzând cunoştinţe generale şi specifice socio-

profesionale; • filme documentare; • instruiri/ antrenamente organizate periodic pe plan local. 1.1.C.1 Propunere Banca Mondiala Strategia de informare si educare publica privind domeniul situatiilor de urgenta a fost realizata in cadrul proiectului pentru “Prevenirea si Managementul Riscului la Dezastre Naturale –Servicii de Consultanta pentru Elaborarea si Implementarea unei Campanii Nationale de Constientizare Publica” finantat de Banca Mondiala si Guvernul Romaniei.

Reguli de comportare in timpul producerii seismului • Oportunitatea parasirii locuintei/locului de munca: scarile/liftul etc. • Pozitionarea in interiorul locuintei • Protectia corpului/capului • Comportamentul in situatia blocarii sub daramaturi • Sursele de foc/interventia • Comportamentul dupa parasirea locuintei • Acordarea primului ajutor

Reguli de comportare dupa producerea unui cutremur

• Acordarea primului ajutor • Pregatirea pentru evacuare si parasirea locuintei • Ingrijirea copiilor, bolnavilor si batranilor • Utilizarea telefonului • Stingerea incendiilor • Utilizarea surselor de electricitate, gaze si apa • Cunoasterea modalitatilor de supravietuire in cazul prinderii sub daramaturi si semnalarea prezentei

Masuri de verificare a starii cladirii, locuintei

• Evaluarea pagubelor prin observatie proprie • Solicitarea unui specialist expert autorizat in constructii • Adaptarea la conditia de sinistrat • Contactarea societatii de asigurare daca este cazul

Comunicarea in Situatii de Urgenta Comunicarea in situatii de urgenta este o componenta esentiala care ajuta oamenii sa revina la normal dupa un dezastru. Comunicarea eficienta poate sa previna un comportament neadecvat intr-o astfel de situatie, cum ar fi:

• Solicitari inutile pentru tratament; • Comportament de grup dezorganizat (ex. furt) • Mita sau frauda;

3

• Bazarea pe relatii; • Abuzul de alcool si medicamente; • Marirea numarului de simptome fizice inexplicabile; • Schimb neechitabil si restrictii de calatorie.

Autoritatile locale sunt primele care sunt constiente de aparitia unei situatii de criza si primele care trebuie sa intervina intr-o astfel de situatie. Autoritatile locale trebuie sa aiba capacitatea necesara de a interveni in situatii de urgenta. Pe masura ce resursele de la nivel local, regional si national devin disponibile, implicarea autoritatilor centrale ar trebui, in mod ideal, sa sprijine autoritatile locale in activitatile de interventie. Acest tip de sprijin insa necesita o definire si intelegere clara a rolulilor si responsabilitatilor fiecarui organism implicat. 1.1.F Activitati tehnice post-seism

1.1.F.1 Tipuri de activitati post-seism Dupa producerea unui cutremur de mare intensitate comunitatea afectata va avea de rezolvat: a) Evacuarea ranitilor si a victimelor, activitati de prim-ajutor, salvarea celor aflati

sub daramaturi; b) Stingerea incendiilor, eliminarea scaparilor de gaze si de noxe; c) Luarea de masuri pentru asigurarea alimentarii cu apa, energie, restabilirea

sistemelor de comunicatii; d) Luarea de masuri pentru utilizarea cladirilor in conditii de siguranta. Pentru utilizarea in conditii de siguranta a constructiilor sunt necesare indeplinirea urmatoarelor etape:

A. Evaluarea starii tehnice a constructiilor in vederea luarii de decizii privind conditiile de utilizare in continuare sau de dezafectare (evacuare, demolare) a acestora;

In perioada imediat urmatoare producerii unui cutremur de mare intensitate este necesar a se stabili starea tehnica a constructiilor, precizandu-se daca acestea pot fi sau nu utilizate in conditii de siguranta, daca sunt necesare investigatii mai amanuntite, daca ele trebuie prevazute cu mijloace tehnice de punere rapida in siguranta (masuri de “prim ajutor”), sau daca trebuie chiar demolate pentru a nu periclita vecinatatile. Prima evaluare trebuie, in mod curent, sa fie urmata de investigatii mai complete si mai precise care, prin pasi succesivi, sa fundamenteze decizia finala de interventie.

B. Luarea de masuri pentru punerea in siguranta provizorie a constructiilor

afectate de seism. Pentru a pune in siguranta ocupantii cladirilor afectate de seism, pentru a preveni avansarea avariilor deja produse, precum si pentru a proteja constructiile invecinate, se iau masuri de interventie rapida dupa cum urmeaza:

• sprijiniri provizorii ale constructiei avariate sau ale unor parti ale acesteia;

• reparatii locale ale elementelor deteriorate sau avariate;

4

• demolarea partiala sau completa a cladirii.

C. Precizarea modului de organizare si desfasurare a activitatilor tehnice in ceea ce priveste evaluarea post-seism a starii tehnice a constructiilor si punerea lor in siguranta provizorie.

Expresia “punerea in siguranta provizorie” are in vedere luarea unor masuri rapide, de obicei cu caracter provizoriu, pentru asigurarea exploatarii constructiilor, in conditii de siguranta, atat sub incarcari gravitationale cat si sub actiunile seismice generate de replicile cutremurului principal. Atat evaluarea post-seism cat si masurile de punere in siguranta provizorie se fac in conditii de urgenta cand este necesar a se acoperi un numar mare de constructii, aflate pe arii extinse, cu resurse umane si tehnice limitate. Potrivit acestei realitati, activitatile respective se fac prin metode rapide, deseori cu caracter empiric si realizate de catre un personal tehnic cu experienta si calificare limitate.

1.1.F.2 Evaluarea si organizarea activitatilor post-seism a) Persoane abilitate cu evaluarea post-seism Toate activitatile de evaluare post-seism ca si cele de interventie rapida sunt organizate, coordonate si urmarite, teritorial, la nivelul comunelor, oraselor, municipiilor. Tinand cont de necesarul considerabil de forte tehnice pentru realizarea activitatilor post-seism, este antrenat in aceste activitati un personal cu grade foarte diferite de pregatire si experienta. El este constituit din urmatoarele surse: • personal de specialitate angajat in cadrul Consiliilor Locale si al unitatilor

subordonate acestora (de ex.institute de proiectare); • personal de specialitate din cadrul MDRT, inclusiv al Inspectiei de Stat; • ingineri structuristi si tehnicieni detasati din cadrul Institutelor si birourilor de

proiectare, a institutiilor de invatamant superior, a unitatilor de cercetare; • ingineri si tehnicieni implicati voluntar in desfasurarea activitatilor post-seism. Acest personal se inregistreaza in evidenta centralizata de la nivelul unitatii teritoriale care organizeaza activitatile post-seism. b) Pastrarea, utilizarea si accesul la baza de date Informatiile culese in etapele de Inspectie Post-seism si a Evaluarii tehnice rapide vor trebui sa fie pastrate pe toata durata de recuperare a cladirii. Aceste informatii vor trebui completate cu concluziile Expertizelor Tehnice care ar rezulta necesare si, dupa caz, fie cu prevederile proiectului de punere in siguranta si a executiei lucrarilor respective (pana la terminarea acestora) fie cu decizia de demolare recomandata. Informatiilor vor cuprinde in consecinta toate informatiile importante privind “istoria” actiunilor si deciziilor luate privind fiecare cladire.

5

Toate intrarile de date pentru o anumita cladire vor cuprinde adresa acesteia si orice alta caracteristica ce poate identifica cu precizie cladirea. Evaluarea tehnica si orice alte date referitoare la cladire sunt informatii care trebuiesc pastrate, pentru o lunga perioada de timp deoarece, in cele mai multe cazuri, lucrarile de punere in siguranta a cladirii se realizeaza, mult dupa producerea seismului respectiv si aceasta in cazul fericit cand, datorita costurilor foarte ridicate implicate, aceste lucrari se executa. O atentie deosebita trebuie acordata informatiilor si justificarilor pentru decizia de demolare a unor cladiri. In cazul monumentelor istorice cercetarile si analizele ce trebuiesc efectuate vor fi extensive si aprofundate pentru a fundamenta adoptarea unor masuri de reparare care, conform legislatiei in vigoare, nu trebuie sa afecteze aspectul acestora. c) Organizarea pastrarii documentelor si a informatiilor Pastrarea informatiilor post-seism de catre autoritatile locale este o sarcina importanta si este obligatoriu adoptarea de masuri de recuperare a acestora. Echipele tehnice ce urmeaza sa lucreze pentru completarea formularelor de constatare vor culege informatii suplimentare si in perioadele urmatoare, informatii care vor fi stocate in mod organizat si care vor putea fi cu usurinta apelate. In perioadele urmatoare se vor inregistra cereri pentru efectuarea evaluarii sigurantei cladirilor, pentru marcarea acestora, pentru efectuarea unor expertize tehnice si elaborarea unor proiecte de consolidare. Toate aceste date vor putea fi utilizate pentru definirea starii fizice a constructiilor si pentru a inregistra progresul lucrarilor de reparatii. d) Utilizarea calculatoarelor pentru culegerea informatiilor Una din necesitatile esentiale de a actiona adecvat in urma producerii unui cutremur puternic il constituie existenta unui program de baza de date care sa fie imediat utilizabil. Este deosebit de important sa se inregistreze informatiile privind urmarile cutremurului in momentele imediat dupa seism pentru a putea informa operativ autoritatile locale si nationale, administrative si tehnice referitoare la amploarea pagubelor si efectelor produse. e) Tipuri de constructii afectate de cutremure de mare intensitate Toate tipurile de constructii sunt afectate de seismele de mare intensitate. Totusi impactul maxim asupra comunitatilor umane il au efectele cutremurelor asupra cladirilor de locuinte si social-culturale (constructii pentru invatamant, spitale, hoteluri, sali de festivitati, birouri, etc.). Numarul foarte mare de constructii de acest fel, personalul tehnic limitat ca numar si cu un grad de pregatire foarte divers implicat in activitatile tehnice post-seism referitoare la aceste constructii, numarul foarte mare de persoane afectate de actiunea seismica exercitata asupra acestora, fac ca problema evaluarii post-seism si a luarii deciziilor de interventie rapida la aceste tipuri de constructii sa fie de o deosebita importanta si amploare.

6

Constructiile aferente ansamblurilor industriale (hale diverse, turnuri, estacade, etc.) sunt, in general, examinate post-seism si sunt luate masuri pentru punerea lor in siguranta de catre personalul tehnic de specialitate care exista in aceste ansambluri, eventual facandu-se apel la proiectantii structuristi ai constructiilor respective. Insituatii similare se afla constructiile penntru transporturi (poduri, viaducte, turnuri de control din aeroporturi, etc.), barajele, silozurile, castelele de apa, turnurile releelor de radio/TV, etc. Aceste constructii, desemnate de obicei ca constructii speciale sau constructii ingineresti, trebuie tratate prin metode specifice fiecarei categorii, aceste metode fiind familiare mai ales inginerilor constructori care le proiecteaza si exploateaza. 2. IMPLEMENTAREA SISTEMELOR GIS Integrarea informatiilor (inregistrari seismice, date geologice si geotehnice) in sistemul GIS (Geografic Information System) este un pas catre un sistem integrat informatic de gestiune si evaluare a riscului seismic. Modelul de date GIS poate fi utilizat pentru a simula scenarii seismice si efectele induse de acestea asupra fondului construit. GIS este o tehnologie care utilizeaza baze de date referite spatial (prin coordonate) sau date cartografice digitale. Deasemenea cu ajutorul GIS se poate stabilii relatia dintre coordonatele unui punct pe o foaie plană (hartă - 2D) şi coordonatele geografice reale din teren. Utilizarea GIS implica în mod inevitabil o baza de date unica, neredundanta si judicious organizata a componentelor grafice, cartografice, topologice şi tabelare. Desi au un rol important în cadrul GIS, elementele de grafica pe calculator reprezintă numai una dintre modalitatile de consultare sau raportare a continutului unei baze de date spatiale. Baza de date permite o gama diversa de alte tipuri de explorare ce necesită în special capacitate de tratare şi de prelucrare pe criterii geografice şi analitice. Baza de date geografice este o colectie de date geografice organizate pentru a facilita stocarea, interogarea, actualizarea si afisarea de catre o multime de utilizatori in mod eficient. Se recomanda implementarea unui sistem GIS la nivelul fiecarei comunitati locale (comuna/oras/municipiu/judet) utilizând datele furnizate de instituţiile specializate (regia de apa, electrica, gaz, fondul imobiliar). Acest sistem implica costuri reduse (1 computer, acces internet, soft, personal calificare medie/superioara). CONCLUZII

Categoriile de clădiri cele mai vulnerabile in cazul unui cutremur puternic o reprezinta:

- clădirile înalte (7-12 niveluri) cu schelet de beton armat, construite înainte de 1940 fără protecţie antiseismică;

- construcţiile executate între 1950 şi 1976 conform normativelor de proiectare în vigoare atunci care au fost proiectate cu considerarea unor forţe seismice mai reduse; acestea s-au comportat satisfăcător în 1977 dar unele cazuri (de ex. cele cu parter flexibil) au suferit mai multe avarii;

7

- clădirile joase din zidărie şi alte materiale locale executate tradiţional fără control tehnic specializat. Cele mai multe cladiri de acest tip constituie o prioritate absolută la intervenţie. Diminuarea vulnerabilităţii seismice a constructiilor se poate realiza prin acţiuni de intervenţie (consolidări) la clădiri de locuit, clădiri din domeniul sănătăţii, administraţiei centrale si locale, educaţiei şi cercetării, culturii, etc. Referitor la modul de utilizare a terenurilor, a amplasarii construcţiilor, care urmeaza a fi cuprinse in planurile de urbanism şi amenajare a teritoriului, studiul bibliographic efectuat nu a identificat reglementari internationale care sa impuna restrictii de autorizare (impuse prin documentaţiile de urbanism şi autorizaţiile de construire) şi amplasare a unor construcţii sau dotări din punct de vedere al hazardului seismic. Experienta internationala arata ca prin masuri adecvate de evaluare a efectelor seismelor, prin estimarea cat mai exacta a efectelor conditiilor locale de amplasament (studii de hazard local, investigatii geotehnice si geofizice, investigatii seismice, etc.), proiectare de calitate, utilizarea de materiale si sisteme moderne, se pot realiza/executa toate tipurile de constructii.

BIBLIOGRAFIE

Arion, C., 2003: “Zonarea seismica pentru conditii de teren si sursele seismice specifice Romaniei”. Teza de Doctorat, UTCB, Bucuresti, 181p.

Educaţia şi protecţia elevilor în caz de cutremur, cunoştinţe şi recomandări pentru elevii din învăţământul liceal, elaborat de Ministerul Transporturilor, Construcţiilor si Turismului si Ministerul Educaţiei si Cercetării, 2006.

http://inforisx.incerc2004.ro

8