ESTIMAREA EFECTELOR CUTREMURELOR DE PĂMÂNT ÎN FUNCȚIE DE DIFERIȚI FACTORI [307063]
Universitatea Tehnică a Moldovei
ESTIMAREA EFECTELOR CUTREMURELOR DE PĂMÂNT ÎN FUNCȚIE DE DIFERIȚI FACTORI
Student: [anonimizat]:
conf.univ., dr. gggggg
Chișinău – 2019
Ministerul Educației Culturii și Cercetării al Republicii Moldova
Universitatea Tehnică a Moldovei
Programul de masterat „aaaa”
Admis la susținere
Șef de catedră: conf. univ., dr. xxx
____________________________
„____”___________________2019
ESTIMAREA EFECTELOR CUTREMURELOR DE PĂMÂNT ÎN FUCȚIE DE DIFERIȚI FACTORI
Teză de master
Masterand__________(Sterlea Ștefan)
Conducător_________(dddddd)
Chișinău – 2019
Declarația masterand: [anonimizat], GEODEZIE ȘI CONSTRUCȚII
Programul de master ”xxxx”
AVIZ
la teza de master
Tema Estimarea efectelor cutremurelor de pământ în fucție de diferiți factori.__________________
Masterand: [anonimizat](a) Sterlea Ștefan gr. xxxxxx.
1. Actualitatea temei
2. Caracteristica tezei de master
3. Analiza prototipului
4. Estimarea rezultatelor obținute
5. Corectitudinea materialului expus
6. Calitatea materialului grafic
7. Valoarea practică a tezei
8. Observații și recomandări
9. Caracteristica masterand: [anonimizat] __________________________________________________
(funcția, titlul științific), (semnătura, data), (numele, prenumele)Rezumat
ABSTRACT
INTRODUCERE
Cutremurele de pământ întodeauna au avut o [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat], bunurile, să ia o [anonimizat]-un timp destul de scurt și au consecințe grave.
[anonimizat] a lucrat asupra tehnologiilor de construcție cu scopul de a [anonimizat]. [anonimizat], sunt proiectate să reziste la mișcarea seismică pirn utilizarea tehnologiilor de amortizare seismică. Acestea au rolul de a absorbi și mai apoi disipa energia indusă în structură de către hazardul seismic. Scopul folosirii acestora este dat de nevoia de a îmbunatăți comportarea structurii din punct de vedere al ductilității sau pentru a prelua în totalitate încarcările de ordin seismic.
Comportarea Ia cutremur a [anonimizat], de garantare a siguranței pentru viața și integritatea corporală a omului.
În ultimele decenii a [anonimizat], [anonimizat]. Cauza este reprezentată de limitele atinse în fiecare țară în proiectarea antiseismică a [anonimizat], întreprinderi precum și de existența unui fond de clădiri vechi. Protecția antiseismică a populației se poate realiza în. consecință prin: – proiectarea antiseismică a [anonimizat]; – protecția și pregătirea antiseismică individuală și de grup a populației prin educare, informare și antrenare periodică pentru o reacție rațională în caz de cutremur; – măsurile de intervenție preseismică și post-seismică (reparații, consolidări, reabilitare urbana etc.). S-a constatat că măsurile preventive adecvate pot reduce considerabil consecințele negative ale cutremurelor la un cost social-economic mult mai redus decât costul intervențiilor post-seismice.
1. CE ESTE CUTREMURUL
1.1.Noțiunea de cutremur
Cutremurele sunt fenomene naturale cauzate de eliberarea de energie în interiorul Pământului în urma fracturării rocilor supuse tensiunilor acumulate, iar suprafața de-a lungul căreia rocile “se rup” și se deplasează se numește plan de falie. [1]
Cutremur sau seism sunt termenii folosiți pentru mișcările pământului, ce constau în vibrații generate în zonele interne ale Terrei, propagate în formă de unde prin roci. Aceste vibrații rezultă din mișcările plăcilor tectonice, fiind des cauzate de o activitate vulcanică.
Cuvântul cutremur este folosit doar pentru acele mișcări ale plăcilor tectonice care provoacă daune majore, seism sau mișcări seismice pentru cele care trec neobservate și mișcări non-seismice pentru cele provocate de om.
Cutremurele puternice pot distruge construcții, clădiri, chiar localități întregi, provoacă alunecări de teren, chiar catastrofe naturale. Cutremurele submarine pot declanșa formarea de valuri uriașe (de până la 30 de metri înălțime și atingând viteze neașteptate (800 km/h). Astfel, în Oceanul Pacific fenomenele tsunami (provocate de cutremurele submarine) au produs pagube materiale foarte mari, cu pierderi de vieți omenești. Știința care se ocupă cu studiul cutremurelor (mișcărilor seismice) se numește seismologie. [3]
Din punct de vedere al genezei lor, cutremurele pot fi cosmice sau telurice. Primele sunt generate de căderea meteoriților sau a altor corpuri cerești de dimensiuni apreciabile pe suprafața Pământului. Se caracterizează prin transmiterea uniformă a șocului în toate direcțiile și printr-o coincidență a epicentrului cu focarul, având caracteristici asemănătoare exploziilor provocate. Un exemplu tipic este fenomenul “Tungusk” din Siberia (1908), resițit până la Jena (Germania). Sunt mai puțin importante pe Pământ, dar joacă un rol major în seismicitatea Lunii.
Cutremurele telurice sunt provocate de prăbușiri de stânci, fenomene carstice, vulcanism sau mișcări tectonice. Tot aici includem seismicitatea cu caracter aproximativ aleator indusă de activitatea umană (lucrări miniere, baraje hidrotehnice). Exploziile generate în cariere sau având alte cauze sunt însă tratate separat, făcând obiectul Seismologiei inginerești. Prăbușirile de stânci în regiunile muntoase sau de-a lungul falezelor generează cutremure de energie redusă și importanța strict locală. Fenomenele carstice au tot importanță locală, dar un exemplu important de cutremur parțial carstic este evenimentul din aria Skopje – Iugoslavia, 26 iulie 1963. Având magnitudinea 6 și fiind localizat chiar sub oraș, a distrus 80% din clădiri și a generat 295 replici până în 15 august 1963. Cutremurele vulcanice sunt asociate atât vulcanismului acid cât și celui bazic. Dintre exemplele notabile, este de menționat erupția vulcanului Krakatoa din 1883 si pe cea a vulcanului St. Helens din 20 martie 1980 (Malone, 1983). Cea mai importantă categorie de seisme, prin frecvența si energia degajată, o reprezintă cutremurele tectonice.
După adâncimea focarului, seismele tectonice pot fi :
cutremure crustale (numite și normale sau superficiale), având focarul la adâncimi între 0 si 70 km;
cutremure intermediare, cu focarul între 70 si 300 km;
cutremure adânci, cu focarul la peste 300 km.
Valoarea de 70 km grosime pentru crusta terestră este pur convențională, ea fiind variabilă de la o regiune la alta. Cele mai multe modele crustale admit o crustă continentală de 33 km grosime. [4]
Amplitudinea mișcării solului datorată unui cutremur depinde de o serie de factori precum magnitudinea, distanța epicentrală, distanța hipocentrală, topografia și condițiile geologice locale.
Magnitudinea (M) unui cutremur este o mărime adimensională ce caracterizează energia eliberată în focarul unui cutremur sub forma de unde seismice, care se determină, în mod uzual, pe scara Richter folosind înregistrările diferitelor stații seismice. O altă practică este calculul magnitudinii din moment seismic, marime proporțională cu produsul dintre aria suprafeței de rupere și deplasarea medie pe falie. Scara de magnitudine este exponențială: o creștere cu o unitate a magnitudinii corespunde cu o creștere de 30 de ori a energiei eliberate. De exemplu, pentru un cutremur de magnitudine 6.0 energia eliberată este de aproximativ 30 de ori mai mare decât la un cutremur de magnitudine 5.0, în timp ce la un cutremur de magnitudine 7.0 energia eliberată este de aproximativ 900 de ori (30 x 30) mai mare decât la un cutremur de magnitudine 5.0. [1]
Noțiunea de magnitudine a fost introdusă de Richter în 1935, fiind definită ca logaritmul zecimal al amplitudinii maxime (masurată în microni : 1ì = 10-6 m) pe inregistrarea cutremurului efectuată cu un instrument standard situat la 100 km de epicentru. Instrumentul este un seismograf Wood-Anderson cu perioada liberă de 0.8 secunde, amplificarea statică (statical magnification) de 2800 și coeficientul de atenuare (damping coefficient) de 0.8. Pentru cutremure situate la adâncimi intermediare sau adanci si / sau la alte distanțe epicentrale, trebuie aplicate corecții. [4]
Locul din interiorul pământului unde se generează cutremurul se numește hipocentru sau focar, iar proiecția acestuia la suprafața Pământului se numește epicentru. Distanța de la epicentru la un alt punct de pe suprafața Pământului se numește distanță epicentrală, iar distanța de la focar la un punct de pe suprafața Pământului se numește distanță hipocentrală. [1]
Prin studiul cutremurelor, la observatoarele seismice răspândite pe glob, cu ajutorul unui aparat de înregistrare a cutremurului s-a constatat că aceste mișcări ale scoarței pământului au un centru în adâncime de propagare circulară a undelor seismice. Punctul de la suprafață, (situat deasupra hipocentrului), în care se măsoară intensitatea cutremurului este numit epicentru. De aceea intensitatea cutremurului este definită nu numai de intensitatea și direcția de propagare a undelor, ci și de profunzimea hipocentrului (adâncimi măsurate până la 700 km). Intensitatea cutremurului, măsurată în epicentru, va fi cu atât mai mare cu cât hipocentrul este mai aproape de suprafață. La un cutremur se pot deosebi mișcări orizontale, verticale și de torsiune. În funcție de cauzele care le produc, se deosebesc: cutremure tectonice, cutremure vulcanice și cutremure de prăbușire. [3]
Figura 1.1. Elementele caracteristice ale cutremurului.
Sursa: http://www.infp.ro/despre-cutremure/#ch_1, [1]
Intensitatea (I) cutremurului este mărimea care exprimă modul în care a fost simțit un cutremur într-o zonă. Scara MSK (Medvedev, Sponhauer, Karnik) modificată este o scară de 12 grade cu ajutorul căreia se poate aprecia intensitatea cutremurelor în diferite zone în funcție de efectele produse de aceste cutremure asupra oamenilor, animalelor, construcțiilor, solului, etc. [1]
1.2. Cauzele cutremurului
Cauzele producerii cutremurelor pot fi de două feluri: cauzele naturale și cauzele antropice ( non-seismice).
Cele naturale la rândul lor sunt cauzate de:
deplasarea plăcilor tectonice;
erupții vulcanice;
impactul cu meteoriți.
Cauzele antropice ( non-seismice):
mijloacele de transport(produc minicutremure);
explozii subterane antropice (de exemplu un test nuclear subteran);
edificii care se surpă (mine abandonate de exemplu).
Anual se înregistrează circa 500.000 de mișcări seismice, însă doar 0,2% din ele pot provoca pagube.
Urmări ale mișcărilor seismice: energia eliberată declanșează avalanșe și valuri seismice, produce modificări ale mediului natural și antropic în funcție de intensitatea și de modul de propagare a undelor, cu pierderi umane și economice. [3]
Majoritatea cutremurelor se datorează mișcărilor relative ale plăcilor litosferice ale Pământului și se produc predominant la limitele de separație dintre ele (margini de placi).
Plăcile tectonice. O placă litosferică este un fragment masiv solid de rocă, cu o formă neregulată, alcătuit atât din crustă oceanică cât și continentală. Lungimea plăcilor poate varia foarte mult, de la câteva sute de kilometri la mii de kilometri (printre cele mai mari se numără placa Pacificului și Antartică). Plăcile variază foarte mult și în grosime, de la 15 km (plăcile cu litosferă oceanică tânără) până la 200 km sau chiar mai mult (plăcile litosferice vechi continentale, ex: zonele centrale ale plăcilor Americii de Nord și Sud). Principala forță ce a modelat suprafața Pământului, de la formare și până în zilele noastre, este forța ce a dus și la fragmentarea și deplasarea plăcilor litosferice ce alcătuiesc învelișul extern al Pământului.
Experții au identificat un număr de șapte până la 12 plăci majore și un număr mai mare de subplaci. Plăcile au primit numele de la continentele (ex: placa Eurasiatică), oceanele (Placa Pacifică) sau regiunile geografice (Placa Arabică) pe care le înglobează.
Alături de cutremure, cele mai evidente mărturii ale mișcării relative a plăcilor sunt formele caracteristice de relief create la marginile de plăci. Acestea diferă în funcție de tipul de mișcare relativă a plăcilor unele față de celelalte și de compoziția lor. Astfel au fost identificate trei tipuri de margini de placă:
Margini divergente – ce caracterizează interacția dintre două plăci ce se depărtează una de cealaltă. Ca urmare a acestei mișcări se formează o deschidere în crustă (rift mediu-oceanic) prin care materialul topit din astenosferă urcă la suprafață, se răcește, formând crustă oceanică nouă. Aceasta se depozitează de o parte și de alta a riftului formând lanțuri de munți oceanici (dorsale). Un exemplu elocvent îl constituie Riftul Medio-Atlantic care strabate Oceanul Arctic până în sudul Africii.
Margini convergente – întâlnite acolo unde două plăci intră în coliziune. Dacă datorită mișcării divergente se formează crustă nouă, mișcarea convergentă o reciclează. Mărturie a acestor procese stă faptul că dimensiunile Pământului au rămas neschimbate până astăzi. [1]
Când două plăci se ciocnesc, o parte din marginile lor se distruge. Rezultatul acestor distrugeri depinde de tipul de cruste de la marginea plăcilor care se ciocnesc. Astfel: – dacă se ciocnește o placă oceanică de una continentală, cea oceanică, fiind mai subțire și mai densă va fi forțată să intre sub cea continentală care este mai ușoară și mai groasă. Aici apare fenomenul de subducție . Crăpătura scoarței pe unde placa pătrunde în manta se numește fosă.
când se ciocnesc 2 plăci oceanice, de asemenea una poate fi împinsă sub cealaltă.
când se ciocnesc două plăci continentale, se creează arii de munți pentru că marginile care se ciocnesc se vor încreți, se vor compresa și vor fi împinse la suprafață.
Acesta este procesul formării munților prin încrețire (ex.: Himalaya). Zona în care două plăci se ciocnesc se numește zonă de convergență. [3]
Figura 1.2. Convergența dintre o placă oceanică și una continentală.
Sursa: http://www.infp.ro/despre-cutremure/#ch_1, [1]
Figura 1.3. Convergența dintre două plăci oceanice.
Sursa: http://www.infp.ro/despre-cutremure/#ch_1, [1]
Procesele de subducție pot duce la formarea de vulcani, în timp erupțiile de lavă formează edificii submarine care se ridică deasupra nivelului oceanic formând arcuri vulcanice insulare. Lanțul insulelor Aleutine format prin mișcarea convergentă dintre două plăci oceanice.
Figura 1.4. Convergența dintre două plăci continentale.
Sursa: http://www.infp.ro/despre-cutremure/#ch_1, [1]
Convergența dintre două plăci continentale (sau porțiuni continentale ale plăcilor oceanice ) are ca efect formarea unor lanțuri muntoase continentale. Un exemplu ar fi Subcontinentul India, în coliziune cu continentul asiatic pe măsură ce se deplasează către nord, odată cu întreaga placă indiană. Impactul a dus la ridicarea unei mase imense de roci ce a format lanțul muntos Himalayan (acoperit cu zăpadă, în colțul din dreapta sus a imaginii); Un alt exemplu este muntele Everest – rezultat al coliziunii dintre cele două mase continentale (creasta umbrită din fundalul imaginii). [1]
Margini transformante – întâlnite în zonele în care plăcile alunecă una pe lângă cealaltă. Conceptul de falii transformane se referă la acele zone fracturate care fac legătura între două margini de plăci divergente, sau mai rar între două margini de plăci convergente. Majoritatea faliilor de transformare sau transformante sunt situate pe fundul oceanului. Sunt caracterizate de o importantă activitate seismică de suprafață, una dintre cele mai cunoscute fiind falia San Andreas (California).
Falia San Andreas rezultată ca urmare a deplasării plăcii Pacificului pe lângă placa Nord Americană. Ea are o lungime de 1300 km și o lățime de zeci de km, traversând 2/3 din teritoriul Californiei.
Figura 1.5. Margini de plăci transformant.
Sursa: http://www.infp.ro/despre-cutremure/#ch_1, [1]
Cutremure intraplaci sunt cutremurele care nu se produc la marginile placilor tectonice. Seismologii au ajuns la concluzia că marea lor majoritatea se produc prin faliere inversă, proces datorat forțelor de compresiune la care sunt supuse rocile. Se pare că mișcarea plăcilor tectonice induce efecte de compresiune și asupra rocilor nesituate în apropierea marginilor plăcilor. Cutremurele intraplaci nu sunt la fel de întâlnite ca cele produse la marginea plăcilor tectonice, dar pot produce chiar și cutremure majore (magnitudine > 7.0). [1]
1.3. Măsurarea cutremurelor
Amploarea efectelor cutremurelor de pământ poate fi exprimată în două modalități:
calitativ, prin intermediul intensității seismice, a intensității distrugerilor cauzate de acestea, care diferă de la un amplasament la altul, fiind dependentă de distanța față de epicentru și de condițiile locale de amplasament;
cantitativ, prin intermediul magnitudinii, o măsură a energiei eliberate de un cutremur, o valoare unică pentru un eveniment seismic, având la bază o măsurătoare instrumentată.
O primă scară de apreciere a intensității cutremurelor a fost propusă de Michele de Rossi (Italia, 1874) și Francois Forel (Elveția, 1881), care au publicat, independent unul față de celălalt, scări de intensitate similare. Rossi și Forel au colaborat mai târziu și au produs Scara Rossi-Forel în 1883. Scara Rossi-Forel folosea 10 grade de intensitate (I…X), reprezentând primul grafic de măsurare a intensității folosit la nivel internațional.
Scara Mercalli, inventată de vulcanologul și seismologul italian Giuseppe Mercalli (1902) – o scară care stabilește intensitatea unui cutremur pe baza observațiilor personale, subiective, din timpul cutremurului. În prezent, în Statele Unite este folosită Scara de intensitate Mercalli modificată (MM), inventată în 1931 de seismologii americani Harry Wood și Frank Neumann și compusă din 12 nivele de intensitate.
Scările de intensitate seismică cele mai utilizate astăzi sunt Mercalli modificată (MMI), Rossi-Forel (R-F), Medvedev-Sponheur-Karnik (MSK-64), Scara Macroseismică Europeană (EMS-98) și scara agenției meteorologice japoneze (JMA). În România se utilizează scara MSK iar zonarea intensității seismice a României se face conform SR 11100/1 din 1993. Prima normă seismică din lume referitoare la asigurarea seismică a construcțiilor a intrat în vigoare la 5 iulie 1906, după cutremurul catastrofal din San Francisco, California (18 aprilie 1906). [5]
Cu toate că de-a lungul ultimelor secole s-au realizat numeroase scări de intensități pentru evaluarea efectelor cutremurelor, cea mai folosită este Scara Mercalli modificată și o variantă adaptată a acesteia corespunzătoare tipurilor de clădiri specifice în Europa: Scara Europeană a intensităților macroseismice. Prima scară menționată mai sus este rezultatul scării realizate de Mercalli în 1902 și al modificărilor efectuate ulterior de alți seismologi. Această scară cuprinde 12 niveluri crescătoare de intensități, de la mișcări imperceptibile la distrugeri catastrofice și este reprezentată de obicei prin cifre romane. Scara intensităților nu are o bază matematică, fiind aranjată arbitrar doar pe baza efectelor observate. Evaluarea intensității unui cutremur poate fi facută doar după rapoartele martorilor oculari și după studierea și interpretarea rezultatelor cercetărilor din teren. Scara de intensități este mai folositoare persoanelor care nu lucrează în domeniu decât scara de magnitudini, deoarece intensitatea se referă la efectele reale de la suprafața locului de interes.
În cel de-al doilea caz, o măsură strict cantitativă a cutremurelor a fost introdusă de Kiyoo Wadati în 1931 în Japonia. Pentru astfel de măsurători sunt utilizate diverse aparate, denumite generic seismometre, destinate măsurării caracteristicelor cutremurelor, precum accelerometrele. În 1855, Luigi Palmieri din Italia a inventat un seismometru pe bază de mercur. Azi, pe baza acestor caracteristici precis măsurate, cutremurele sunt evaluate folosind Scara Richter. [5]
Intensitatea seismelor se apreciază după gravitatea distrugerii clădirilor, construcțiilor, după tipul și amploarea deformărilor suprafeței terestre și după reacțiile populației la șocul seismic. Efectele șocului se diminuează proporțional cu creșterea distanței față de epicentru. Cea mai utilizată scară de intensitate este scara Mercalli Modificat CMMD (sau MM) și prezintă următoarele caracteristici: [6]
Tabelul 1.1. Caracteristicile scării Mercalli Modificat CMMD.
Scara Richter a fost imaginată în 1935 de Charles Richter și Beno Gutenberg, de la California Institute of Technology, pentru a măsura puterea unui cutremur, care este o scară logaritmică, pentru că magnitudinea, după Richter, corespunde logaritmului măsurării amplitudinii undelor de volum (de tip P și S), la 100 km de epicentru și este gradată de la 1 la 9. De obicei intensitatea cutremurelor nu se exprimă în numere întregi, ci în numere fracționare. [2]
Scara este logaritmică, astfel încat o înregistrare de gradul 7 (de exemplu) indică o mișcare a solului de 10 ori mai mare decât cea corespunzătoare unui cutremur de grad 6, respectiv o energie de circa 30 de ori mai mare. Cutremurele de magnitudine mai mică decât 2 sunt numite microcutremure, nu sunt simțite de oameni și sunt înregistrate doar de seismografele locale. Cutremurele cu magnitudinea mai mare sau egala cu 4,5 sunt destul de puternice pentru a putea fi inregistrate de seismografele sensibile de pe întregul glob, fiind simțite de oameni de cele mai multe ori. Cutremurele cu magnitudinea mai mare de 6 sunt considerate cutremure mari, iar cele mai mari de 8 grade, majore. Cu toate că scara Richter nu are, teoretic, limita superioară, exista totuși o limită și anume aceea a celui mai mare cutremur produs până în prezent: 8,8. [5]
Tabelul 1.2. Efectele cutremurelor.
Între scara Mercalli și scara Richter nu există o proporționalitate strictă. Un cutremur are multe variabile care îl pot face mai mult sau mai puțin distructiv. De exemplu un cutremur de surprafața de 6.5 grade poate distruge total o zonă de mică îintindere în timp ce același cutremur nu ar produce daune semnificative dacă ar fi fost de mare adâncime. Accelerațiile orizontale din sol, durata cutremurului și perioada undelor seismice sunt printre cei mai importanți factori care determină nivelul de avarii. Clădirile sunt proiectate luând în calcul accelerațiile laterale maxime ce pot apărea, nu magnitudinea cutremurului. Cel mai mare cutremur înregistrat în Japonia a fost cel de 9 grade pe scara Richter iar atunci foarte puține clădiri au suferit avarii serioase, sistemul de inginerie anti-seismică din Japonia fiind cel mai dezvoltat din lume. Majoritatea morților au fost cauzate de valulul tsunami ce a urmat. [6]
John Milne a fost primul seismolog și geolog care a inventat primul seismograf modern, seismograful cu pendul orizontal (1880), și a promovat construirea stațiilor seismologice. Anterior lui, în jurul anului 132, omul de știință chinez Chang Heng a inventat primul seismoscop, un instrument care înregistra cutremurele, cunoscut sub numele de vasul dragonului. [5]
1.4. Mecanismul cutremurului
În momentul în care se declanșează cutremurul, din epicentru, adică din punctul situat deasupra vetrei cutremurului, vor porni unde de șoc. Primele valuri care vor porni se numesc unde primare sau unde P. Acestea sunt valuri longitudinale, care se propagă asemănător cu undele sonore: produc mișcări în sens înainte – înapoi, în direcția de propagare.
Undele primare sunt urmate de undele secundare, sau undele S. Sub efectul acestora, rocile se vor zgudui perpendicular pe direcția de mers. Al treilea tip de unde, undele de suprafață, provoacă unduirea solului și accentuează efectul distrugător al undelor secundare.
Figura 1.6. Undele P și S.
Sursa: https://ro.wikipedia.org/wiki/Cutremur, [3]
Unda P :
este o undă longitudinală, de compresie;
determină mișcarea particulelor solului paralel cu direcția de propagare;
unda se deplasează prin compresie-dilatare în direcția de mers;
amplitudinea acestei unde este direct proporțională cu magnitudinea (energia cutremurului);
este percepută la suprafață de către oameni ca pe o săltare, un mic șoc în plan vertical;
nu este periculoasă pentru structuri (clădiri) deoarece conține (transportă) aproximativ 20% din energia totală a cutremurului.
Unda S :
este o undă transversală, de forfecare;
determină mișcarea particulelor solului perpendicular (transversal) față de direcția de propagare;
deplasarea acestei unde este similară cu înaintarea unui șarpe (mișcări ondulatorii stânga-dreapta față de direcția de înaintare);
este resimțită la suprafață sub forma unei mișcări de forfecare, de balans în plan orizontal;
este periculoasă, deoarece transportă aproximativ 80% din energia totală a cutremurului;
determină distrugeri proporționale cu magnitudinea cutremurului și cu durata de oscilație;
clădirile cad datorită intrării în rezonanță a frecvenței proprii de oscilație a structurii clădirii cu frecvența undei incidente, în acest caz efectul distructiv fiind puternic amplificat . [3]
1.5. Semnele de avertisment
Nimeni nu poate pronostica exact momentul declanșării cutremurului. Câteva cutremure mari și-au “anunțat” sosirea printr-o serie de cutremure mai mici, iar cercetătorii ruși au observat că înainte de cutremurele majore se schimbă viteza undelor P ale cutremurelor mai mici. Modificările fine ale formelor de suprafață, precum și unduirile locale ale câmpului magnetic al Pamântului sunt studiate ca posibile prevestitoare ale cutremurelor. Cercetătorii studiază și apele fântinilor în zonele seismice. Imediat înainte ca rocile subterane să se sfarme în bucăți, structura lor cristalină devine deschisă, apoi se închide din nou, eliberând radon în apele freatice; radonul ajunge și în fântâni. Creșterea concentrației radonului în apele de fântână , poate fi un semnal de avertizare al cutremurului. Imediat înainte de seism se pot elibera și gaze cu încărcare electrică, acestea sunt slab incadescente și se numesc “lumini seismice”. Cercetătorii au observat ca înainte de cutremur, concentrația de hidrogen poate fi de 10 ori mai mare lângă liniile de refracție.
În 1975, locuitorii unui oraș chinezesc au observat mai multe semne ale cutremurului, printre care comportamentul ciudat al animalelor, părăsindu-și locuințele cu câteva ore înainte de cutremur. Schimbarea comportamentului animalelor poate semnala apropierea unui cutremur. Câinii scheaună, caii se sperie , păsările devin neliniștite și zboară în cerc.
Din păcate, nu toate cutremurele sunt însoțite de asemenea fenomene. Din acest motiv, oamenii de știință au dezvoltat diferite tehnici pentru o pronosticare exactă. S-au folosit aparate de măsură speciale pentru detectarea unor creșteri de tensiune deasupra liniilor de refracție. Aceste crăpături imense se pot întinde pe o lungime de câțiva kilometri la suprafața pământului sau în profunzime. Aparatele de măsurare a înclinării – acestea seamănă cu nivela folosită de dulgheri și zidari – urmăresc mișcările produse la suprafața pământului, iar aparatele de măsurare a alunecării – cabluri întinse de-a lungul liniilor de refracție – semnalează mișcările laterale.
Seismografele sunt cele mai precise aparate de avertizare în cazul unor cutremure. Acest aparat sensibil sesizează și măsoară și cele mai mici vibrații subterane pe le transformă în semnale electrice și le înregistrează într-un grafic. Din citirea diagramei, seismologii pot observa imediat și cea mai mică tensiune produsă în roci. [5]
Înregistrarea parametrilor unui cutremur se face în stații seismice. Înregistrarea vizează deplasarea, viteza sau accelerația locului unde se face operația. Mișcarea terenului produsă de acțiunea cutremurului într-un anumit punct de pe suprafața unui amplasament dat se determină cu aparatele de înregistrare numite seismometre sau accelerometre. Acestea permit înregistrarea simultană a trei componente ale mișcării: două situate în plan orizontal și a treia pe verticală.
Înregistrarea deplasărilor unui punct de pe pâmânt pe o anumită direcție se numește seismogramă sau deplasogramă. Primul seismometru modern a fost realizat în anul 1931, iar prima înregistrare instrumentală a unei mișcări puternice a fost obținută în timpul cutremurului Long Beach, California (10 martie 1933). Înregistrările seismometrice dau informații importante legate de mecanismul de producere a cutremurelor, a localizării focarului și epicentrului. Prezintă interes valoarea maximă a deplasării pentru definirea intensității seismice pe scara Richter. Accelerogramele redau variația accelerațiilor în timp și se obțin cu ajutorul accelerometrelor calibrate la un anumit nivel de intensitate seismică. Acestea definesc răspunsul structural și comportarea construcțiilor pe timpul cutremurelor de mare intensitate. Prima accelerogramă semnificativă din istoria ingineriei seismice a fost înregistrată în stația seismică El Centro-California (18 mai 1940) în timpul cutremurului din zona Imperial Valley. Un aparat seismic reprezintă un sistem cu un singur grad de libertate dinamică care înregistrează răspunsul acestuia la perturbațiile provenite din deplasările bazei ca urmare a mișcării terenului. [7]
Figura 1.7. Conceptul unui seismograf (a) și un accelerometru modern.
Sursa: POP, M. – Inginerie Seismică Curs, [7]
O altă metodă de observare a mișcărilor pământului este trimiterea unor semnale de pe sateliți la diferite stații de recepție terestre.
Din rețeaua de semnale prin satalit, oamenii de știință pot să-și dea seama dacă s-a schimbat poziția una față de cealaltă a stațiilor de recepție. [5]
2. TEHNOLOGII ANTISEISMICE UTILIZATE LA NIVEL MONDIAL
Datorită faptului că tehnicile de proiectate din domeniul ingineriei seismice avansează foarte rapid, în ultimul timp proiectarea antiseismică acordă o atenție tot mai sporită tehnologiilor de amortizare a vibrațiilor structurale în vederea atenuării răspunsului dinamic al clădirilor sub acțiunea undelor seismice. Tehnologiile de amortizare a vibrațiilor structurale și implicat a undelor seismice sunt des întânite astăzi la diferite tipuri de structuri inginerești, existînd o largă varietate tehnologii disipative.
Principalul motiv al utilizării acestor mecanisme este dat de capacitatea disipativă și de amortizare a acestora, astfel că frecvențele naturale ale unei structuri, modurile proprii de vibrație și factorii de amortizare corespunzători acesteia se schimbă radical în sens pozitiv în timpul acțiunii seismelor.
2.1 Tehnologii pasive de amortizare seismică
Dacă am considera că, ipotetic, mișcarea unui sistem structural este formată numai din translații, forțele care intervin în orice moment al mișcării sunt împărțite în 2 categorii: forțe active (care definesc mișcarea) și forțele de inerție generate de componentele în mișcare denumite forțe pasive (care se opun mișcării) generate de caracteristicile elastice și disipative (de amortizare) ale sistemelor structurale. În categoria tehnologiilor pasive de amortizare seismică putem considera dispozitivele de amortizare dependente de deplasare (toate dispozitivele de tip elasto-plastic) cât și o parte a dispozitivelor de amortizare dependente de viteză (amortizoare cu fluid vâscos). Sistemele de amortizare pasive nu au nevoie de energie
suplimentară și utilizează mișcarea structurii pentru a acționa forțele de control. Forțele de răspuns apar ca urmare a principiului acțiunii și reacțiunii, sistemele de protecție pasivă bazeazându-se pe 2 tipuri de tehninci disipative: izolarea structurală și dispozitive de control pasiv, care presupun disiparea/absorbția de energie.[48]
2.1.1.Tehnologii de izolare structurală
În general, izolarea structurală seismică se fundamentează pe tehnologiile de izolare a bazei construcțiilor („decuplarea” suprastructurii de infrastructură), catalogate drept mijloace pasive de protecție antiseismică și antivibratorie. Din punct de vedere teoretic, funcționarea sistemelelor pasive de protecție antiseismică sau antivibratorie este relativ simplă (constructiv, funcțional). Deoarece nu se utilizează energie din exterior, funcționarea acestor tehnologii este dată de teoria izolării bazei39. Conform acesteia, acțiunea seismică (de natură perturbatoare) asupra unei mase m se realizează prin deplasarea bazei unui sistem structural odată cu terenul în timpul producerii unui seism. Astfel, acțiunea seismului este materializată
prin deplasarea bazei sistemului stuctural cu u(t) – mișcare de translație – care face ca masa m, în cauză, să aibă o deplasare relativă x(t). Deconectarea bazei sistemului structural (infrastructură) de întreaga structură – prin mijloace de amortizare și izolare specifice – face ca deplasarea relativă x(t) să fie de ordin cât mai mic astfel sporindu-se integritatatea structurală pe timpul unui eveniment seismic major (fig. 3.1.1.1)
Fig. 3.1.1.1 – Baza teoretică pentru tehnologiile de izolare a bazei
Pe langă principiul clasic, montarea unor sisteme electronice de control structural
(amortizoare electrohidraulice cu senzori), face ca protecția seismică a structurilor să fie mult
39 James Talbot, On the performance of base-isolated buildings: a generic model – PhD dissertation, Cambridge, University of Cambridge, 2001, disponibil la http://www- mech.eng.cam.ac.uk/dynvib/research/hemh/base_isolation.html.
mai efectivă, în acest fel menținându-se un control continuu asupra structurii clădirii ca parte a strategiei40 de izolare seismică. Sub aspect dinamic, tehnologiile de izolare a bazei pot fi clasificate drept sisteme cu 1 grad de libertate, deoarece ele primesc numai semnalele de la senzori amplasați la nivelele inferioare ale unei structuri și, ca atare, vor folosi un singur element de acțiune în protecția seismică. Conform studiilor în domeniu41, protecția antiseismică a structurilor bazată pe tehnologia de izolare a bazei este fezabilă în următoarele condiții: structura trebuie să aibă stâlpi cu rezistență mare la solicitări laterale; poziția construcției trebuie să permită deplasări laterale mai mari de 200 mm; încărcările laterale produse de vânt (sau alți factori climatici) să nu fie mai mari de 20 % din greutatea structurii.
Alcătuirea acestor sisteme este simplă și eficientă. Elementele principale sunt: reazemele elastice cauciucate (20-24 de strate de elastomer, 14mm grosime/strat), plăcuțele metalice de rigidizare (inferioare, superioare, intermediare, cu grosimea de 25mm), tije filetate tip SIRP
10.9, amortizoarele electrohidraulice, controllerele și traducoarele de mișcare (tip Fuzzy Logic sau PID42), dispozitivele de transformare modală și detectorii (senzorii) de vibrații structurale.
Fig. 3.1.1.343 – Reazeme cauciucate (sistem clasic) de tipul LRBD ( modul de elasticitate = 350 kN/m2 )
40 Întreruperea coloanei de transmisie a încărcărilor la nivel structural.
41 Farzad Naeim, Svetlana Brzev, John A. Martin Associates, Advanced Technologies in Housing Construction, Canada, British Columbia Institute of Technology, 2000, 7 pag., disponibil la http://www.world- housing.net/wp-content/uploads/2011/08/Type_Advanced.pdf.
42 Proportional-integral-derivative Controller.
43 Sursa: http://www.world-housing.net/wp-content/uploads/2011/08/Type_Advanced.pdf.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig. 3.1.1.4 – Reazem clasic LRBD în lucru (Sursa: http://nees.buffalo.edu/seesl/Image226.gif)
Fig. 3.1.1.5 – Sistem disipativ complex cu amortizor electrohidraulic pentru controlul oscilațiilor structurale
(Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
Spre deosebire de simplitatea principiului funcționării acestor tehnologii, montajul necesită o atenție specială44. În cele mai multe dintre situațiile curente, montarea sistemelor de izolare a bazei se face după turnarea și decofrarea45 elementelor structurale ale unei structuri sau chiar în perioada de exploatare a acesteia. Din această cauză, greșelile tehnologice de montaj ale acestor sisteme pot produce o serie de avarii structurale iremediabile sau chiar colapsul
generalizat.
44 CG Koh, JM Kelly, A simple mechanical model for elastomeric bearings used in based isolation, International
Journal of Mechanical Sciences, nr. 30, 1988, pp. 933–943.
45 Sau pe parcursul procesului de reabilitare seismică.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Obiectivele montării acestor tehnologii sunt date de nevoia de rezistență seismică deosebită a unor structuri supuse constant hazardelor seismice majore, unde avariile structurale și nestructurale (majore) nu sunt permise. De asemenea, izolarea bazei – ca principiu tehnologic
– este recomandată la structuri înalte atunci când se dorește protecția sporită a elementelor nestructurale (anvelopă, sisteme de închidere, izolație termică și fonică) ale căror defecțiuni ar putea afecta siguranța vieții umane.
Etapele efective ale montajului unui sistem de izolare a bazei constau în:
1. Evaluarea prealabilă și alegerea locației privind montarea sistemului disipativ(fig.
3.1.1.5).
2. Fixarea și montarea spirjinirilor hidraulice temporare (câte 3 pistoane pentru fiecare
latură a unui stâlp46) pentru preluarea încărcărilor axiale (fig. 3.1.1.6).
3. Amorsarea prin mijloace hidraulice a pistoanele de susținere. Operațiunea de amorsare este completă odată cu apariția unor micro-fisuri vizibile cu ochiul liber (max. 1mm) la nivelul stâlpului.
4. Montarea perimetrală a perdelelor de protecție împotriva prafului47 și trasarea la
suprafața stâlpului a zonelor de tăiere a betonului armat (fig. 3.1.1.7).
5. Tăierea transversală progresivă a secțiunii stâlpului în etape de câte maximum 8 minute pentru a se permite evacuarea corectă a prafului și pentru verificarea obligatorie a presiunii de încarcare a pistoanelor de susținere. În cazul în care se întregistrează variații de presiune, pentru evitarea unui dezastru, se recalibrează hidraulic pistoanele până la atingerea presiunilor de stabilizare corespunzătoare48 (fig.
3.1.1.8).
6. Îndepărtarea blocului (secțiunii) de beton tăiat și evacuarea imediată a acesteia din incinta de lucru cu ajutorul unui troller special (fig. 3.1.1.9).
7. Montarea, fixarea (cu șuruburi) și calibrarea disipatorului cauciucat în locul secțiunii
de beton proaspăt taiată. Fixarea efectivă a disipatorului se face prin aplicarea pe
46 W.D. Clark, J.E. Mason, Base isolation of an existing 10-storey building to enhance earthquake resistance, Wellington, New Zeeland, NZSEE Conference, 2004, 8 pag., disponibil la http://db.nzsee.org.nz/2004/Paper10.pdf.
47 Idem.
48 R. L Mayes, Farzad Naeim, “Design of structures with seismic isolation”, în The Seismic Design Handbook ,
2nd edition, Kluwer Academic Publishers, 2001.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
fețele sale a unui strat de beton de înaltă rezistență (C90/105, 2.5 cm grosime) pentru
a se evita încărcarea axială neuniformă la intrarea disipatorului în sarcină (fig.
3.1.1.10).
8. Descărcarea progresivă a pistoanelor hidraulice până la intrarea în lucru49 a disipatorului cauciucat multistrat sau elastomeric.
9. Îndepărtarea pistoanelor hidraulice de susținere la 14 zile după montarea sistemului de amortizare. În cazul unor evenimente seismice majore, se verifică periodic – de către personal specializat – starea sistemului disipativ pentru a se constata eventuale avarii ce pot obstrucționa buna funcționare a acestuia.
În cazul în care se montează un sistem disipativ inteligent, ultima fază tehnologică constă în introducerea (la nivelurile inferioare ale clădirii) sistemului de amortizoare electrohidraulice și a senzorilor de vibrații ce permit controlul efectiv al răspunsului structural la acțiunea seismică sau încărcări din vânt (în cazul structurilor înalte), prin mijloace electronice50 (fig.
3.1.1.11).
Funcționarea activă a sistemului inteligent (fig. 3.1.1.12) de control al vibrațiilor seismice se face după ce un regulator de tip fuzzy este implementat la nivel structural. Ca atare, reglarea răspunsului structural la acțiunea seismică are loc după ce regulatorul fuzzy preia informațiile de la un interpretor de pertubații vibratorii (senzor extern) și le convertește în semnal de ieșire, stabilindu-se astfel valoarea semnalului de comandă pentru amortizoarele electrohidraulice. Mai apoi, în funcție de a (accelerația) și v (viteza) induse de seism în sol, un alt regulator configurează forța de control necesară a fi generată de către amortizoare. Randamentul unui asemenea amortizor cu regulator multivariabil poate fi observat în figura
3.1.1.13.
49 Preluarea completă a coloanei de încărări axiale.
50 Takashi Ariga, Y. Kanno, I. Takewaki, Resonant behaviour of baseisolated high-rise buildings under long- period ground motions, Los Angeles, TheStructural Design of Tall and Special Buildings, 2006, pp. 325-338.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig. 3.1.1.1251 – Funcționarea unui sistem de amortizare bazat pe tehnologia izolării bazei
Fig. 3.1.1.1352 Diagrama deplasărilor la ultimul etaj – analiză comparativă (sistem neamortizat vs. amortizat)
51 Sursa: M. Reza Bagerzadeh Karimi, M. Mahdi Bagerzadeh Karimi, Vibration Control of MDOF Structure under
Earthquake Excitation using Passive Control and Active Control, World Academy of Science, Engineering and
Technology, 2011, 6 pag., disponibil la http://www.waset.org/journals/waset/v80/v80-62.pdf.
52 Sursa: Monica Pătrașcu, coord. Ioan Dumitrache, Tehnici avansate în controlul vibrațiilor seismice – Teză de
doctorat, București, Universitatea Politehnica București, 2011, pp. 29-30.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig. 3.1.1.5 – Alegerea locației sistemului disipativ Fig. 3.1.1.6 – Montarea sprijinirilor hidraulice
(Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate) (Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
Fig. 3.1.1.7- Montarea perdelelor de protecția a prafului Fig. 3.1.1.8- Tăierea progresivă a secțiunii stâlpului
(Sursa: New Zeeland Society for Earthquake Engineering Inc., http://db.nzsee.org.nz/2004/Paper10.pdf)
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig. 3.1.1.953 – Îndepărtarea blocului de beton proaspăt tăiat
Fig. 3.1.1.10 – Montarea disipatorului cauciucat și fixarea acestuia cu beton de înaltă rezistență
(Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
remarcat este faptul că montarea unor astfel de sisteme disipative prezintă o serie de avantaje tehnologice foarte importante: se limitează drastic daunele nestructurale în timpul unui seismic datorită disipării foarte eficace a vibrațiilor, structurile înalte pot fi proiectare și în zone cu puternice hazarde seismice iar avariile structurale după evenimente seismice repetate sunt preîntâmpinate, structurile având în acest fel o durată de exploatare mult mai
îndelungată.
53 Sursa: Te Ara, Fitting base isolation bearings, http://www.teara.govt.nz/en/earthquakes/4/4.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
3.1.2 TEHNOLOGII CU AMORTIZOARE METALICE
Aspectul cel mai important aspect legat tehnologiile speciale ce folosesc amortizoare metalice îl constituie natura mecanismelor ce alcătuiesc aceaste tehnologii: defapt mecanismele de absorție a energiei seismice sunt constituite din disipatoare metalice, denumirea intrinsecă de amortizoare nefiind specifică acestora.
Din punctul de vedere al ingineriei civile, comportarea acestor dispozitive este una histeretică, ele bazându-se pe proprietățile de ductilitate a materialelor componente, fiind în același timp niste dispozitive elasto-plastice care depind de capacitatea de deformare a metalelor (oțel, plumb, aliaje speciale).
Ca alcătuire, elementele metalice componente pot avea diverse forme: pivot, semilună, fluture, sină, placă triunghiulară sau X (figura 3.1.2.1), scopul final fiind ca elementele să se deformeze plastic cât mai uniform. Părțile metalice sunt alcătuite din oțeluri speciale, cu rezistență la curgere ridicată, de tipul S355JR-S510 iar șuruburile sunt de tipul SIRP M22. De remarcat este faptul că mecanismele componente ale acestei tehnologii nu necesită procese complicate de fabricare, transport și montare. Montarea nu necesită personal specializat pentru implementarea acesteia.
Fig. 3.1.2.1 – Tipuri de forme pentru disipatoarele seismice metalice
(Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
Legat de comportarea plastică (fig. 3.1.2.2) histeretică, trebuie menționat că sistemele
disipative pot fi setate/configurate pentru a se plastifica la toate cele 4 eforturi: încovoiere,
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
forță tăietoare, forță axială și torsiune. În ceea ce privește poziționarea structurală a elementelor, amortizorii cu comportare plastică la forțe axiale pot fi folosiți și ca elemente de contravântuire sau orizontale54. Mai mult decât atât, dispozitivele cu comportare plastică la forța tăietoare sau moment încovoietor se pot utiliza ca și conectori pentru diafragme din beton sau pot fi parte ale elementelor structurale în cazul construcțiilor metalice55.
Fig. 3.1.2.2 – Comportarea unui reazem bazat pe tehnologia TADAS în timpul unui seism
(Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
Montajul acest tehnologii este unul etapizat, încă din fazele primare de execuție a unei
structuri.
Problemele speciale apar în cazul sudurilor deoarece, în cele mai multe dintre situațiile uzuale, acestea au o comportare casantă. De asemenea, starea de tensiuni care apare în elementele dispozitivelor face ca ductilitatea acestuia să fie direct influențată de caracteristicile geometrice ale acestuia.
Avatantajele utilizării acestei tehnologii sunt date de stabilitatea și durabilitatea ridicată în timp, insensibilitate la schimbări bruște ale condițiilor de mediu, capacitate mare de disipare a energiei seismice cu deplasări relative mici cât și o bună comportare multidirecțională. Se
remacă și rapiditatea schimbării elementelor sistemului, în cazul unor evenimente seismice
54 Yousef Shirnejad, Improvement The Seismic Behavior Of Existing Steel Structures In Iran By TADAS Damper
Modern Technology, 2011, 9 pag., disponibil la http://www.5thsastech.khi.ac.ir/uploads/CIV-P-
67_1532374716.pdf.
55 G. MacRae, Y. Kimura, C. Roeder, Effect of column stiffness on braced frame seismic behavior, Journal of
Structural Engineering, ASCE, 2004, pp. 381-391.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
majore care au afectectat iremediabil anumite componente ale sistemului disipativ. (ex. de fig. 3.1.2.3 – 3.1.2.6)
Fig. 3.1.2.3 – 3.1.2.4 Tehnologia TADAS utiizată în cadrul unei hale metalice
(Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
Fig. 3.1.2.5 Disipatoare metalice SIRVE56
Fig. 3.1.2.6 Dispunerea disipatoarelor metalice tip SIRVE57
56 Sursa: Sirve – Seismic Protection Tehnologies, SIRVE Develops Repair Project using anti-seismic technology,
disponibil la http://sirve.cl/en/noticias/news-item/sirve-develops-repair-project-using-anti-seismic-technology/.
57 Sursa: Sirve – Seismic Protection Tehnologies, SIRVE Develops Repair Project using anti-seismic technology,
disponibil la http://sirve.cl/en/noticias/news-item/sirve-develops-repair-project-using-anti-seismic-technology/.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
3.1.3. TEHNOLOGII MBD/MYD
La nivelul pieței americane și europene, amortizoare MBD – [Mega Brace Dampers] sau MYD [Mettalic Yeilding Dampers] constituie o tehnologie patentată și dezvoltată în special în SUA, ce presupune folosirea de amortizori metalici de înaltă capacitate dispuși în formă de “X” (ca parte integrantă a sistemului structural disipativ) pentru a prelua suprasarcinile disipative cauzate de evenimente seismice importante. Spre deosebire de tehnologiile cu amortizoare metalice clasice (precum TADAS sau SIRVE), MBD/MYD sunt folosiți cu preponderență în cazul reabilitării unor construcții la care s-au constatat avarii structurale importante din alte cauze decât cele datorită vibrațiilor produse de cutremure (ex. evenimente climatice deosebite – tornade, taifune, tsunami). Deși etapele de montaj cât și caracterisiticile de montaj ale acestor tehnologii sunt identice cu cele ale disipatorilor metalice, trebuie menționat faptul că, spre deosebire de prima categorie de amortizori, MBD/MYD pot fi montați atât ante cât și post eveniment seismic. Unele studii de cercetare au arătat că folosirea acestei tehnologii pentru conformarea seismică a nivelurilor intermediare produce reduceri cu
până la 50% a forței tăietoare introduse în stâlpi58. De asemenea, această tehnologie este
recomandată spre folosire în cazul structurilor înalte, săli polivalente sau stadioane.
De obicei, conectarea acestor tipuri de amortizoare se face evitând procedeele de sudură, datorită faptului că îmbinările cu sudură devin casante la încărcări de natură dinamică. Clasic, se folosesc șuruburi de înaltă rezistență de tipul M16-M22, dispuse liniar pe două rânduri. Producătorul nu recomandă realizarea îmbinărilor cu un număr inegal de șuruburi pe rândurile îmbinării (de obicei 2 la număr). Materialele folosite fac parte din clasa oțelurilor cu mare rezistență la curgere (S355JR – S510) pentru a se preveni ruperea fragilă a sistemelor de amortizare și pentru a preîntâmpina intrarea prematură în curgere.
În general, rezistența la curgere are valori cuprinse între 355 N/mm2 și maxim 510 N/mm2. Dispunerea elementelor se face în formă de X (la 45˚), sistemele neavând nevoie de
operațiuni prealabile de calibrare sau pretestare.
58 Avtar Pall, Louie Jason și alții, The Use of Friction Dampers for Seismic Retrofit of the Monterey County
Government Center, 2008, 10 pag., disponibil la http://www.palldynamics.com/pdf/Paper009511.pdf.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig. 3.1.3.1 – Exemple59 privind utilizarea tehnologiilor MBD/MYD
3.1.4 TEHNOLOGII CU AMORTIZORI „U-SHAPED”
Astăzi, tot mai multe sisteme tehnologice disipative de vibrații structurale folosesc proprietățile de ductilitate a unor materiale pentru a amortiza perturbațiile de natură dinamică asupra structurilor. Se cunoaște faptul că mișcarea seismică se produce pe toate direcțiile în plan orizontal și nu numai. Ca atare, un sistem disipativ trebuie să funcționeze, în plan, contrar acțiunii seismice la 360 de grade (pe toate direcțiile). Ținând cont de această exigență de ordin tehnic, încă din 2005, Nippon Steel a introdus pe piață o variantă îmbunătățită a conceptul de clasic de amortizare vibratorie LRD: pe langă disipatorul multistrat cauciucat, reazemele elastice au în alcătuire și o serie de brațe metalice (din oțel S355, în formă de U) pentru sporirea coeficientului de amortizare dinamică a vibrațiilor (fig. 3.1.4.1-3.1.4.2).
Fig. 3.1.4.1 – 3.1.4.2 Alcătuirea unui sistem disipativ tip U-Shaped (Nippon Steel)60
59 Sursa: Teratec Inc., http://www.teratec.ca/category.aspx?catid=11521.
60 Sursa: http://www.britec.co.kr/admin/technology/upload/n9211.pdf.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Caracteristicile tehnice privind capacitatea de amortizare a tehnologiei U-Shaped sunt demne de luat în considerație: rezistența la curgere – 432 kN; rigiditatea în plan orizontal: până la
11600kN/m; deformație elastică maxim admisă: 37mm; capacitate de deformare plastică maximă: 1000mm61. De asemenea, pentru ingineria civilă, relevanța acestor tehnologii seismice disipative este dată de următoarele aspecte:
– Caracteristicile geometrice permit acestor disipatori să intre în lucru pe orice
direcție (fig. 3.1.4.3);
– Prelucrarea la rece determină costuri de producție reduse și calitate sporită;
– Combinația dintre disipatorul elastomeric și brațele metalice face ca rezistența la oboseală a sistemului să fie una dintre cele mai mari din categoria amortizoarelor cu comportare histeretică62;
– Montarea este simplă și nu necesită procedee tehnologice speciale (fig.
3.1.4.4);
Fig. 3.1.4.363 – Prezentare schematică disipatorului U-Shaped
3.1.5 TEHNOLOGII DE AMORTIZARE CU FRECARE
Principiul după care funcționează aceste amortizoare seismice se bazează pe cantitatea de
energie seismică ce se poate disipa ca urmare a frecării dintre 2 suprafețe glisante. În acest
61 Kazuaki Suzuki, Eiichiro Saeki, Atsushi Wanatabe, Development of U-shaped Steel Damper for Seismic Isolation System, Nippon Technical Steel Report, nr. 92, 2005, 6 pag., http://www.nsc.co.jp/en/tech/report/pdf/n9211.pdf.
62 Kazuaki Suzuki, Atsushi Wanatabe, Experimental Study of U-shaped Steel Damper. Summary of Technical
Papers of Annual Meeting, Architectural Institute of Japan, 2000.
63 Sursa: http://www.nsc.co.jp/en/tech/report/pdf/n9211.pdf.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
fel, acest tip de amortizoare reudce forțele laterale inerțiale și amplitudinea vibrațiilor dintr-o structură. Datorită specificațiilor tehnologice, aceste sisteme pot fi folosite pentru controlul structural pasiv cât și pentru cel semi-activ.
Principiul de funcționare a disipatorilor cu frecare face ca performanțele acestora să fie constante în timp, sigure și stabile ca ordin de mărime și comportament. În cazul acestor sisteme, alunecarea dispozitivelor disipatoare este proporțională cu deplasările structurale-în special cu deplasările relative de nivel (amortizoarele fiind intercalate între două nivele consecutive), legătura (amortizoare-structură) făcându-se prin intermediul unor elemente structurale cum ar fi diagonalele sau panourile de perete cu rigiditate finită. Varietatea mare sub care se găsesc aceste sisteme face ca materialele folosite pentru suprafețele de frecare să fie dintre cele mai diverse: placutele de frâna pe oțel (S235), oțel pe oțel sau oțel pe alamă. Schemele de montare sub care se găsesc amortizorii cu frecare sunt, de asemenea, variate: zăbrele diagonale, zăbrele orizontale sau elemente de conectare între capătul superior al unui perete și grinda de deasupra sa.Tehnologiile disipative cu frecare cele mai des folosite sunt:
1. Tehnologia Damptech: constă în montarea a 3 plăci metalice și a unor tampoane de frecare (2 la număr) plasate între acestea ce sunt prinse/fixate cu un șurub de tip SIRP a pentru a se menține forța de compresiune pe suprafețele de frecare. Cantitatea de energie disipată este proporțională cu rezistența la frecare ce rezultă din glisarea și rotirea relativă dintre plăcile amortizorului (fig. 3.1.5.1). Legătura disipatoare de energie (EDR – Energy Dissipating Restraint): este alcătuită dintr-un mecanism ce permite frecarea pe o zonă de mișcare, cu blocaje la capete, ce permite o directă
proporționalitate între forța de frecare și deplasare64.
2. Tehnologia Pall65: sistemul disipativ este realizat dintr-un set de platbande cu găuri, tratate special pentru a produce o foarte bună frecare, platbandele fiind îmbinate între ele în așa fel încât la o anumită valoare a încărcării este permisă glisarea unora peste
celelalte66. (fig. 3.1.5.2 – 3.1.5.3)
64 DampTech, Powerful solutions vor vibration control of buildings and structures, 2012, 12 pag., disponibil la http://damptech.skanding.com/download/Damptech_brosura_ENG_web.pdf.
65 Avtar Pall, C. Marsh, Energy Dissipation in Large Panel Structures Using Limited Slip Bolted Joints, AICAP/CEB Seismic Conference, Roma, Italia, 1979, cap. 3, pp. 27-34.
66 Rashmi Pall, Gilles Gauthier, Serge Delisle, Avtar Pall, Friction Dampers For Seismic Upgrade of Quebec
Police Headquarters, Montreal, 2000, 8 pag., disponibil la http://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/2014.pdf.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
3. Tehnologia SAEMFD (Semi-Active Electromagnetic Friction Damper) – constă într- un dispozitiv eletromagnetic destinat controlului forței de frecare ce apare în amortizor, folosind un câmp electromagnetic, suportul de frecare fiind prins între 2 plăci de oțel îmbinate cu buloane. Prin reglarea curentului ce străbate electromagnetul, bobinele reglează forța de frecare între plăcile de oțel în timp real67.
Montarea acestor dispozitive nu necesită operațiuni tehnologice speciale, făcându-se la fața locului prin ridicarea acestora la nivelurile superioare folosind o macara de medie capacitate. În cazul celor 3 tehnologii, operațiunile de calibrare și verificare se fac la început și după evenimente seismice majore.(fig. 3.1.5.4)
Fig. 3.1.5.1 – Amortizor cu frecare tip Damptech (Sursa: damptech.com)
Fig.3.1.5.2- 3.1.5.3 – Amortizori cu frecare bazati pe tehnologia Pall (Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
67 Mohammed Qureshi, Roburst Semi-Active Control of A Dry Friction Damper for a Cantilever Beam, 2001,
180 pag., disponibil la http://www.mendeley.com/research/robust-semiactive-control-dry-friction-damper- cantilever-beam/.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig.3.1.5.468 – Amortizor tip SAEMFD
Din punctul de vedere a ingineriei structurale, avantajele montării de sisteme disipatoare bazate pe tehnologiile de amortizare cu frecare sunt numeroase: simplitatea proiectării, realizării și implementării; eficiență și stabilitate sporită în reducerea avariilor produse de evenimente seismice; costuri și timpi de instalare convenabili; flexibilitate în montaj (pot fi montate pe diferite sisteme structurale precum beton, oțel, zidărie și cadre de lemn); sensibilitate scazută la schimbări ale condițiilor de lucru; posibilitatea reutilizării.
De asemenea, o serie de inconveniente ce apar sunt date de: necesitatea unei mentenanțe regulare; uzura fizică a mecanismelor de frecare ce trebuie schimbate la un anumit număr de cicluri de încărcare; imperfecțiunile de montaj pot compromite eficiența sistemului de amortizare.
3.1.6 TEHNOLOGII CU AMORTIZORI VÂSCOȘI
Un amortizor vâscos constă într-un cilindru închis (fig. 3.1.6.1) ce conține encapsulat un fluid vâscos (silicon, ulei sau alt fluid cu vâscozitate controlabilă/cunoscută). Dat fiind faptul că
tija de acționare a pistonului este conectată la un element (disc) cu orificii, forțarea fluidului
68 Sursa: A. K. Agrawal and J. N. Yang, Advanced Technology in Structural Engineering Proceedings of
Structures Congress, American Society for Civil Engineers, 2000, http://dx.doi.org/10.1061/40492(2000)6.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
(datorită tensionării amortizorului) prin gaurile capului de piston face ca presiunea rezultată să fie transformată în forță de amortizare, disipându-se în acest fel de energie69.
Având în vedere că forța de amortizare este proporțională și dependentă cu viteza de încărcare a pistonului hidraulic, sistemele disipative vâscoase sunt clasificate drept tehnologii disipatoare de energie seismică dependente de viteză. (vezi tab. 1.3.1)
Ca atare, amortizorii vâscosi sunt folosiți ca și sisteme de control pasiv, cu toate că prin controlul eficient al dimensiunilor orificiilor sau a vâscozității fluidelor ei pot fi utilizați, de asemenea, ca și sisteme semi-active de control structural. Pe lângă rolul seismic-disipator pe care îl au, tehnologiile bazate pe amortizori vâscoși reprezintă o alternativă viabilă pentru prevenirea plastificării sau cedării unor elemente structurale, în cazul unor evenimente
externe ce produc vibrații importante la nivel structural70.
În acest fel, avariile structurale (foarte periculoase) sunt evitate iar structura amortizată poate fi exploatată în continuare în siguranță.
Fig. 3.1.6.1 – Alcătuirea unui amortior hidraulic cu lichid vâscos (Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
Alcătuirea sistemelor cu amortizoare vâscoase este una relativ simplă: elementul pricipal de amortizare îl constituie pistonul/pistoanele hidraulic/e cu lichid vâscos; brațele de pârghie sau
de echilibrare au rolul a amplifica capacitatea disipativă a pistoanelor; tacheții de capăt au
69 Corodeanu Lucian-Valentin, Mihai Budescu, Probleme speciale de inginerie seismică a clădirilor – Sisteme de protecție seismică – Disipatori cu fluid vâscos, Iași, U.T. „Gheorghe Asachi”, 2011, passim.
70 Corodeanu Lucian-Valentin, Mihai Budescu, Probleme speciale de inginerie seismică a clădirilor – Sisteme de protecție seismică – Disipatori cu fluid vâscos, Iași, U.T. „Gheorghe Asachi”, 2011, passim.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
rolul de a permite calibrarea cablelor de amortizare și gradul de pretensionare a pistonului hidraulic principal (acestea sunt elemente suplimentare ce nu fac parte din sistemul de amortizare de bază); plăcile de distribuție permit prinderea capetelor pistoanelor de elementele structurale71. Montajul se face conform unor scheme tehnologice predefinite care urmăresc funcționarea cât mai eficientă și la capacitate maximă a sistemului disipativ (fig.
3.1.6.2). În general sudarea elementelor nu este recomandată72, folosindu-se în schimb
șuruburi pretensionate de înaltă rezistență ce se montează (fixează) cu ajutorul cheilor hidraulice de elementele structurale din beton sau oțel. Este de evitat, de asemenea, supunerea la temperaturi ridicate (în faza de montaj) a manșoanelor de cauciuc, ABS sau neopren ce sunt folosite la realizarea prinderilor pistoanelor.
Fig. 3.1.6.273 – Scheme uzuale de montaj pentru amortizoare seismice cu lichid vâscos
Avantajele folosirii sistemelor de amortizare cu pistoane hidraulice sunt date în principal de:
eficiența în funcționare; costurile atractive de achiziție, montaj și mentenanță; comportarea
71 V. și. Hiroshi Kit Miyamoto, A. Gilani, Design of New Steel-Framed Building Using ASCE 7 Damper Provisions, Proceedings of ASCE Structures Congress, Vancouver, Canada, 11 martie , 2010, disponibil la disponibil la http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/tal.593/pdf.
72 N. S. Kogut, Crack resistance of homogeneous and inhomogeneous butt welded joints, Strenghts of Materials, Vol. 39, Chemistry and Materials Science, disponibil la http://www.springerlink.com/content/uh7vn561p2400708/.
73 Hyunhoon Choi, Jinkoo Kim, New installation scheme for viscoelastic dampers using cables, NRC Research
Press, 11 pag., http://tinyurl.com/7bdffvu.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
dinamică stabilă ce nu poate produce dezechilibre structurale; durabilitate ridicată. Totuși, aceste sisteme pot dovedi o sensibilitate limitată în cazul unor schimbări bruște a condițiilor de lucru deoarece sunt necesare deplasări structurale semnificative pentru ca amortizoarele hidraulice să aibe o comportare optimă74. Mai mult decât, fenomenul de uzură și îmbătrânire a fluidului vâscos cât și necesitatea existenței unui forțe de revenire pot face ca aceste sisteme să se dovedească ineficiente în cazul folosirii sau utilizării deficitare.
Fig. 3.1.6.3 – 3.1.6.4 Amortizori seismici cu fluid vâscos în diferite forme de montaj
(Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
74 M.C Constantinou, M.D. Symans, “Experimental and Analytical Investigation of Seismic Response of Structures with Supplemental Fluid Viscous Dampers,” Report NCEER-92-0032, în National Center for Earthquake Engineering Research, Buffalo,State University of New York at Buffalo, 1992.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig. 3.1.6.5 Amortizor cu fluid vâscos pentru amortizarea și disiparea energiei seismice de la baza structurilor
(Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
3.2 TEHNOLOGII SEMI-ACTIVE DE AMORTIZARE SEISMICĂ
Caracteristica de bază a tehnologiilor disipative bazate pe sisteme de amortizare semi-active este dată de faptul că aceastea necesită o cantitate redusă de energie (non-perturbatoare) externă pentru a funcționa în parametri optimi. Principiul funcțional face ca forțele de control să fie sintetizate pe baza semnalelor de la receptorii structurali (senzori) ce măsoară excitația și/sau răspunsul structurii pentru a genera răspunsul de control structural specifice sistemului de control și amortizorului. Așadar, aceste tehnologii au capacitatea de a răspunde optim unor fenomene climatice diverse (vânt puternic, rafele) sau unor hazarde însemnate ale mediul ambiant (hazard seismic, vibrații dinamice diverse). Deoarece aceste sisteme nu introduc cantități semnificative de energie în structuri, cerințele energetice de funcționare sunt minime, precum și riscurile de a crea instabilități. Ele pot funcționa pe bază de baterii/acumulatori și sunt operaționale inclusiv atunci cand alimentarea de la rețeaua electrică este intreruptă, autonomia energetică fiind un advantaj însemnat.
Cu toate că sistemele de amortizare semi-active nu pot introduce cantități mai de energie disipatoare în structuri, acestea sunt capabile să schimbe rigiditățile și coeficienții de amortizare ai unei structuri datorită faptului că proprietățile mecanice ale acestor sisteme sunt
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
continuu ajustate la valorile excitației cutremurului, ale deplasării, vitezei și accelerației structurii. Mai mult decât atât, forțele de control într-un sistem semi-activ sunt întotdeauna în direcția opusă mișcării sistemului structural și prin urmare influențează pozitiv stabilitatea structurii, pe când dispozitivele active pot destabiliza un sistem chiar și cu o acțiune disipativă redusă.
După tipul de pistoane hidraulice folosite, precum reiese adesea din literatura de specialitate, pentru disipare și după tipul disipatorului, sistemele de amortizare semi-active se pot grupa în:
1. dispozitive electrohidraulice cu orificiu variabil (EH)
2. dispozitive electroreologice (ER)
3. dispozitive magnetoreologice (MR) cu fluid controlabil
4. dispozitive cu rigiditate variabilă
5. dispozitive cu masă acordată (TMD)
6. dispozitive cu fluide inteligente (cu lichid sau cu coloane de lichid acordat)
7. dispozitive pneumatice.
În cele ce urmează, pentru o mai bună relevanță a studiului de caz din capitolul următor, secțiunea de față se axează pe tratatea aspectelor tehnologice ce țin de tehnologiile disipative magnetoreaologice și cele cu masa acordată.
3.2.1 Disipatori și amortizoare magnetoreolice
Amortizorul cu fluid magneto-reologic este un dispozitiv de control semi-activ pe baza unui fluid controlabil care aduce amortizorului câteva caracteristici speciale75. Fluidul, numit magneto-reologic, constă într-o suspensie de micro-particule într-un lichid purtător, cum ar fi uleiul sintetic, apa sau uleiul siliconic. Când este expus unui câmp magnetic, particulele captează un moment bipolar ce este aliniat câmpului extern, rezultând formarea unui lanț de particule paralel cu câmpul. Proprietatea principală a acestui fluid este abilitatea de a se modifica reversibil dintr-un lichid vâscos cu o curgere liberă liniară, într-un semisolid având
rezistența la curgere controlabilă, totul realizându-se într-un timp de ordinul milisecundelor.
75 *, Cod de proiectare seimsică – P100, disponibil la http://danyarchitect.wordpress.com/cod-de-proiectare- seismica-p100/.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Principiul fizic de funcționare a dispozitivelor magnetoreologice este ilustrat schematic în fig.
3.2.1.1.
Fig. 3.2.1.1 – Principiul de funcționare al unui amortizor MR (curba histeretică Bouc-Wen) (Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
Amortizorii cu fluid MR sunt clasificați ca dispozitive de control semiactiv76. Acestea
nu pot introduce energie în sistemul structural și prin urmare nu au potențialul de a destabiliza sistemul, așa cum am precizat anterior. Forța de amortizare a amortizorului cu fluid MR poate fi schematizată printr-un model având un material plastic în paralel cu un amortizor vâscos. Toate dispozitivele care folosesc fluid MR pot fi clasificate ca funcționând astfel: a) în modul supapă (fig. 3.2.1.3); b) în modul tangențial direct; c) în modul de strivire; d) în combinație cu primelor trei moduri. În aplicațiile din ingineria civilă, deoarece forțele de amortizare și deplasările sunt mari din punct de vedere al amplitudinii, se folosesc
de obicei modelele de tip supapă sau combinațiile acestora cu modelele tangențiale77.
Standardele privind montarea și calibrarea acestor sisteme sunt identice cu cele ale
tehnologiilor bazate pe amortizoare electrohidraulice, indiferent de producătorul acestora.
(vezi secțiunea 3.1.1)
76 J.David Carlson, Catanzarite DM, St Clair KA, Commercial magneto-rheological fluid devices, Sheffield, 5th
Int. Conf. ER Fluids – MR Fluids and Assoc. Tech., 1995.
77 Vezi și Adrian Manolache, Mircea Ieremia, op. cit.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig. 3.2.1.2 Schema generală a unui amortizor magneto-reolic pentru disiparea energiei seismice78
Avantajele utilizării sunt date, în principal, de ușurința montării și a proceselor de mentenanță pe durata întreagă de exploatare: eficiență și stabilitate sporită în reducerea avariilor structurale în urma cutremurelor importante; costuri și timpi de instalare convenabili; flexibilitate în montaj (pot fi montate pe diferite sisteme structurale precum beton, oțel, zidărie și cadre de lemn); sensibilitate scazută la schimbări ale condițiilor de lucru; posibilitatea reutilizării79.
Fig. 3.2.1.3 – Amortizor-piston magnetoreologic în modul supapă
(disponibil la http://www.autospeed.com/cms/article.html?&title=Magnetic-Dampers&A=110995)
78 Sursa: https://nees.org/resources/673/download/2010EQConf-001074.pdf.
79 James Poynor, Innovative Designs for Magneto-Rheological Dampers, Virginia Polytechnic Institute and
State University, 2011, 12 pag., disponibil la http://www.writing.engr.psu.edu/me5984/poynor.pdf.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
3.2.2 Amortizoare semi-active cu masă acordată – tip TMD
Sistemele de amortizare și disipare a vibrațiilor structurale bazate pe tehnologia TMD sunt dispozitive alcătuite dintr-o greutate (masă acordată), resorturi și o serie de amortizoare atașate unei structuri pentru a se reduce răspunsul dinamic la încărcări de natură seismică sau climatică extremă (vânt, rafale – la clădiri înalte). Principiul de funcționare este dat de faptul că frecvența amortizorului este acordată la o anumită frecvență a structurii în asa fel încât atunci când este solicitat, amortizorul să vibreze defazat (contrafază) cu mișcarea structurii. În acest fel, energia este disipată de forța de inerție a amortizorului ce influențează
comportamentul structurii80.
Strict din punctul de vedere al controlului structural, sistemele TMD sunt, în general, sunt clasificate ca și tehnologii pasive de amortizare și disipare a virbrațiilor structurale. Totuși, cu ajutorul altor tehnologii disipative adiționale, controlul vibratiilor cu ajutorul amortizorilor cu masa acordată poate fi pasiv,activ, semi-activ sau hibrid, în funcție de existența sau inexistența unor dispozitive de control conectate în serie la masa acordată sau în funcție de
strategiile de control seismice structural programate81.
Acest tip de sisteme se definesc prin masă (tunned – acordată), rigiditate și capacitate de disipare și amortizare. Ideea de bază a acestor tehnologii este dată de faptul că masa și rigiditatea amortizoarelor sunt alese în asa fel încât să sincronizeze frecvența proprie de vibrație a disipatorului cu frecvența de rezonanță a structurii de amortizat.
Alcătuirea acestor sisteme este una riguroasă – TMD-urile sunt de tip pendular, cu 8 amortizori vâscoși primari pentru preluarea socurilor datorate vântului și alți amortizori vâscoși, secundari, pentru prealuarea șocurilor produse de mișcarea seismică, masele acordate fiind realizate din blocuri de beton sau oțel (de diferite forme – în funcție de caracteristicile de amortizare, montate în interiorul clădirilor) ce oscilează în direcție opusă oscilațiilor
structurii datorită resoartelor de prindere sau a pendulilor82. De asemenea, amortizorii utilizați
80 Peter Nawrotzki, “Tuned-Mass Systems for the Seismic Retrofit of Buildings”, în Seventh International Congress on Advances in Civil Engineering, Istanbul, Yildiz Technical University, 11-13 octombrie, 2006, 8 pag., disponibil la http://www.gerb.com/en/bibliothek/downloads/dokumente/7th-Istanbul06.pdf.
81 Nespecificat, Dispozitive speciale pentru reducerea acțiunilor în construcții – Curs 7 (Încercarea construcțiilor), 2011, disponibil la http://www.scribd.com/doc/78498246/Curs-7-Dispozitive-Speciale1. Berkeley, USA, 2004, pp. 1-6.
82 Inclusiv lichide.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
în cadrul tehnologiilor TMD sunt de tip vâscos – forța de amortizare vâscoasă produsă având caracter neliniar.
Conform clasificării anterioare (vezi tab. 1.3.1), un dispozitiv special în categoria celor dependente de accelerație îl constituie amortizorul cu masa acordată de translație bidirecțională (fig.3.2.2.1).
Relevanța acestei tehnologii speciale, pentru lucrarea de față, este dată de faptul că acesta se bazează pe dispozitive formate dintr-o masa adițională așezată pe reazeme cu funcția de role (dispuse pe două direcții), permitându-se astfel ca masa acordată să aibă o mișcare de translație relativă față de structură pe două planuri ortogonale. Resoartele și amortizorii se introduc între masa și elementele verticale adiacente care transmit forța laterală planșeului pe care sunt montate și după aceea întregului sistem structural.
Fig. 3.2.2.183 Principiul de funcționare al amortizorului cu masa acordată bidirecțional. Detaliu constructiv84
După cum se poate observa și în prezentarea schematică de mai sus, sistemele de amortizare și disipare tip TMD sunt alcătuite din subansamble. În consecință, tehnologia de montare a acestora parcurge mai multe etape preliminare. În cazul structurilor înalte, prima etapă de montaj constă în realizarea sistemelor de prindere și asigurare a pistoanelor (fig. 3.2.2.2) hidraulice: se fixeaxă de elementele structurale reazeme metalice (supporting plates) pe
suprafața căror vor fi mai apoi sudate capetele pistoanelor de amortizare. După fixarea
83 Sursa: Lucian Ghindea, Studiul unor metode de atenuare a acțiunii seismice asupra construcțiilor – Teză de
doctorat, Universitatea Tehnică de Construcții București, 2008.
84 Sursa: http://www.javelin-tech.com/main/successes/design_contest_2008.htm
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
temporară a pistoanelor cu lichid vâscos (doar la un capăt) se trece la turnarea in situ a blocului de beton disipator (fig. 3.2.2.3) sau la montarea și sudarea subansamblelor ce alcătuiesc masa acordată, în cazul în care această este din oțel.
Fig. 3.2.2.2 – Pistoane hidraulice cu lichid vâscos folosite în cadrul dispozitivelor TMD (Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
Fig. 3.2.2.385 – Turnarea blocului de beton din alcătuirea unui sistem TMD bidirecțional
Calibrarea dispozitivului se face prin mijloace computerizate de către personal înalt calificat. În general, după un eveniment seismic major se va verificări de rutina ale sistemelor de prindere, amortizoarelor hidraulice sau a parametrilor de acordaj setați în memoria regulatorului disipativ dinamic. Performanțele de amortizare sunt însemnate, acest tip de tehnologie având capacitatea de a reduce cu cca. 70% din deplasările structurale în cazul unor
evenimente climatice extreme sau hazard seismic. (analiză comporativă – fig. 3.2.2.4)
85 American Association for Wind Engineering, http://www.aawe.org/gallery/display.php?i=97.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig. 3.2.2.486 – variația mărimii de amortizare ξ în cazul unui sistem fără TMD, respectiv cu TMD
Fig. 3.2.2.587 – Coeficientul de amortizare al dispozitivelor TMD în funcție de diferite coduri de proiectare
86 Sursa: Idem 77.
87 Sursa: Idem 74.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
3.3 TEHNOLOGII HIBRIDE DE AMORTIZARE SEISMICĂ
Tinând cont de faptul că sistemele de control pasive au o serie de limitări, tehnologiile de amortizare hibride sunt introduse pentru a compensa o parte din acestea. În principal, prin utilizarea acestor tehnologii, se dorește un control efecient al răspunsul imediat de amortizare la încărcare seismice bruște sau la variații semnificative ale condițiilor climatice de lucru. Conform lui H. Jung, un sistem de amortizare hibrid înseamnă folosirea combinată a sistemelor de control activ și pasiv, în același timp88.
Așadar, un sistem de amortizare hibrid constă în cuplarea unui dispozitiv de control activ în scopul îmbunătățirii performantelor unuia pasiv89, care atașat la o structură, scade semnificativ cantitatea de energie disipată dintr-o structură. Diferența față de un sistem pasiv este dată strict de prezența unui amortizor electrohidraulic (controlat prin pulsații electrice) care se montează identic cu cele de tipul MBD90.
88 H. Jung, K. Park, Hybrid Seismic Protection of Cable-Stayed Bridges, Department of Civil and Environmental Engineering, Sejong University, Gwangjin-gu, Seoul, 2004, 26 pag., disponibil lla http://sdvc.kaist.ac.kr/article/FJ/FJ41.pdf.
89 A se vedea secțiunea 3.1.1
90 A se vedea secțiunea 3.1.3
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Fig. 3.3.1 – Dispozitive de amortizare pasive echipate cu mecanisme de control disipativ activ
(Winneman Technology Incorporated) (Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
3.4 TEHNOLOGII ACTIVE DE AMORTIZARE SEISMICĂ
Având în vedere simplitatea montajului, cantitatea infimă de energie necesară funcționării și siguranța în exploatare, sistemele de amortizare seismică pasive sunt utilizate în majoritatea cazurilor pentru clădiri obișnuite. Totuși, în situații speciale (în cazul structurilor înalte, de peste 300 m), aceste dispozitive se dovedesc limitate în ajustarea parametrilor de control dinamic activ. Se impune, în acest fel, introducerea unor sisteme cu capacitate disipativă și de amortizare mult îmbunătățită – sisteme active, pentru a se echilibra eficient oscilațiile
seismice induse într-o structură91.
Mecanismele active au nevoie de o sursă amplă de energie externă (disipativă și de amortizare) pentru funcționarea elementelor de execuție ce generează forțele de control necesare, în parametri normali. Practic, tehnologiile active de amortizare semsică constau în sisteme semi-active (vezi secțiunile 3.1.1, 3.2.1 sau 3.2.2) de disipare a vibrațiilor cărora li s- au implementat mecanisme cu aport energetic disipativ sporit.
Funcționarea se bazează pe sintetizarea foarte precisă a perturbațiilor seismice prin intermediul semnalelor primite de la senzorii ce măsoară excitația și/sau răspunsul structural al clădirilor în cauză. Spre deosebire de sistemelor disipative pasive, în componența acestor sisteme se regăsesc sistemele de amortizare acționate electrohidraulic sau electromecanic ce sunt coordonate de un controller programat cu algoritmi de reglare în buclă închisă. Astfel, disipatorii cu masă activă operează asupra masei structurii sub formă de pendul, pentru a contrabalansa mișcarea clădirii iar forțele exterioare sunt contrabalansate de forțele generate de sistemul de control, ale căror intensități sunt stabilite pe baza răspunsului structural
înregistrat de semnalele de la senzori92.
91 J. C. Miranda, "On tuned mass dampers for reducing the seismic response of structures", în Earthquake
Engineering and Structural Dynamics, vol. 34, 2005, pp. 847-865.
92 Ichiro Nagashima, "Optimal displacement feedback control law for active tuned mass damper", în Earthquake
Engineering and Structural Dynamics, vol. 30, 2001, pp. 1221-1242.
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCȚII
Montajul presupune etape identice precum în cazul sistemelor semi-active doar că utilajele de lucru la fața locului pot sa difere: din cauza gabaritului sporit al anumitor elemente constitutive sunt necesare mecanisme de ridicare cu caracteristici speciale (utilaj macara tip Derrick). Calibrarea și mentenanța sistemelor se face atât post evenimente seismice cât și în cadrul verificărilor de rutina la 45 de zile.
Fig. 3.4.1 – Disipator pasiv tip TMD pregătit pentru montarea sistemului activ de control structural dinamic al
vibrațiilor (Sursa: imposibil de atribuit cu exactitate)
3. ESTIMAREA EFECTELOR CUTREMURELOR DE PĂMÂNT ÎN FUNCȚIE DE GRADUL DE SEISMICITATE
2.1 Descrierea generală a Japoniei. Activitatea seismică a țării
Japonia este o țară insulară din Asia de Est, care este situată pe un lanț de insule aflate între Oceanul Pacific și Marea Japoniei, la est de Peninsula Coreeană, cu o suprafață de 377.944 km². Japonia are o populație de aproximativ 127 milioane de locuitori. Principalele grupuri etnice sunt: japonezi 99%, alții (coreeni, chinezi, brazilieni, filipinezi,etc) 1%. Conform statisticilor publicate de ONU, aglomerarea metropolitană din jurul capitalei nipone se află pe primul loc în lume ca număr de locuitori, începând din anii 1950, și se preconizează că va ocupa acest loc și în deceniile următoare.
Japonia este localizată în Asia de Est, în nordul Oceanului Pacific. Japonia este formată din 4 insule importante, ce reprezintă aproximativ 95% din teritoriul Japoniei:Honshu (227414 km2), Hokkaido (78411 km2), Kyushu (42600 km2) și Shikoku (17800 km2), inclusiv și numeroase insule mici.
Insulele nipone sunt formate la îmbinarea plăcilor tectonice, placa Pacificului și placa Filipinelor se scufundă sub placa Euroasiatică din vest. Japonia este situată deasupra zonei de scufundare, pe placa Euroasiatică. La îmbinarea plăcilor tectonice crusta pământului nu este stabilă, din această cauză în Japonia se întâlnește un număr mare de vulcani , dintre care 50 sunt activi și circa 200 inactivi precum se atestă un număr mare de cutremure, numai timp de un an se produc circa 1500. Cu toate acestea, se susține că aceste lucruri contribuie la frumusețea peisajului din Japonia. Izvoarele termale sunt larg răspândite, atât în zonele de munte, cât și în apropierea zonelor de țărm. Totuși, lava și cenușa rezultate în urma erupțiilor vulcanilor au avut, de-a lungul timpului, efecte dezastruoase asupra populațiilor care trăiesc în zona apropiată vulcanilor activi. [20]
În anul 1995 Japonia a devenit un expert în construcții anti-seismice, după un cutremur care a ucis și rănit peste 8.000 de oameni, la fel au influențat și numărul de calamități care s-au întâmplat în țară.
Un episod similar s-a petrecut la fel în același an, 1995, unde un cutremur de 6,9 grade a lovit coasta de sud, mai exact orașul – Kobe. În urma cutremurului mai mult de 6.400 de oameni au fost uciși și 1.500 răniți. 82 de hectare de pământ au fost mistuite de foc și peste 400.000 de clădiri au fost afectate, dintre care 100.000 dărâmate complet. Astfel după cutremurul din Kobe, Japonia a investit miliarde de dolari în tehnologii de ultimă generație pentru zonele cu risc seismic și au făcut mai aspre legile și regulele legate de construcții. Cu cât tehnologia japonezilor avansează se modifică se modifică și legile acestora.
Investitorii sunt obligați prin lege să demonstreze că au fonduri suficiente pentru a repara orice defect de construcție;
Arhitecții sunt obligați prin lege să participe la seminarii de specialitate și să dea permanent examene de certificare.
De asemenea, conform codului de legi japonez, dacă o construcție depășește vârsta de 50 ani aceasta este dărâmată și mai apoi reconstruită, folosindu-se deja tehnologii ale momentului.
În aceste condiții mai aspre, mulți dintre investitori s-au retras de pe piața construcțiilor, și numărul de proiecte a scăzut considerabil. Șantierele de locuințe începute în 2008 au fost cu 15.3% mai puține față de cele 1.3 milioane înregistrate în 2006. De atunci și până la sfârșitul lui 2010, numărul construcțiilor începute a fost în continuă scădere.
Se poate menționa că Japonia este arhipelagul situat la îmbinarea a patru plăci tectonice, din cauza aceasta este afectată în fiecare an de aproximativ 20% dintre cele mai dure cutremure înregistrate în întreaga lume. Ultimul cutremur major înregistrat a avut o magnitudine de 8,9 grade Richter, cu toate acestea Japonia nu a rămas avariată puternic, locuințele japonezilor nu au fost dărâmate ca în alte țări unde cutremure mai mici au pus la pământ orașe întregi. Și asta se datorează faptului că japonezii sunt extrem de atenți la felul de a construi.
Unele din măsurile luate în timpul construcției:
Bucăți enorme de oțel și cauciuc sunt instalate în cel mai adânc punct al zonei excavate pentru construcție. Astfel, clădirea stă pe această fundație elastică.
Cele mai multe clădiri au în structura lor cilindri hidraulici care contrabalansează mișcarea generată de cutremur. [19]
Specialiștii japonezi se clasifică pe primul loc în proiectarea și construcția cladirilor încât acestea să reziste la cele mai puternice cutremure.
Având în vedere regularitatea cutremurelor din Japonia, toate casele sunt construite pentru a rezista la un anumit nivel de tremur. Casele din Japonia sunt construite astfel încât să respecte standardele stricte împotriva cutremurelor care au fost stabilite de lege. Aceste legi se aplică și altor structuri, cum ar fi școlile și clădirile de birouri. Se spune că aproximativ 87% din clădirile din Tokyo sunt capabile să reziste la cutremure.
Măsuri întreprinse de japonezi de protecție înainte de a se declanșa un eventual cutremur:
Fiecare smartphone din Japonia este instalat cu un sistem de alertă de urgență la cutremur și tsunami. Sistemul de alertă se declanșează în jur de cinci până la zece secunde înainte de dezastrele iminente, este menită să le ofere utilizatorilor timp să caute rapid protecție, dacă este necesar. Sistemul cântă "Jishin desu! Jishin desu! ", adică " Există un cutremur " până când se oprește cutremurul.
O altă măsură sunt trenurile cu bullet pregătite pentru cutremur. Japonia este o țară dominată de tren, iar rețeaua lor de shinkansen (trenuri cu bullet) este transportul viitorului, care se varsă pe marginea zonei rurale, într-un ritm uimitor. Pentru a asigura siguranța tuturor pasagerilor, trenurile sunt echipate cu senzori de cutremur care sunt declanșați să înghețe toate trenurile în țară, dacă este necesar. În 2011, în timpul declanșării cutremurului au existat 27 de mișcări în acțiune. Fiecare tren a fost declanșat de pre-cut-uri mai mici și oprit înainte de loviturile majore de cutremur, ducând la decese sau chiar leziuni.
Acoperire TV imediată, astfel dacă un cutremur lovește națiunea, toate posturile de televiziune din Japonia trec imediat la o acoperire oficială a cutremurelor, asigurându-se că populația este bine informată cu privire la modul în care să rămână în siguranță. Acoperirea oferă informații despre cutremurele, unde să caute protecție și dacă se apropie orice tsunami, oferind cetățenilor timp să se retragă pe un teren mai înalt.
Conștientizarea și educația privind prevenirea dezastrelor.
La fel cum alte școli din întreaga lume pot organiza exerciții de incendiu în caz de urgență, școlile din Japonia fac exerciții de cutremur regulate, unele la fel de des ca o dată pe lună. De la o vârstă fragedă, elevii sunt educați pe cel mai bun mod de a căuta protecție și să rămână în siguranță dacă un cutremur lovește zona lor. Cea mai obișnuită metodă în timpul exercițiilor este ca copiii să ajungă sub birou și să se țină pe picioarele mesei până când se termină cutremurul.
În cazul în care copiii se află afară pe terenul de joc, ei se îndreaptă spre centrul oricărui spațiu deschis pentru a evita lovirea de resturile care se încadrează. De asemenea, pompierii locali iau grupuri de copii în mașini de simulare a cutremurelor pentru ai familiariza cu senzația de a fi într-un cutremur. Școlile cu două etaje sau mai mult au jgheaburi de evacuare pe care copiii le pot folosi în siguranță. Pentru cei blocați, toate birourile și multe case private din Japonia au kituri de urgență pentru cutremur, inclusiv rații uscate, apa potabilă, consumabile medicale de bază.
Autoritățile japoneze au creat un sistem eficient, prin care oamenii sunt informați, educați și practic antrenați zi de zi să facă față unei eventuale tragedii. Terenul de practică sunt zeci de laboratoare unde localnicii sunt pregătiți pentru a ști la ce să se aștepte și cum să acționeze. Omul de la bloc învață să treacă primejdia rea ajutându-se chiar și de o banală plasă de cumpărături. Japonezul învață cum să-și aranjeze casa, încât să nu își pună viața și bunurile în pericol. Japonia dezvoltă o întreagă industrie eficientă, menită să își salveze viața în propria locuință sau la birou.
Toți cunosc cum să reacționeze în caz de cutremur, dar și în primele trei zile după un dezastru. Un exemplu ar fi cutremurul din noiembrie 2016, un cutremur de peste 7 pe Richter care lovește Japonia. Câteva sute de locuințe afectate și doar nouă victime. Japonezii mai fuseseră zdruncinați în aprilie 2016 de un seism de 7,3 pe Richter, în sud-vestul țării, în urma căruia au căzut multe case vechi din mediul rural, majoritatea fiind locuințe din lemn și zidărie portantă. Mii de persoane au scăpat din dărămături pentru că au învățat cum, iar autoritățile au știut să intervină rapid și foarte organizat.
Doar chilienii, în 2010, la 8,8 magnitudine, au avut mai puțin de o mie de victime, și asta datorită faptului că statul chilian a studiat și copiat la perfecție modelul japonez.
Muzeul memorial al cutemurului. Un alt mod în care Japonia ajută la protejarea populației împotriva dezastrelor naturale viitoare este prin învățarea din evenimentele trecute. În 1995, orașul Kobe a fost lovit de cutremurul Mare Hanshin Awaji, care a ucis 5000 de oameni și a distrus zeci de mii de case. În urma reconstrucției orașului, Kobe a construit și Muzeul Memorial Kobe Earthquake. Construit pentru a-și aminti oamenii pierduți în timpul dezastrului, funcționează și ca un centru educațional plin de afișaje utile și facilități educaționale privind prevenirea dezastrelor și supraviețuirea.
Kituri de supraviețuire prin cutremur. Modul în care fiecare gospodărie se pregătește pentru un cutremur variază; cu toate acestea, multe case sunt stocate cu kituri de supraviețuire a cutremurelor. Stocate cu echipament de prim ajutor, apă îmbuteliată, rații alimentare, mănuși, măști de față, folii de izolare, unelte de supraviețuire precum torțe și chiar radiouri care difuzează actualizări regulate. Puteți ridica toate bunurile necesare pentru kituri de supraviețuire de la cele mai multe farmacii sau magazine de stil de viață, cum ar fi Don Quijote sau Tokyu Hands.
Tunel de descărcare de gestiune. Una dintre cele mai impresionante fapte ale ingineriei este tunelul de descărcare de gestiune cunoscut în Tokyo, situat la marginea orașului, așezat cu răbdare sub un teren de fotbal și un parc de skate. Acest mare tunel ascuns colectează apele de inundații provocate de dezastre naturale, cum ar fi cicloanele și tsunami-urile, și redistribuie în siguranță apa în râul Edo. Aceasta înseamnă că, dacă zona este lovită de un cutremur și declanșează un tsunami, orașul ar trebui să fie cruțat de orice inundație majoră. A fost nevoie de 13 ani pentru a construi și a costa 3 miliarde de dolari.
Multe structuri sunt construite pentru a deveni un pic mai flexibile dacă sunt lovite de un tremur, iar unele structuri sunt construite pe Teflon, ceea ce permite clădirilor să se miște cu șocul, în timp ce altele au caracteristici umflate, din cauciuc sau baze umplute cu fluid care pot absorbi șocurile. Celebrul Skytree din Tokyo a fost construit pentru a rezista dezastrelor naturale, imitând forma pagodelor vechi din lemn, care au supraviețuit prin secole de cutremure.
Cu toate că Japonia este zguduită frecvent de cutremure aceasta nu se ferește să înalțe zgârie nori în zonele cu pronunțat caracter seismic, datorită performanțelor tehice ale modalităților de înlăturare a riscurilor. Se înalță clădiri impresionante, una dintre ele fiind Yokohama Landmark Tower. Înălțimea construcției este de 300 m. Soluția constructivă a prevăzut instalarea întregului edificiu pe un sistem de role care permite terenului să oscileze fără să antreneze și construcția în mișcările sale. În afara de aceasta, construcția este dotată cu două amortizoare cu inerție, care preiau eventualele efecte de rezonanță, apărute în timpul seismului. Cu toate ca măsurile sunt apreciate ca suficiente, constructorul a prevăzut o structură din elemente metalice, care, în cazul când dispozitivele nu funcționează satisfăcător, se deformează elastic, fară să se rupă.
Conform Japan Retail News în Japonia a fost inventat un sistem ingenios de protecție antiseismică a construcțiilor care a fost experimentat deja de 88 ori pe case de înălțime standard. Metoda îi aparține inginerului japonez Youichi Sakamoto și a fost inventată în 2005, a fost experimentată în mai multe etape, dar abia după cutremurul din martie 2011 s-a hotărât extinderea ei. Ca urmare, Air Danshin Systems Inc intenționează să continue aplicația la clădirile înalte, la construcțiile guvernamentale și la monumente înalte.
Figura 3.1. Metoda antiseismică a inginerului japonez Youichi Sakamoto
Sursa: Spoon & Tamago
Acest sistem constă în utilizarea pernelor de aer instalate sub construcție. Pernele de aer sînt preconizate ca în momentul când se produce cutremurul senzorii prevăzuți la baza clădirii să declanșeaze sistemul de alimentare al airbag-urilor, care încep să se umfle. Construcția se înalță, în funcție de gradul seismului, cu până la 3 cm. În acel moment, șocurile cutremurului sunt preluate de perna cu aer, iar clădirea nu suportă decât un legănat lent și inofensiv. Metoda, aplicată de societatea Air Danshin Systems Inc, diferă radical de sistemele actuale, bazate pe amortizoare, care sunt și mult mai costisitoare. La fel și airbag-ul funcționează ca un amortizor, dar efectele sale sunt mai eficiente și se manifestă în toate direcțiile solicitate de undă seismică. Când unda seismică își reduce din intensitate, perna de aer cedează din presiune, iar construcția coboară la normal, ramănând fixată pe sol. Plus la toate compania susține că este o alternativă puțin costisitoare, în medie, se presupune că este de 1/3 costul altor sisteme și necesită foarte puțină întreținere.
2.1.1 Informații generale despre regiunea Tohoku
Regiunea Tōhoku este formată din partea de nord-est a Honshu, cea mai mare insulă din Japonia, având o suprafață totală de 66,889.55 km2, o populație aproximativă de 9,020,531 și o densitate a populație de 130/km2. Această regiune tradițională este formată din șase prefecturi:
Akita (populația: 980,684, suprafața 11,612.22 km2 );
Aomori (populația: 1,373,164, suprafața 9,606.26 km2);
Fukushima (populația: 1,877,876, suprafața 13,782.76 km2);
Iwate (populația: 1,240,522, suprafața 15,278.40 km2);
Miyagi (populația: 2,321,358, suprafața 7,285.16 km2);
Yamagata (populația: 1,152,000, suprafața 9,323.34 km2).
Tōhoku își păstrează reputația ca fiind o regiune îndepărtată, pitorească, cu un climat aspru. În secolul XX, turismul a devenit o industrie majoră în regiunea Tōhoku.
Figura 2.1. Regiunea Tohoku din Japonia.
Sursa: https://en.wikipedia.org/wiki/T%C5%8Dhoku_region, [15]
Evoluția populației a regiunii a început înainte de anul 2000, s-a accelerat, și acum mai conține și prefectura Miyagi. Evoluția populației din prefecturile Aomori, Iwate și Akita a luat naștere mai degrabă, la începutul anilor 1980, după o pierdere a populației la sfârșitul anilor '50. Prefectura Fukushima, înainte de 1980, a fost cea mai populată, dar astăzi Miyagi este cea mai populată subregiune. [15]
Locația interioară a multora dintre zonele joase ale regiunii a dus la concentrarea unei mari părți a populației. Cuplat cu linii de coastă care nu favorizează dezvoltarea porturilor maritime, acest model de așezare a dus la o dependență mult mai mare decât cea obișnuită de transportul terestru și feroviar. Punctele joase din zona montană centrală fac ușor comunicațiile dintre zonele joase din ambele părți ale zonei.
Tōhoku a fost în mod tradițional considerat jgheabul Japoniei pentru că a furnizat Sendai și piața Tokyo-Yokohama cu orez și alte produse agricole. Tōhoku a oferit 20% din recolta de orez a națiunii. Cu toate acestea, clima este mai aspră decât în alte părți ale orașului Honshū, datorită efectului mai puternic al înălțimii Siberiei și permite doar o recoltă pe an pe câmpuri nedecorizate. În anii 1960, industria fierului, oțelului, a cimentului, a celulozei, a celulozei și a industriei de rafinare a petrolului a început să se dezvolte. [15]
2.1.2. Cutremurul din Tohoku din 11 martie 2011
Cutremurul din Tohoku din 11 martie 2011 a fost un seism cu magnitudinea 9,0 MW cu epicentrul în regiunea Tohoku, în apropierea orașului japonez Sendai, care se află pe coasta de est a Japoniei. Cutremurul a provocat valuri tsunami ale Pacificului de până la zece metri în înălțime. Pe scara de intensitate seismică a Agenției Meteorologice a Japoniei (care nu măsoară energia declanșată de cutremur la epicentru, ci intensitatea mișcărilor tectonice într-un anumit loc seismul a măsurat la cota de 7, care este valoarea maximă a acestei scări în anumite zone ale prefecturii Miyagi. [15]
Ca consecință a cutremurului, NASA a calculat că ziua s-a scurtat cu 1,8 microsecunde din cauza rotației accelerate a Pământului. La fel datorită cutremurului s-a depistat că Japonia s-a deplasat cu 2,4 m față de poziția anterioară cutremurului.
Cel mai probabil că cutremurul se datorează faptului că s-a produs o deplasare simultană a mai multor zone focale, creînd o intensitate întâlnită doar o dată la o mie de ani. O secțiune a plăcii tectonice de 500 km lungime și 100 km lățime se crede că s-ar fi ridicat cu cel puțin 8 metri, conform altor surse cu până la 23 m.
Consecințele cutremurului. Printre efectele cutremurului se numără un mare incendiu la o rafinărie de petrol din Ichihara, prefectura Chiba și un posibil incendiu într-o clădire din portul Tokyo. Au fost oprite trenurile de mare viteză shinkansen ,nu s-a înregistrat nicio deraiere, iar Aeroportul Haneda a suspendat funcționarea. Diferite trenuri în circulație în Japonia au fost anulate. În centrul capitalei Tokyo au survenit întreruperi parțiale de curent electric, unele cartiere suferind de totale întreruperi. Pe 13 martie s-a anunțat la Tokyo, că începând de luni 14 martie se va proceda sistematic în capitală și marile orașe la raționalizare a distribuirii de energie electrică (prin întreruperi de câteva ore zilnic) din motive de securitate dar și din evidentă criză de curent.
Cutremurul de 9 grade pe scara Richter a durat cca 6 minute și a fost urmat de o serie de replici de magnitudine mare (7,2 Mw, 6 Mw, 7 Mw, 7,4 Mw, 7,2 Mw, 4,5 Mw, 7,9 Mw și alte valori) și de un tsunami de mare amploare.
Compania germană de asigurări Munich Re a calculat că pierderile economice ca urmare a catastrofei au fost de cca 210 miliarde de dolari americani în prima jumătate a anului 2011, fiind astfel cel mai costisitor cutremur de când firma adună statistici de acest gen (1979).
Fukushima. În urma seismului a fost declarată stare de urgență nucleară în Japonia din cauza unor probleme la centralele nucleare Fukushima I și Fukushima II din Prefectura Fukushima.
Prim-ministrul japonez a declarat pe 11 martie, că centralele nucleare au fost oprite și că nu s-au înregistrat scurgeri de substanțe radioactive. Totuși el a declarat stare de urgență nucleară: deși cele 2 centrale nucleare din apropiere nu au fost afectate direct, iar funcționarea lor s-a întrerupt automat în momentul cutremurului, este în continuare necesar ca reactoarele să fie răcite, pentru a preveni producerea unei reacții în lanț necontrolate; pentru răcire este nevoie de curent electric, dar alimentarea cu curent electric a căzut și ea în zone mari ale Japoniei.
Cel puțin o centrală nucleară din regiune, Fukushima I, a fost nevoită să recurgă la acumulatoarele electrice de rezervă, dar acestea au o capacitate limitată. Din cauza deficitarei răciri prin sistemul de răcire normală, se procedează la răcire complementară cu apă de mare la reactoarele 1 și 3 de la centrala Fukushima I și injectare de acid boric. Pe 14 martie compania TEPCO (Tokyo Electric Power Company), care administrează centrala, a făcut cunoscut că nici sistemul de răcire al reactorului 2 nu mai funcționează. Fără o răcire normală la un reactor, se poate ajunge la supraîncălzirea miezului cu material fisionabil radioactiv al reactorului până la o temperatură de 2.000 °C, crescând riscul topirii lui sau/și al unor eventuale explozii. Pe 15 martie, o declarație a autorităților din Tokio, anunță o explozie la reactorul 2 Fukushima care a avariat învelișul acestuia, provocându-se astfel o creștere a radioactivității în zona centralei. Administrația centralei vorbește despre "valori dramatice ale radioactivității". Drept urmare, populația locală din perimetrul de 30 de km în jurul centralei (care eventual nu este evacuată) a fost avizată să rămână în locuințe, pentru a nu se expune direct (este vorba de aparatul respirator) radioactivității crescute. După explozia de la reactorul 2 s-a anunțat un incendiu la reactorul 4 (care era în revizie la cutremur), care a fost stins de soldații americani, dar de acolo survine acum creștere puternică a radioactivității, direct în atmosferă. Se speculează că reactorul respectiv ar avea două găuri de dimensiuni metrice în înveliș .
La 16 martie, purtătorul de cuvânt guvernamental, Yukio Edano, a comunicat că temporar, din cauza valorilor radioactive prea mari au fost întrerupte acțiunile de răcire prin udare cu apă, efectuate cu elicoptere și autovehicule aruncătoare de apă. Totodată el a precizat că ultimii 50 de lucrători ai centralei rămași acolo, au trebuit pentru un timp să fie retrași din incintă, dar între timp au revenit în centrală. Cei 50 de tehnicieni s-au oferit voluntar să continue încercările de a limita supraîncălzirea reactoarelor, dar radioactivitatea extrem de mare a împiedicat sau întrerupt considerabil activitatea de răcire cu apă de mare vărsată din elicoptere sau cu aruncătoare de jeturi de apă.
Reactoarele de la Fukushima au o vechime de 30-40 de ani, cel mai vechi fiind reactorul 1, care ar fi urmat să fie definitiv scos din exploatare. Reactoarele 2-6 au fost construite între 1974-1979. Plănuite ar fi încă doua reactoare.
La 12 martie, la o zi după cutremur, autoritățile au făcut cunoscut că, pentru reducerea presiunii create în sala reactorului Fukushima I, supapele de aerisire au trebuit să fie deschise câtăva vreme, astfel încât gaze radioactive au ajuns în atmosferă. În vecinătatea reactorului a fost detectat și cesiu radioactiv, un indiciu al unei eventuale reacții în lanț. În zona provinciei nord-estice Miyagi, 150 de km depărtare de Fukushima a fost măsurată o radioactivitate de 400 de ori mai mare decât cea normală. Se presupune că vântul a favorizat această contaminare radioactivă a aerului.
Figura 2.2.Centrala Fukushima I fotografiată din avion, 1975.
Sursa: https://ro.wikipedia.org/wiki/Cutremurul_din_T%C5%8Dhoku_(2011), [8]
Zona de evacuări a fost lărgită de la o rază de 3 km la o rază de 20 km, iar persoanele care locuiesc în zona cu o rază de la 20 la 30 km au fost rugate să stea în case. În limita de 20 km în jurul centralei erau deja pe 13 martie peste 200.000 de persoane preventiv evacuați.
La 12 martie la reactorul 1 al centralei Fukushima I a avut loc o mare explozie care a aruncat în aer acoperișul și zidurile lui; el este unul din cele 6 reactoare ale centralei. Explozia se crede că a avut loc când vapori radioactivi eliberați din învelișul reactorului s-au transformat în hidrogen și s-au amestecat cu oxigenul din atmosferă. Învelișul reactorului nu pare să fi fost afectat de explozie. Pe 14 martie a avut loc o explozie și la reactorul 3, care nu ar fi afectat integritatea învelișului reactorului, și nici camera de control a reactorului (conform unei declarații a IAEA), dar care a rănit 11 persoane. O particularitate a reactorului 3 de la Fukushima I este, că el folosește drept combustibil nuclear și plutoniu, pe lângă uraniu, ceea ce în caz de catastrofă reprezintă un factor de periculozitate în plus, plutoniul putând provoca și gaze foarte toxice (otrăvitoare) în afară de radiații atomice.
La 13 martie purtătorul de cuvânt guvernamental, Yukio Edano, nu a exclus o a doua eventuală explozie la centrala Fukushima I, după cea de sâmbătă 12 martie. El aprecizat că o astfel de explozie nu ar avea urmări directe asupra securității respectivului reactor. Tot pe 13 martie s-a confirmat că există serioase probleme în capacitatea de răcire a reactoarelor altei centrale nucleare, situată în vecinătatea celei de la Fukushima I, anume la centrala Tōkai. Yukio Edano a comunicat pe 14 martie că în trei (din cele șase) reactoare de la Fukushima I (1, 2 și 3) există un iminent pericol de topire a miezurilor cu combustibil atomic, la reactorul 2 fiind starea cea mai gravă, radioactivitatea din jur fiind mult crescută.
La 15 martie, în jurul orei locale 6, a avut loc încă o explozie (a patra), de această dată la reactorul 4 al centralei Fukushima I. Se precizează de către autoritățile de securitate nucleară japoneze că după explozii și două incendii, acoperișul reactorului 4 este deteriorat și doi lucrători sunt dați dispăruți.
Conform autorității de energie atomică internaționale (15 martie), administrația centralei Fukushima intenținează să îndepărteze plăci de la învelișurile (carcasele) reactoarelor, pentru a împiedica acumularea (staționarea) hidrogenului generat care poate provoca explozii (deja survenite la trei din cele 6 reactoare).
La 17 martie s-a anunțat că se încearcă instalarea unei noi alimentări de energie electrică spre centrală, pentru a repune răcirea reactoarelor în funcțiune, ceea ce unii experți privesc cu justificat pesimism. Răcirea cu ajutorul apei aruncate din elicoptere se desfățoară dificil, nesistematic din cauza radioactivității extreme la care sunt expuse echipajele, ce sunt obligate să nu zboare mai mult de 40 de minute, chiar dacă pardoseala aparatelor de zbor este căptușită protector cu un covor de plumb. Pe de altă parte, deversarea apei de răcire se face din zbor și de la înălțime relativ mare (din cauza pericolului de iradiere a echipajelor elicopterelor), ceea ce dispersează în aer masele de apă.
Radioactivitatea în zonă. Spicherul guvernamental Edano a comunicat că la 5 zile după cutremur, în decursul nopții de 15/16 martie, cantitatea radiației nucleare la centrala atomică grav avariată Fukushima I a atins un total de 1.000 milisievert. Această cantitate reprezintă de o mie de ori mai multe radiații decât valoarea limită maximă admisibilă pe un întreg an la care are voie să se expună un om, în plus de radiația naturală. La o doză de valoare (neadmisibilă) între 1.000 si 6.000 de milisievert (1 ÷ 6 sievert) pot surveni simptome de febră, vomă, stare de rău, cădere de păr.
La 16 martie autoritatea americană de securitate nucleară NRC a declarat că în zona Fukushima radioactivitatea ar fi extrem de ridicată, cetățenilor americani recomandându-se (de la Washington) să părăsească zona de 80 km din jurul centralei Fukushima. Unii experți nucleari au afirmat că dacă încercările de a răci cele 6 reactoare nucleare nu reușesc în decurs de 48 de ore, atunci valorile radiațiilor vor deveni atât de mari, încât vor face imposibile alte acțiuni de răcire, ceea ce va dezlănțui o contaminare radioactivă neîngrădită a întregii zone.
O declarație a agenției japoneze Kyodo (16/17 martie) citează compania Tepco (Tokio Electric Power Company, compania care conduce centrala), afirmând că încercările de răcire cu apă de mare cu ajutorul elicopterelor nu au redus radioactivitatea în zona centralei Fukushima.
La 22 martie s-a anunțat că măsurătorile companiei Tepco au arătat că apa de mare din vecinătatea reactoarelor nucleare Fukushima este radiactivă / puternic contaminată. Astfel s-a măsurat pentru Cesiu 134 o iradiere de 24,8 mai mare decât cea admisibilă (normală). În regiunea din jurul Fukushima s-au constatat valori de contaminare crescute în produse locale ca lapte și spanac, Organizația Mondială a Sănătății, WHO, vorbind de o situație "serioasă".
Agenția Kyodo a făcut cunoscut la 26 martie că de la 11 martie, 17 lucrători de la centrala Fukushima sunt suprairadiați, la ei constatându-se prin măsurare o valoare a radioactivității mai mare de 100 mSievert (milisievert), valoare limită maximă admisibilă pentru un om, pe un an întreg. Autoritatea niponă de securitate atomică (NISA) a anunțat la 26 martie că apa de mare din zona coastei Fukushima este suprairadiată de 1.250 de ori peste valoare admisibilă. Legat de aceasta, Tepco apreciază că foarte probabil marea a fost contaminată de apa radioactivă de la reactoarele nucleare, prin scurgeri necontrolate.
La 12 aprilie 2011 autoritățile japoneze au mărit clasificarea accidentului nuclear de la Fukushima de la nivelul 5 la nivelul 7, nivelul maxim pe scara accidentelor nucleare. Nivelul 7 a fost și nivelul declarat la accidentul nuclear da la Cernobîl în 1986.
Tsunami. Cutremurul a declanșat o alertă de tsunami pe coasta japoneză a Pacificului și în țările învecinate: Noua Zeelandă, Australia, Rusia, Guam, Filipine, Indonezia, Papua Noua Guinee, Nauru, Hawaii, Marianele de Nord (americane) și Taiwan. Alerta de tsunami emisă de Japonia este la cel mai înalt grad, ceea ce sugerează că valul seismic ar putea avea până la 10 metri înălțime.[9] Agenția de știri Kyodo a relatat despre un tsunami de patru metri care a lovit prefectura Iwate. Un tsunami de 10 metri a fost observat în portul Sendai. Aeroportul Sendai din prefectura Miyagi a fost inundat și el, valul pătrunzând pe uscat și luând cu el mașini și clădiri întregi.
Figura 2.3. Timpul estimat de propagare a valurilor tsunami.
Sursa: https://ro.wikipedia.org/wiki/Cutremurul_din_T%C5%8Dhoku_(2011), [8]
Viteza de propagare a valului tsunami la suprafața oceanului a fost de 700–800 km/h, cam cât cea a unui avion turbojet de pasageri. [10] În mijocul apelor înălțimea valului poate fi de ordinul a numai 0,5 m, dar, datorită întinderii sale, forțele dezvoltate sunt uriașe. Direcția principală de propagare a fost spre sud-est.
La ora 21:28 (HST) Serviciul național de meteorologie al SUA a emis un avertisment de tsunami valabil până la ora 7:00 pentru întreg arhipelagul Hawaii. Valurile tsunami au fost așteptate să ajungă în Hawaii la ora 2:59 ora locală. Ele au fost resimțite până și în Chile, pe partea diametral opusă a Pacificului, la mii de kilometri depărtare de epicentru, cu o decalare de circa 22 ore. [12]
Valurile tsunami au măturat totul în calea lor, inclusiv avioanele din unele aeroporturi de dimensiuni reduse, iar iahturile din marele porturi ale regiunii Sendai au fost aruncate pe uscat, unele ajungând pe dealurile din vecinătatea coastei de est a Japoniei sau și pe acoperișul unor blocuri de 3 etaje. Înălțimea maximă a valului tsunami a fost măsurată la 38,9 m. [11]
Situația cotidiană în Japonia. La 15 martie existau deja în diferite zone deficiențe sau căderi în sistemul de aprovizionare cu energie electrică. Populația încearcă să compenseze aceasta (parțial) prin acumulatoare și baterii, care sunt mult căutate. Unele echipe internaționale venite în ajutor după 11 martie s-au reîntors acasă, fără să fi avut posibilitatea să intervină în zona cutremurului, Sengai, din cauza blocării drumurilor și haosului general. Produsele alimentare și bunurile strict necesare vieții sunt mult căutate, populația încercând să se pregătească pentru o situație și mai grea, ce ar putea surveni printr-o emanație de radiații de la reactoarele atomice de la Fukushima. La 15 martie s-a comunicat prin mass-media că lucrătorilor din zona Tokio ai unor mari firme internaționale (IBM, BMW, Infineon) li s-a propus de către respectivele administrații să se mute în sudul Japoniei.
Spațiul aerian din raza de 30 km de la Fukushima a fost interzis pentru avioane, pentru ca ele să nu răspândească radioactivitatea spre alte regiuni. În taberele cu adăposturi provizorii pentru evacuați lipsesc alimente și medicamente, sunt condiții de cazare grele pe o vreme friguroasă, fiind vizibilă lipsa de căldură și energie, inclusiv combustibil gaz. La 18 martie s-a comunicat că din cauza lipsei de căldură peste 20 de persoane au murit în taberele de evacuați. Ministrul economiei, Kaieda, și-a avertizat concetățenii la 17 martie să reducă drastic consumul de curent electric, deoarece în caz contrar în orele de vârf ar putea surveni un colaps (întrerupere) al alimentării cu energie electrică pe mari regiuni, inclusiv Tokio.
Victime omenești. Încă în cursul zilei cutremurului agențiile de știri au exprimat temerea că de pe urma tsunamiului vor fi sute de morți. La 24 ore după cutremur și tsunami autoritățile au apreciat numărul victimelor provocate de ele la peste 1.400 morți și dispăruți, 1.000 de răniți și 215.000 de sinistrați.
La 13 martie s-a anunțat că există indicii că în localitatea portuară Minamisanriku cu 17.000 locuitori din prefectura Miyagi ar putea fie un număr de aproximativ 9.000 de victime, de la care actualmente nu se semnalează nici un semn de viață.
Numărul de morți și dispăruți în urma cutremurului a fost citat la 14 martie de poliția japoneză ca fiind de 5.000, în plus probabil cele 9.000 de persoane din prefectura Miyagi care sunt cotate deocamdată drept dispărute.
La 25 martie numărul publicat al morților s-a ridicat la pese 10.000 au confirmat autoritățile japoneze. Numărul total al victimelor cutremurului (morți și dispăruți) se ridică astfel la peste 27.500.
La 11 aprilie, când s-a comemorat 1 lună de la catastrofă, autoritățile au comunicat că în total au fost 28.000 morți. Dispăruții încă nedescoperiți nu se mai pot afla în viață după atâta vreme. [13]
Tabelul 2.1. Statisticile cutremurului din 11 martie.
Sursa: Financial Times, [13]
Urmări geofizice. Institutul de geofizică și vulcanologie din Italia a făcut cunoscut, că seismul din Sendai a cauzat deplasarea axei de rotație a Pământului cu 10 cm, care ar fi cea mai mare de la cutremurul de gradul 9,5 din Chile de la 22 mai 1960.
Tot în urma acestui cutremur, prin mișcările provocate în scoarța terestră, insula japoneză cea mai mare, Honshū, s-a deplasat cu 2,4 metri. Peninsula Oshika din prefectura Miyagi s-a deplasat spre est cu 5,3 m și s-a scufundat cu 1,2 m. [14]
2.1.3 Analiza comparativă a orașelor Tokyo și Aomori
Tokyo. Tokyo este capitala Japoniei și una dintre cele 47 de prefecturi ale țării, cu o suprafață de 2,188 km². Tokyo este situat în Regiunea Kantō în partea de sud-est a insulei principale Honshu și include lanțurile de insule Izu și Ogasawara . Tokyo este adesea menționat ca fiind oraș, dar de fapt este oficial cunoscut și guvernat drept o “prefectură metropolitană”, care diferă prin combinarea elementeleor unui oraș și cele ale unei prefecturi, caracteristică întâlnită numai în Tokyo.
Guvernul Metropolitan din Tokyo administrează cele 23 de Cartiere Speciale din Tokyo (fiecare condus ca un oraș în sine), care acoperea zona Orașului Tokyo înainte să se unească în 1943 și să formeze prefectura metropolitană. Guvernul Metropolitan mai administrează și 39 de municipalități situate în partea de vest a prefecturii dar și cele două lanțuri de insule. Populația cartierelor speciale este de peste 9 milioane de locuitori cu populația totală a prefecturii ce depașește 13 milioane de locuitori. Prefectura face parte din zona metropolitană cea mai populată din lume având peste 37.8 milioane de locuitori dar și cea mai dezvoltată aglomerare urbană din punct de vedere economic. Orașul găzduiește 51 de companii ce fac parte din Fortune Global 500, mai multe decât oricare oraș din lume .
Tokyo a fost lovit de cutremure puternice în: 1703, 1782, 1812, 1855, 1923, și 2011 . Cutremurul din 1923 cu o magnitudine estimată de 8.3 pe scara Richter, a omorât 142.000 persoane. Tokyo este aproape de limita a trei plăci tectonice.
În timpul zilei numărul crește cu 2.5 milioane în urma deplasării lucrătorilor și a studenților din zonele adiacente. Acest efect este cel mai pronunțat în cele trei cartiere centrale Chiyoda, Chūō, și Minato, în care, conform recensământului național din 2005, populația din timpul nopții este de 326,000 iar ziua ajunge la 2.4 milioane.
În 1889, Ministerul Afacerilor Interne, a înregistrat un număr de 1,375,937 persoane în Orașul Tokyo și un total de 1,694,292 persoane în Prefectura Tokyo . În același an un număr de 779 străini au fost înregistrați ca rezidenți ai orașului. Cei mai mulți erau britanici (209 rezidenți), urmați de cetateni a Statele Unite (182) și originari din Dinastia Qing (137) .În anul 2018 se numără o populație de 13.784.212 locuitori. [22]
Aomori. Aomori este capitala prefecturii Aomori, în regiunea Tōhoku din Japonia. Începând cu 1 aprilie 2017, orașul avea o populație estimată de 287 800 locuitori în 136 209 de gospodării și o densitate a populației de 350 de persoane pe km2. Orașul este unul dintre cele 48 de orașe ale Japoniei. Suprafața totală a orașului a fost de 824,61 kilometri pătrați.
Aomori este situat în prefectura Aomori, pe o câmpie situată între capătul sudic al golfului Aomori, cu care se îndreaptă spre nord și munții Hakkōda la sud. Printre alte râuri mai mici, orașul are două râuri mari care curg prin el, râul Komagome și afluentul său, râul Arakawa. [24]
Caracteristicile cutremurului din anul 2011 aupra orașului Tokyo și Aomori. Cutremurul s-a produs în ziua de vineri 11 martie 2011 la ora 05:46:23 UTC. Hipocentrul acestuia s-a aflat în largul coastei de est a regiunii Tohoku, Sendai, la o adâncime de 24,4 km. Inițial măsurată la 7,9 grade, magnitudinea a fost reestimată de serviciul de prospectare geologică al Statelor Unite la 8,8 și apoi la 8,9 grade. Cutremurul este considerat ca fiind cel mai mare din istoria Japoniei. Centrul american pentru alerte de tsunami în Pacific l-a măsurat la o intensitate de 9,1 pe scara Richter. Agenția Meteorologică a Japoniei și-a rectificat pe data de 13 martie 2011 măsurătoarea cutremurului de la 8,8 la 9,0 pe scara Richter. [8]
Figura 2.4. Amplasarea Sendai, Tokyo, Aomori.
Sursa: https://www.distance.to/Tokyo,JPN/Iwate,JPN, [23]
Cutremurul a avut loc la 130 km est de Sendai, Honshu, Japonia. Epicentrul se află la 373 km depărtare de Tokyo, conform serviciului de prospectare geologică al Statelor Unite și a fost urmat după 30 de minute de o replică de 7,7 grade. Epicentrul față de orașul Aomori se află cu aproximație la 376 km. Unda seismica a lovit la ora 2:46 PM (ora locala), a durat aproximativ doua minute.
Tokyo este cea mai populată zonă metropolitană din lume și considerat unul dintre cele mai moderne orașe din lume, în urma cutremurului 13115 au murit, 13717 au dispărut, 4367 de răniți, 48326 de locuințe distruse. În octombrie 2012 estimările intercenzale oficiale arătau 13.506 milioane de locuitori în Tokyo cu 9.214 care locuiesc în cele 13 de Cartiere Speciale.
Aomori are o populație estimată de 287 800 locuitori în 136 209 de gospodării și o densitate a populației de 350 de persoane pe km2, iar din cauza cutremurului s-a ales cu 3760 decedați, 3970 dispăruți, 96 răniți, în jur la 10000 lucuințe distruse.
Numarul de pagube și persoane afectate din aceste două prefecturi are o diferențiere însemnată din cauza popularitatății zonei, în Tokyo fiind cu mult mai mare, de 6279 de persoane pe km2, în Aomori fiind de 350 de persoane pe km2.
Figura 2.5. Populația Tokyo din punct de vedere istoric începînd din 1920.
Sursa: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D0%BE), [22]
Arhitectura orașului Tokyo a fost influențată de istoria orașului. De două ori in istoria recentă orașul a fost lăsat în ruine: prima dată la cutremurul Great Kantō din 1923 și apoi în urma bombardamentelor din Al Doilea Război Mondial. Din această cauză peisajul urban din Tokyo consistă în general din arhitectura moderna și contemporană, iar clădirile mai vechi sunt rare.
În Tokyo se regăsesc multe forme de arhitectură celebre în toată lumea: Tokyo International Forum, Asahi Beer Hall, Mode Gakuen Cocoon Tower, NTT Docomo Yoyogi Building și Rainbow Bridge. În Tokyo există două turnuri: Turnul Tokyo și noul Tokyo Skytree care este cea mai înaltă structură din Japonia și a doua din lume dupa Burj Khalifa din Dubai. [22]
La 30 de minute de la cutremur, clădirile înalte din Tokyo continuau să se clatine, iar rețelele de telefonie mobilă nu funcționau. S-au înregistrat zone în care solul s-a lichefiat în urma cutremurului. Nori negri de fum s-au ridicat deasupra portului din Tokyo și mii de oameni au ieșit în stradă. Posturile de televiziune nipone au transmis imagini cu mașini luate de ape și cu angajați din Tokyo care încercau să-și țină computerele pe birou.
În capitala Tokyo, în care nu mai circula niciun mijloc de transport. Sute de zboruri și mii de pasageri au rămas blocați pe aeroporturile nipone. Milioane de case din Tokyo și împrejurimi nu erau alimentate cu energie electrică. La bursa din Tokyo s-a constatat o cădere vertiginoasă a cursului acțiunilor. [21]
În Aomori la fel predomina lipsa de energie, provocată de avaria catastrofală de la Fukushima însoțită și de căderea altor centrale electrice japoneze după cutremur. Guvernul japonez a apreciat la 25 martie că daunele provocate de cutremur și tsunami asupra clădirilor și drumurilor ating o valoare de aproximativ 200 miliarde €.
Tabelul 2.2. Analiza comparativă a consecințelor cutremurului a orașelor Tokyo și Aomori
În urma afectării majore de către cutremur erau pregătite 2.400 adăposturi de necesitate 440.000 persoane; acolo se face deja simțită lipsa apei potabile și alimentelor. Peste 850.000 de locuințe din nord-estul Japoniei sunt, în ciuda temperaturilor în jur de 0 °C, fără energie electrică. Unele ambasade din capitala Tokyo se reorientează spre sudul Japoniei, mai departe de centralele atomice avariate de la Fukushima. Tokyo este la 250 km sud de Fukushima; are (împreună cu periferiile) peste 30.000.000 de locuitori. [21]
2.2 Descrierea generală a Republicii Haiti. Activitatea seismică a țării
Haiti, oficial Republica Haiti este o țară insulară din America Centrală, în Marea Caraibilor, situat pe treimea de vest a insulei Hispaniola (din grupul de insule Antilele Mari), cu o suprafață totală de 27,75 km². Haiti are o populație de aproximativ de 10.317.461 conform recensământului din 2013 și o densitate a populației de 286 loc/km². Are graniță cu Republica Dominicană la est. Capitala se află în orașul Port-au-Prince.
Republica Haiti este împărțită din punct de vedere administrativ în trei nivele: departamente, arondismente și comune. Țara e formată din 10 departamente, 42 de arondismente și 140 de comune. La ora actuală (2010) Haiti este unul din cele mai sărace state ale lumii, cu un nivel de trai din cele mai scăzute. [25]
Insula Hispaniola, împărțită între Haiti și Republica Dominicană, este activă seismic și are o istorie întreagă de cutremure distructive. În timpul când Haiti era o colonie franceză, cutremurele erau înregistrate de istoricul francez Moreau de Saint-Méry (1750-1819). El a descris daunele provocate de cutremurul din 1751, scriind că "doar o clădire de zidărie nu sa prăbușit" în Port-au-Prince; el a descris, de asemenea, că "întregul oraș sa prăbușit" în cutremurul din 1770 Port-au-Prince. Cap-Haïtien, inclusiv și alte orașe din nordul Haiti și Republica Dominicană și Palatul Sans-Souci au fost distruse în timpul unui cutremur la 7 mai 1842. [26]
Un cutremur cu magnitudinea de 8,0 a lovit Republica Dominicană și a dat pe Haiti pe 4 august 1946, producând un tsunami care a ucis 1790 de persoane și a rănit multe altele.
Haiti este cea mai săracă țară din emisfera vestică și se situează pe locul 149 din 182 de țări pe indicele dezvoltării umane. Site-ul consultativ de călătorie al guvernului australian și-a exprimat anterior îngrijorarea că serviciile de urgență din Haiti nu ar fi capabile să facă față în caz de dezastru major , iar țara este considerată "vulnerabilă din punct de vedere economic" de către Organizația pentru Alimentație și Agricultură
Haiti nu este un străin al dezastrelor naturale, fiind lovită frecvent de cicloane tropicale, care au provocat inundații și daune pe scară largă. Cele mai recente cicloane care au lovit insula înainte de cutremur au fost Tropical Storm Fay și uraganele Gustav, Hanna și Ike, toate în vara anului 2008, cauzând aproape 800 de decese. [25]
2.2.1 Cutremurul din Haiti din 2010
În 2010 în Republica Haiti a avut loc un cutremur care și-a lăsat adînc urma. Și înainte de cutremur, infrastructura statului Haiti (străzile, aprovizionarea cu apă, alimente și medicamente, canalizarea, locuințele, poliția, întreprinderile și locurile de muncă ș.a.m.d.) era precară, majoritatea localnicilor trăind la limita sărăciei; dar acum, după catastrofă, și puținul cât exista a fost distrus aproape în întregime. După marele cutremur au mai avut loc cel puțin 52 de replici, masurând până la 4,5 grade Richter. 250.000 de rezidențe și 30.000 de clădiri comerciale s-au prabușit sau au fost grav avariate. [28]
Cutremurul a avut loc în vecinătatea limitei nordice, unde placa tectonică din Caraibe se deplasează spre est cu aproximativ 20 mm pe an în raport cu placa din America de Nord. Sistemul de defecțiuni în regiune are două ramuri în Haiti, defecțiunea Septentrional-Oriente din nord și defecțiunea din grădina Enriquillo-Plantain din sud; atât localizarea, cât și mecanismul focal au sugerat că cutremurul din ianuarie 2010 a fost cauzat de o ruptură a defecțiunii din grădina Enriquillo-Plantain Garden, care a fost blocată timp de 250 de ani, strângând stres.
Se estimează că trei milioane de oameni au fost afectați de cutremur. Numărul de estimări ale numărului de decese variază de la 100.000 la aproximativ 160.000 la cifrele guvernului haitian de la 220.000 la 316.000; acestea au fost pe larg caracterizate ca fiind în mod intenționat umflate de guvernul haitian Guvernul din Haiti a estimat că 250 000 de locuințe și 30 000 de clădiri comerciale s-au prăbușit sau au fost grav afectate. Istoria națiunii privind datoria națională, politicile comerciale prejudiciabile din alte țări și intervenția străină în afacerile naționale au contribuit la sărăcia existentă și la condițiile de locuire necorespunzătoare care au sporit numărul deceselor cauzate de dezastru .
Figura 2.6. Harta intensităților seimului, estimate potrivit scării Mercalli.
Sursa: https://ro.wikipedia.org/wiki/Cutremurul_din_Haiti_(2010)#/media/File:2010_Haiti_earthquake_USAID_intensity_map_2.sv), [27]
La 28 ianuarie 2010 numărul de victime găsite sub dărâmături ajunsese la circa 170.000 morți. La 4 februarie numărul total de victime a fost apreciat la 230.000 morți, 300.000 răniți și 1.000.000 de oameni rămași fără adăpost.
SUA precum și numeroase alte state și organizații de pe tot globul acordă ajutoare masive pentru ca Haiti să poată depăși tragedia.
Una din consecințele cutremurului din Haiti a apărut în octombrie 2010, când, din cauza înrăutățirii aprovizionării cu apă potabilă, a izbucnit o epidemie de holeră. Mai este posibil și ca epidemia să se datoreze unor persoane străine, venite în Haiti să dea ajutoare. Încă din primele zile au fost numărați sute de morți. La 19 noiembrie 2010 numărul morților ajunsese la circa 1.100. Din cauza epidemiei de holeră în cursul lui noiembrie 2010 au avut loc manifestații de protest în diferite locuri din țară. Manifestanții îi consideră vinovați de izbucnirea epidemiei pe unii participanți la forțele ONU pentru menținerea păcii în Haiti. [28]
Multe țări au răspuns apelurilor pentru ajutor umanitar, angajarea de fonduri și expedierea echipelor de salvare și medicale, a inginerilor și a personalului de sprijin. Sistemele de comunicații, instalațiile de transport aerian, terestru și maritim, spitale și rețele electrice au fost afectate de cutremur, ceea ce a împiedicat eforturile de salvare și de ajutor; confuzie cu privire la cine a fost responsabil, congestie a traficului aerian și probleme cu prioritizarea zborurilor în continuare complicate de muncă timpurie de relief. Morgele lui Port-au-Prince au fost copleșite de zeci de mii de cadavre. Acestea trebuiau îngropate în morminte în masă [19].
2.2.2 Analiza comparativă a orașelor Port-au-Prince și Léogâne
Port-au-Prince este capitala și cel mai mare oraș al statului Haiti. Orașul este situat pe coasta de vest a țării, la Atlantic și este capitala departamentului Ouest, avînd o suprafață de 36,04 km². Populația orașului a fost estimată la 897.859 în 2015,o densitate a populației de 24912,85 loc/km2, cu o suprafață metropolitană estimată la o populație de 2.618.894. Zona metropolitană include comunele Port-au-Prince, Delmas, Cite Soleil, Tabarre, Carrefour și Pétion-Ville.
Amplasarea orașului este similară cu cea a unui amfiteatru; districtele comerciale sunt aproape de apă, în timp ce cartierele rezidențiale sunt situate pe dealurile de mai sus. Populația sa este dificil de constatat datorită creșterii rapide a mahalalelor din dealurile de deasupra orașului; cu toate acestea, estimările recente pun populația zonei metropolitane la aproximativ 3,7 milioane de locuitori, aproape jumătate din populația națională a țării. Zona metropolitană este împărțită în mai multe comune (districte). Există un inel de districte care radiază din comuna Port-au-Prince. Pétion-Ville este o comună suburbană bogată situată la sud-est de oraș. Delmas este situat direct la sud de aeroport și la nord de orașul central, iar comuna destul de săracă din Carrefour este situată la sud-vest de oraș. [29]
Léogâne este una dintre comunele de coastă din Haiti, avînd o suprafață de 385,23 km², o populație de 199 813 locuitori și o densitate a populației de 518,68 loc/km2. Orașul port este situat la aproximativ 29 km vest de capitala Haitiului, Port-au-Prince. Léogâne are o cultură bogată și unică, în special în ceea ce privește artele, muzica, literatura, bucătăria și arhitectura. Deține, de asemenea, importanță pentru siturile arheologice și antice precum Fort Campan și una dintre cele mai vechi moară de vânt din emisfera vestică este situată în Baussan Léogâne. Orașul a fost în epicentrul cutremurului din 12 ianuarie 2010 și a fost afectat în mod catastrofal, cu 80-90% din clădiri deteriorate. De asemenea, a fost distrusă într-un cutremur în 1770. [34]
Caracteristicile cutremurului din anul 2010 aupra orașului Port-au-Prince și Léogâne .
Cutremurul din Haiti (2010) s-a produs la data de 12 ianuarie 2010, marți, la ora locală 16:53. Este vorba de un grav cutremur de pământ cu magnitudinea de 7,0 grade pe scara Richter. Epicentru se afla în apropierea orașului Léogâne, de aproximativ 25 de kilometri vest de Port-au-Prince. Cele mai mari pagube s-au înregistrat chiar în centrul capitalei, unde imediat au fost date dispărute mii de persoane.
Cutremurul a provocat pagube majore în Port-au-Prince, Jacmel și în alte orașe din regiune. Cladirile notabile au fost distruse sau distruse în mod semnificativ, incluzând Palatul Prezidențial, clădirea Adunării Naționale, Catedrala Port-au-Prince și închisoarea principală. Printre aceia care au fost uciși s-au aflat Arhiepiscopul de Port-au-Prince Joseph Serge Miot și liderul opoziției Micha Gaillard. Sediul Misiunii de Stabilizare a Națiunilor Unite din Haiti , localizat în capitală, sa prăbușit, ucigând mulți, inclusiv șeful misiunii, Hédi Annabi. [30]
Figura 2.7. Amplasarea Léogâne, Port-au-Prince.
Sursa: https://ro.distance.to/Port-au-Prince,HTI, [32]
Léogâne s-a aflat la epicentrul cutremurului de magnitudinea 7.0 din 12 ianuarie 2010, potrivit unei echipe de evaluare a Organizației Națiunilor Unite care a investigat trei orașe principale din apropierea orașului Port-au-Prince, a constatat că Léogâne este "zona cea mai grav afectată" cu 80-90% clădirile deteriorate și lipsa infrastructurii guvernamentale rămase. [33]
Aproape fiecare structură de beton a fost distrusă. De asemenea, pagubele au fost raportate ca fiind mai rele decât capitala. Militarii au estimat că 20-30.000 de persoane au murit de cutremurul din Léogâne. După ce au fost distruse clădirile municipale, primăria a fost mutată într-o clădire de telecomunicații. Printre instalațiile distruse în cutremur a fost Școala Sainte Rose de Lima, considerată inima emoțională a orașului. Principala bandă comercială, "Grand Rue", a fost, de asemenea, prăbușită. Spitalul Saint Croix a fost, de asemenea, demolat parțial. Clădirea "curții de pace" a fost distrusă în temblor. [35]
Echipele britanice de căutare și salvare, Rapid-UK împreună cu echipa de căutare și salvare din Islanda au fost primii care au ajuns în orașul distrus la 17 ianuarie 2010. Echipa lui Athabaskan de 280 a fost însărcinată să furnizeze ajutor umanitar orașului. Un spital japonez de câmp, unitatea de menținere a păcii din Sri Lanka și un spital de câmp alb din argentinieni erau în câmpul tratării supraviețuitorilor, japonezii și argentinienii au sosit și ei în ajutor. Echipa canadiană de asistență medicală a stabilit să lucreze la operații care au efectuat operații. [36]
Misionarii din World Wide Village au înființat clinici de ambulatoriu lângă Crucea Roșie Japonică la școala de îngrijire medicală din Léogâne la câteva zile după cutremur. Personalul medical voluntar, împreună cu echipe de voluntari chirurgi din World Wide Village și Universitatea din Notre Dame, au văzut și au tratat mii de pacienți. World Wide Village a adus un Spital Field, care a început să funcționeze pe deplin în luna februarie 2010, noul, "Spitalul St. Croix". [37]
În lipsa aeroportului din Léogâne, orice ajutor care necesita a fi transportat în aer trebuia să fie transportat cu elicopterul sau prin utilizarea de avioane mici pe benzi improvizate de aterizare.
Tabelul 2.3. Analiza comparativă a consecințelor cutremurului a orașelor Port-au-Prince și Léogâne
Guvernul coreean a organizat în februarie un act de menținere a păcii în regiune, alcătuită în mare parte din ingineri, cu câteva trupe medicale și marine pentru securitate. Misiunea cuprindea 120 de ingineri militari, 22 de medici și o navă de 1.200 de tone, umplute cu provizii și echipamente, iar începând cu data de 18 februarie 2010, pionierii coreeni au început să lucreze la construirea unui spital. [38]
2.3 Descrierea generală a Pakistanului. Activitatea seismică a țării
Pakistanul este așezat în Asia de Sud, în bazinul fluviului Ind se învecinează cu Afganistanul în nord-vest, China în nord, cu India la est, Iran la vest și are ieșire la Marea Arabiei în
sud cu o suprafață de 803 940 km², cu o populație de 207.700.000 locuitori și o densitate a populației de 257 loc/km². Capitala Pakistanului este orașul Islamabad.
Pakistanul este compus din patru provincii, o capitală federală si zone tribale administrate federal.Provinciile Pakistanului sunt Balochistan, Provinciile de frontieră din nord-vest(PFNV), Punjab, Pakistan, Sindh, Pakistan. Teritorii: Islamabad, Terioriul capitalei, Zone tribale administrate federal, Azad Cașmir, Zonele nordice.
Zona Himalayei se prelungește în Pakistan prin Munții Hindukush cu vf. Tirich Mir (7.700 m) în N. In V, Balocistanul, o prelungire a marelui platou iranian ce se continuă în Pakistan sub forma unor podișuri și înălțimi semiaride, cu altitudinea de 3.000 m. În Est, valea fluviului Indus, o câmpie sub 200 m. În S, o parte din Deșertul Thar pe care îl împarte cu India. Indusul (3.180 km) are un bazin fluvial important pentru irigații. Afluenții Indusului izvorăsc din Himalaya: Sutlej, Chenab, Jelub, Beas, Rabi. Zonă denumită Pundjab. În S, unde se varsă Indusul, se formează o deltă întinsă, numită Sind. Rețeaua fluvială se completează cu o rețea fluvială de canale de irigare, printre cele mai vechi și mai întinse din lume.
Populația este formată din pakistanezi (indo-arieni); punjabi, urdu, sindhi, pushtu, baluchi, afgani. Concentrarea populației în câmpia fertilă a fluviului Indus și în partea de E a bazinului său. Rata natalității: 37‰; a mortalității: 7,8‰. Populația urbană: 34%. În 2013, la aproximativ 65 de ani de la obținerea independenței prin partiția Indiei britanice, pakistanezii au o speranță de viață mai redusă și o mortalitate infantilă mai ridicată decât musulmanii rămași în India după separare, și un nivel de alfabetizare mai scăzut decât cel al musulmanilor indieni, asta deși aceștia din urmă sunt grupul de populație cel mai sărac și puțin dezvoltat în statul indian.
Economia în curs de dezvoltare, bazată pe agricultura intens irigată în Câmpia Indusului. Se cultivă: grâu, orez, mei, orz, bumbac (export), iută, in, ricin, ceai, semințe oleaginoase, susan. Creșterea animalelor: bovine, bubaline, ovine, asini, cămile (cu resursele: lână, piei). Resurse minerale: cărbune, petrol (Dhulian, Balkassar, Khaur), gaze naturale, crom, sare. Industria textilă (bumbac, iută, lână) ateliere de cale ferată, materiale electrice, construcții și reparații navale (Karachi), îngrășăminte chimice, ciment. [41]
Pakistanul este una dintre țările cele mai active din punct de vedere seismic din lume, fiind traversată de mai multe greșeli majore. Ca urmare, cutremurele din Pakistan apar deseori și sunt distructive.
Figura 2.8. Harta intensităților seimului.
Sursa: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_earthquakes_in_Pakistan#/media/File:Sesimic_hazard_zones_of-Pakistan.png, [40]
Pakistanul se suprapune din punct de vedere geologic atât plăcilor tectonice eurasiatice, cât și celor indiene. Balochistanul, zonele tribale administrate federal, provinciile Khyber Pakhtunkhwa și Gilgit-Baltistan se află pe marginea de sud a plăcii eurasiatice de pe platoul iranian. Provinciile Sindh, Punjab și Azad Jammu și Kashmir se află pe marginea nord-vestică a platoului indian din Asia de Sud. Prin urmare, această regiune este predispusă la cutremure violente, deoarece cele două plăci tectonice se ciocnesc. [40]
2.3.1 Cutremurul din Pakistan din 8 octombrie 2005
La 8 octombrie 2005, majoritatea părților din Pakistan au fost zdruncinate de un puternic cutremur, cu o valoare de 7,5 grade pe scara Richter, despre care se crede că este cel mai puternic care a lovit această regiune în ultimii 100 de ani.
Primul tremur a fost resimțit la ora 08:52, al doilea și al treilea tremur a fost la ora 09:30 , Câteva minute mai târziu a existat un alt tremur și apoi altul. Cel mai mare dintre acestea a fost la aproximativ la ora 15:45. Multe clădiri, inclusiv școli, birouri, spitale, magazine, locuințe și reședințe în diferite zone au devenit o grămadă de resturi. O clădire de zece etaje în Islamabad, capitala Pakistanului s-a prăbușit îngropând majoritatea locuitorilor din resturi. Unii studenți nu au ajuns mai devreme la școlile lor decât au fost îngropați în viață sub clădiri prăbușite. Unii supraviețuitori au încercat să caute ajutor doar pentru a descoperi că drumurile spre lumea exterioară au fost blocate de alunecările de teren. Erau izolați de munții înalți ai acelei zone.
Trei milioane de oameni și-au pierdut casele. Odată cu apariția iernii, supraviețuitorii trebuiau să facă față provocării și mai dificile de a supraviețui în munții amarnici, fără protecția locuințelor lor.
Echipele de salvare, inclusiv armata pakistaneză, făceau tot ce era mai bine pentru a salva locuitorii clădirii din resturi, dar din cauza lipsei de mașinilor necesare progresul a fost lent. Spitalele locale din Islamabad și câteva organizații au deschis lagăre de salvare la locul dezastrului pentru a oferi ajutor imediat victimelor. Guvernul a salutat relansarea internațională atât sub formă de finanțe, cât și sub formă de ajutoare.
Multe dintre clădiri au dezvoltat fisuri, iar agențiile guvernamentale au cerut oamenilor să elibereze clădirile în cauză. Sistemul de telecomunicații și energie electrică a fost grav afectat, ceea ce a afectat munca de salvare. Ploaia peste noapte a dus la mizerie atât victimelor, cât și lucrătorilor de salvare. Temperatura a căzut din cauza ploii, iar oamenii din zonă, care fuseseră evacuați, tremurau în frig.
Locuitorii din zonele afectate s-au ajutat reciproc și părea să existe o coordonare completă între aceia care s-au adunat pe bază de voluntariat pentru a salva pe cei rămași în resturi, care erau non-tehnici și au avut de înfruntat multe probleme creînd obstacole pentru agenții de salvare cum ar fi urcarea pe resturile fără să știe că greutatea suplimentară ar putea să se prăbușească în continuare clădirea.
Azad Kashmir se spune că este cel mai grav lovit, în timp ce alte zone afectate de loviturile ucigașe sunt Islamabad capitala Pakistanului, Mansara, Balakot Buttagram, Abbottabad și câteva zone îndepărtate din Provincia de frontieră nord-vest, Lahore, Sialkot, Lalamusa, Gujranwala, Mandi Bahauddin, Daska, Pakpattan, Chakwal, Kasur, DG Khan Bahawalpur, Mailsi, Malikwal și alte zone îndepărtate din Punjab și din unele părți ale provinciei Baluchistan, inclusiv Quetta.
În Islamabad, Turnurile Margalla, un complex de apartamente din sectorul F-10, au prăbușit și au ucis mulți locuitori. Patru decese au fost raportate în Afganistan, inclusiv o tânără care a murit în Jalalabad, după ce un zid sa prăbușit. Cutremurul a fost resimțit în Kabul, dar efectele au fost minime acolo.
Potrivit rapoartelor neoficiale din mass-media, 30.000 de oameni și-au pierdut viața și aproximativ 41.000 sunt răniți. Conform detaliilor disponibile cifra pentru cauzalități și răniții din diferite locuri este la fel ca în:
– Numai în Azad Kashmir, aproximativ 17.000 de oameni sunt temători de rapoarte de dimineața devreme și șanse ca numărul acestora să crească. În Mansara, Buttagram și Abbottabad 1000 de oameni au fost temători de moarte în timp ce același număr lipsește.
– În Gari Habibullah, o zonă îndepărtată de 250 de corpuri de fete din NWFP au fost recuperate din resturile unei clădiri școlare, în timp ce aproximativ 50 de fete sunt raportate îngropate în resturi.
– În Buttal, de asemenea, o zonă îndepărtată a provinciei de frontieră, s-au prăbușit trei școli, unde au fost recuperate 30 de cadavre de la o școală, 25 de la alta și 150 de la a treia.
-În Battagram, 200 de persoane sunt confirmate morți.
-În Lahore au fost raportate 2 decese, în timp ce 15 au fost raportate rănite.
– În alte zone ale provinciei Punjab au fost raportate trei decese și multe răniri. În celelalte părți ale provinciei Punjab 3 persoane sunt raportate moarte, în timp ce multe altele au fost rănite.
Număr de persoane spitalizate:
Spitalele din zonele afectate au raportat că secțiile lor au fost umplute, iar paturi suplimentare au fost aranjate, dar totuși oamenii sunt tratați în locuri deschise. După cum s-a raportat anterior, cifrele neoficiale arată că 41.000 au fost răniți în cazul în care cifra ar putea fi mult mai mare și în creștere cu trecerea timpului, deoarece munca de salvare se desfășoară în continuare.
Caritas Pakistan a răspuns imediat la urgență de îndată ce știrea dezastrului a fost difuzată de către Executivul Național și biroul de urgență și alte birouri în cauză la Secretariatul Național au intrat în acțiune în ciuda sfârșitului săptămânii. Toate eparhiile au fost contactate și au fost discutate planuri viitoare imediate. Unitățile diecezane au fost instruite să-și trimită imediat personalul în zonele afectate și să adune informațiile, inclusiv situația drumurilor, așa cum s-a raportat în mass-media că unele dintre zonele afectate nu pot fi evaluate datorită alunecărilor de teren.
Caritas Pakistan a planificat să pună imediat la iveală Campurile de Relief Medical în zonele vizate, care vor fi luate în considerare la primirea rapoartelor de la unitățile diecezane. În cea de-a doua fază, Caritas va lucra la reabilitarea oamenilor fără adăpost.
Metodologie:
-Caritas Pakistan va pune la dispoziție tabere unde serviciile vor fi disponibile 24 de ore.
– Vor fi chemați toți membrii personalului Caritas cu pregătire în domeniul sferei și serviciile lor vor fi plasate în diferite tabere.
– Toți medicii unităților diecezane vor fi rugați să-și pună serviciile în lagărele amenajate.
-Personalul local va fi angajat pentru a ușura problema lingvistică.
– Medicamentele / bandajele / echipamentele / alte materiale destinate utilizării în lagăre vor fi achiziționate de pe piața locală sau dacă un partener / agenție cum ar fi UNICEF furnizează un astfel de sprijin.
– Tabăra va fi înființată pentru minimum 3-4 zile, în funcție de situația de urgență.
Caritas Pakistan a primit o serie de apeluri din partea agențiilor internaționale care oferă sprijinul lor și solicitând necesitatea Caritas Pakistan pentru munca de salvare. Caritas salută astfel de oferte, însă nevoia poate fi informată numai după primirea rapoartelor de la unitățile diecezane. [42]
La 19 octombrie, prima echipă de ajutorare Tzu Chi a sosit la Islamabad pe drumul spre Muzaffarabad. Cei 15 delegați, din Turcia, Iordania, Indonezia, Malaezia și Taiwan, au adus împreună cu ele medicamente și materiale de ajutorare. Principala lor misiune a fost să caute răniții și să ofere îngrijiri medicale gratuite, să distribuie pături și corturi și să contribuie la pregătirea temei pentru corturile pentru supraviețuitori.
La 21 octombrie, echipa a sosit la Muzaffarabad și a înființat o tabără în campusul ONG-urilor adiacente complexului de sediu al Organizației Națiunilor Unite pentru combaterea cutremurelor. Tzu Chi a fost una dintre cele șapte organizații care au acordat permisiunea de a fi acolo. Echipa a participat la cotidianele zilnice comune ale grupurilor de relief pentru a-și coordona eforturile și pentru a evita distribuțiile dublate..
Există aproape o mie de sate și orașe împrăștiate în munți și văi din Kashmir, prea multe pentru ca echipa Tzu Chi să acopere. Înainte de distribuirea reliefului, în urma procedurii standard pentru Fundația Tzu Chi, echipa Tzu Chi și oficialii locali au compilat o listă de persoane care aveau cel mai mult nevoie de bunuri de ajutorare. La data difuzării, ofițerii militari pakistanezi au sunat și au verificat identitatea celor de pe listă. După verificare, fiecare sătean a primit un cupon. Suportul cuponului pur și simplu a trecut la cortul de distribuție adiacent pentru a primi bunurile. Având în vedere că fiecare deținător de cupoane a fost sigur că va primi provizii de ajutor, distribuțiile .
Clinicile mobile Tzu Chi au avut o trăsătură unică: mult timp a fost cheltuit pentru educarea pacienților despre igiena și îngrijirea de sine. Mulți pacienți au fost tratați anterior de alte clinici. Cu toate acestea, ei nu știau cum să aibă grijă de rănile lor, provocând astfel infecții sau inflamații. Prin urmare, echipa Tzu Chi le-a dat medicamente și le-a explicat modalitățile adecvate de a schimba pansamentele pentru rănile lor. Voluntarii i-au îndemnat să se întoarcă la clinică dacă nu au putut schimba ei înșiși.
Islamul are reguli stricte privind separarea fizică a bărbaților și a femeilor. Femelele își acoperă capul pentru a se proteja de viziunea publică. Bărbații sunt extrem de protectori pentru membrii familiei lor. Cu toate acestea, sătenii din Kashmir au avut încredere în medicii care vizitează Tzu Chi atât de mult încât ei chiar i-au invitat la casele lor pentru a-și trata membrii familiei
Aproape o mie de voluntari Tzu Chi din Taiwan au lucrat ore suplimentare pentru a face 27.000 de pături în nouă zile.
Aproape o mie de voluntari Tzu Chi din Taiwan au lucrat ore suplimentare pentru a face 27.000 de pături în nouă zile.
Cu toate acestea, reprezentanții Tzu Chi au rămas 21 de zile. Clinica medicală mobilă a vizitat patru sate – Phagwan, Naushehra, Khanda Ballia și Langarpural – și a tratat 2340 de pacienți. Echipa a distribuit, de asemenea, 12.676 pături, 1.334 corturi și 3 tone de unt de arahide și sirop de ciocolată.[43]
Răspunsul umanitar național și internațional la criză a fost extins. În fazele inițiale de răspuns, corpurile medicale din Pakistan, Corpul de ingineri, aviația armatei și un număr mare de unități de infanterie au jucat roluri importante La începutul anului 2006, guvernul pakistanez a organizat o conferință a donatorilor pentru a strânge bani pentru reconstrucția și dezvoltarea zonei. Un total de 6,2 miliarde de dolari au fost angajate și o sumă mare de bani a fost acordată în ceea ce privește serviciile ONG-urilor internaționale cu scadență ridicată. Restul banilor asumați, care a fost acordat Guvernului Pakistanului pentru reconstrucție și dezvoltare, a fost folosit de o autoritate de reconstrucție numită Autoritatea de Reconstrucție și Reabilitare a Cutremurului, care a fost făcută de regimul militar atunci pentru a găzdui înalți oficiali militari retrași și, comanda autorității de reconstrucție și reabilitare direct sub armată. Infrastructura de bază, inclusiv îngrijirea terțiară, sănătatea, educația, rețelele rutiere, alimentarea cu apă, gestionarea deșeurilor și alte nevoi de bază, a fost încă subdezvoltată și nu a atins statutul de pre-cutremur în regiune.
Peste 5,4 miliarde de dolari au primit ajutor din toată lumea. Elicopterele maritime și armate ale SUA, amplasate în Afganistanul vecin, au zburat rapid în regiunea devastată împreună cu cinci elicoptere CH-47 Chinook de la Forțele Aeriene Regale care au fost dislocate din Regatul Unit. Cinci puncte de trecere au fost deschise pe linia de control, între India și Pakistan, pentru a facilita fluxul de ajutor umanitar și medical în regiunea afectată, iar echipele de ajutor din diferite părți ale Pakistanului și din întreaga lume au venit în regiune ajuta la ușurare.
2.3.2 Analiza comparativă a orașelor Abbottabad și Bagh
Bagh este cartierul general al districtului Bagh, în Azad Kashmir, Pakistan. Orașul este situat pe confluența a două mini nullahuri (cursuri), Mahlwani și Mahl, care circulă pe tot parcursul anului. Bagh are o suprafață totală de 768 km2 ,o populație de 371,919 locuitori și o densitate a populației de 480/km2.
Din punct de vedere topografic, cartierul este destul de montan, cu păduri verzi de pădure de pin, pe versanții de munte care duc în văi. Altitudinea valei Bagh este de 3405 metri . De obicei, în vara anului, cei mai mulți oameni se mișcă în văile mai înalte, unde s-au topit zăpezile pentru o vreme plăcută și o pășune mai bună pentru animalele lor. Bakerwali din toată AJK și Pakistan coboară pe Bagh cu animalele și familiile lor de îndată ce se topesc ninsoarele.
Abbottabad este capitala regiunii Abbottabad din regiunea Hazara din estul Khyber Pakhtunkhwa, Pakistan. Abbottabad are o suprafață totală de 18,013km2 ,o populație de 208,491 locuitori și o densitate a populației de 362/km2. Este de aproximativ 120 de kilometri la nord de Islamabad și Rawalpindi și la 150 de kilometri est de Peshawar, la o altitudine de 1260 de metri. Kashmir se află la est.
Orașul este bine cunoscut în întregul Pakistan pentru vremea plăcută, instituțiile de învățământ de înaltă calitate și pentru găzduirea Academiei Militare Pakistan din Kakul. Rămâne o stațiune populară care atrage sute de mii de turiști în fiecare an.
Orașul este delimitat în toate cele patru laturi de dealurile Sarban, din care locuitorii și turiștii pot vedea regiunea și orașul. Locația orașului și a dealurilor permite lui Abbottabad să experimenteze o vreme plăcută în vara și în iernile reci. Râul Dor curge spre sud de Abbottabad, prin orașul Harnol, ajungând până la barajul Tarbela, la vest de Abbottabad.
Economia orașului se bazează în mare parte pe turism. Este cunoscut pentru grădinile sale umbrite, clopotele bisericești și strazile largi din Cantonul Vechi care evocă epoca colonială britanică.
Caracteristicile cutremurului din anul 2010 aupra orașelor Bagh și Abbottabad. Un cutremur major a cutremurat Pakistanul, sâmbătă, 8 octombrie 2005, ora 8:50. Epicentrul acestui cutremur cu magnitudinea de 7.6 a fost la aproximativ 65 de mile nord-nord-est de Islamabad, capitala țării și a avut o intensitate Mercalli maximă de VIII (severă). Cutremurul a afectat și țările din regiunea înconjurătoare, unde s-au simțit tremurul în Afganistan, Tadjikistan și Xinjiang din China. Severitatea pagubelor provocate de cutremur este atribuită creșterii severe. Cel puțin 86.000 de persoane au fost ucise, peste 69.000 au fost rănite, iar daune importante au avut loc în nordul Pakistanului. Cele mai mari daune au avut loc în zona Muzaffarabad din Kashmir. [43]
Kashmir se află în zona coliziunii plăcilor tectonice eurasiatice și indiene. Activitatea geologică născută din această ciocnire, responsabilă de nașterea lanțului munților Himalaya, este cauza unei seismice instabile în regiune. Analiza geologică a Statelor Unite (USGS) a măsurat magnitudinea ei de cel puțin 7,6 grade pe scara de moment, cu epicentrul său de aproximativ 19 km nord-est de Muzaffarabad, Azad Kashmir și 100 km nord-nord-est de capitala națională Islamabad.
Cea mai mare parte a devastării a lovit nordul Pakistanului și Pakistanul administrat de Kashmir. În Kashmir, cele trei districte principale au fost afectate grav, iar Muzaffarabad, capitala statului Pakistanului administrat de Kashmir, a fost afectată cel mai mult din punct de vedere al pierderilor și distrugerilor. Spitalele, școlile și serviciile de salvare, inclusiv poliția și forțele armate, au fost paralizate. Nu a existat aproape nicio infrastructură și comunicarea a fost grav afectată. Peste 70% din totalul victimelor au fost estimate în Muzaffarabad. Bagh, al doilea district cel mai afectat, a reprezentat 15% din numărul total de victime.
Figura 2.9. Amplasarea orașelor Muzaffarabad, Bagh și Abbottabad
Sursa: https://ro.distance.to/34.34343606848294,72.37518310546876 ,[44]
Bagh este situat la 80 km de Muzaffarabad, capitala Azad Kashmir, unde se află epicentrul cutremurului. Este la 160 de kilometri de Islamabad, capitala Pakistanului.
În Bagh cutremurul devastator a ucis 8.500 de persoane, reprezentând 10% din populație. Majoritatea victimelor au fost copii care frecventau școala care au murit când clădirile școlare s-au prăbușit. Cea mai afectată a fost școala numită Academie de primăvară pentru copii (unde 300 de copii au murit în campusul junior), colegiul băieților și colegiul de bursele de fete Bagh. Multe vieți ar fi putut fi salvate dacă echipamentul de salvare era disponibil. Întregul oraș a fost distrus, circa 90 % și este reconstruit cu ajutorul guvernului. [45]
În Abbottabad cutremurul a ucis peste 4000 de persoane, întrucât sâmbăta este o zi normală de școală în regiune, majoritatea studenților au fost în școli când a lovit cutremurul. Abbottabad este situat la 76 km de Muzaffarabad, fiind epicentrul cutremurului. Mulți au fost îngropați în clădirile școlare colapsate. Mulți oameni au fost prinși de asemenea în casele lor și, pentru că a fost luna Ramadanului, majoritatea oamenilor luau un pui de somn după masa de dinaintea zorilor și nu aveau timp să scape. Rapoartele indică faptul că întregul oraș și sate au fost complet șterse în nordul Pakistanului, iar alte zone înconjurătoare suferă și daune grave.
Tabelul 2.4. Analiza comparativă a consecințelor cutremurului a orașelor Bagh și Abbottabad
Analizîndu-se toate pierderile, taxa oficială a guvernului pakistanez în noiembrie 2005 a fost de 87.350, deși se estimează că numărul deceselor ar putea ajunge la peste 100.000. Aproximativ 138.000 au fost răniți și peste 3.5 milioane au fost răniți fără adăpost. Potrivit datelor guvernamentale, 19.000 de copii au murit în timpul cutremurului, majoritatea în prăbușirea clădirilor școlare. Cutremurul a afectat mai mult de 500.000 de familii. În plus, aproximativ 250.000 de animale de fermă au murit din cauza prăbușirii hambarelor de piatră și mai mult de 500.000 de animale mari au necesitat adăpost imediat din timpul iernii aspre.
2.3.3 Analiza rezultatelor
Analizând statistica cutremurelor produse, mai exact cutremurul produs în Tohoku în data de 11 martie 2011, cutremurul din Haiti din 2010 și cutremurul din Pakistan din 8 octombrie 2005 vor fi scoase în evidență unele concluzii specifice fiecărei regiuni în parte.
Primul cutremur analizat este cel produs în Tohoku în data de 11 martie 2011, s-au studiat mai detaliat efectele produse în orașele Tokyo și Aomori, astfel se poate deduce că deși ambele sunt situate la o distanță aproximativ egală față de epicentru cutremurului consecințele sunt diferite, a ieșit în evidență faptul că numărul construcțiilor distruse se află într-o dependență de înălțimea medie a clădirilor, iar pierderile de vieți omenești sunt într-o dependență direct proporțională cu numărul total al locuitorilor și invers proporțională cu densitatea locuitorilor. (raportat pierderi omenesti la 100000 locuitori).
Al doilea cutremur analizat este cel din Haiti produs în 2010 ,ca puncte de cercetare s-au luat orașele Port-au-Prince și Léogâne, unde s-a stabilit că pierderile de vieți omenești sunt direct proporționale cu numărul populației și invers proporționale cu densitatea locuitorilor (raportat persoane decedate la 100000 locuitori). De asemenea se observă dependența între înălțimea construcțiilor și numărul de persoane decedate.
Analizând statistica cutremurului produs în 2005 în Pakistan se observă o dependență proporțională între pierderile de vieți omenești, construcțiile care au fost distruse și densitatea populației. Densitatea mai mare a populației a dus la pierderi mai mari în orașul Bagh, pierderile de vieți omenești fiind 8500 față de 4000 din orașul Abbottabad.
Tabelul 2.5. Gradul de influență a diferitor factori asupra consecințelor cutremurelor analizate
Concluzii
BIBLIOGRAFIE
http://www.infp.ro/despre-cutremure/#ch_1 ;
https://ro.wikipedia.org/wiki/Scara_de_magnitudine_Richter;
https://ro.wikipedia.org/wiki/Cutremur;
http://old.unibuc.ro/prof/ivan_m/docs/2012/dec/17_16_53_13CHB.PDF;
http://www.referatele.com/referate/diverse/online2/CUTREMURELE–Ce-este-cutremurul–cum-se-formeaza-si-cum-se-masoara-referatele-com.php;
https://ro.wikipedia.org/wiki/Scara_de_intensitate_Mercalli;
POP, M. – Inginerie Seismică Curs;
https://ro.wikipedia.org/wiki/Cutremurul_din_T%C5%8Dhoku_(2011);
Japan hit by massive earthquake” [Japonia lovită de un masiv cutremur]. BBC News. 11 martie 2011;
Japan earthquake: Tsunami hits north-east – BBC News;
NHK WORLD English;
„Tsunami Center Widens Warning to Include Hawaii” [Centrul de tsunami extinde avertizarea și la Hawaii] (în engleză). ABC News. 11 martie 2011. Accesat în 11 martie 2011;
Financial Times;
JAPAN DISASTER: Quake moved Japan by 2.4m: USGS – Taipei Times;
https://en.wikipedia.org/wiki/T%C5%8Dhoku_region;
"Magnitude 7.1 – NEAR THE COAST OF HONSHU, JAPAN". earthquake.usgs.gov. USGS. 7 April 2011. Archived from the original on 14 April 2011. Retrieved 2011-04-09;
Tabuchi, Hiroko (9 April 2011). "Aftershock hits Japan, knocks out power at nuclear plants". theage.com.au. The Age. Retrieved 2011-04-09;
https://en.wikipedia.org/wiki/April_2011_Miyagi_earthquake;
https://media.imopedia.ro/stiri-imobiliare/cum-construiesc-japonezii-pentru-a-rezista-la-cutremure-15607.html;
https://ro.wikipedia.org/wiki/Japonia;
http://www.ziare.com/international/japonia/triplu-dezastru-in-japonia-cutremur-tsunami-si-accident-nuclear-retrospectiva-2011-1142256;
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D0%BE;
https://www.distance.to/Tokyo,JPN/Iwate,JPN;
https://en.wikipedia.org/wiki/Aomori_(city);
https://ro.wikipedia.org/wiki/Haiti;
Bell, Madison Smartt. Toussaint L'Ouverture: A Biography. New York: Pantheon, 2007 (Vintage Books, 2008). ISBN 1-4000-7935-7;
https://ro.wikipedia.org/wiki/Cutremurul_din_Haiti_(2010)#/media/File:2010_Haiti_earthquake_USAID_intensity_map_2.svg;
https://en.wikipedia.org/wiki/2010_Haiti_earthquake;
https://en.wikipedia.org/wiki/Port-au-Prince;
"Briefing by Martin Nesirky, Spokesperson for the Secretary-General, and Jean Victor Nkolo, Spokesperson for the President of the General Assembly". United Nations. 13 January 2010. Retrieved 13 January 2010;
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_earthquakes_in_Haiti;
https://ro.distance.to/Port-au-Prince,HTI;
Lisa Millar (17 January 2010). "Haiti Disaster Like "No Other"". ABC News. Agence France Presse. Retrieved 17 January 2010;
https://en.wikipedia.org/wiki/L%C3%A9og%C3%A2ne;
(in French) Metropole Haiti, "Le système judiciaire paralysé trois semaines après le séisme" Archived 23 March 2016 at the Wayback Machine., LLM, 5 February 2010. Retrieved 6 February 2010;
Shari Balga (19 January 2010). "Canadian Medical Assistance Teams arrive in Leogane, Haiti" (Press release). Canadian Medical Assistance Teams. Archived from the originalon 17 January 2010. Retrieved 26 January 2010;
"University of Notre Dame" (plos.org). By: Dunstan Mukoko, Ministry of Health, Kenya. Internet Systems Consortium © 2015 Haiti Program. Retrieved 17 July 2014;
"Korean peacekeepers arrive in Haiti". Korea Herald. 8 March 2010. Retrieved 12 March 2010;
https://www.antena3.ro/actualitate/institutul-de-seismologie-aplicata-cutremurul-din-haiti-resimtit-si-in-romania-marmureanu-neaga-89604.html;
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_earthquakes_in_Pakistan#/media/File:Sesimic_hazard_zones_of-Pakistan.png;
https://ro.wikipedia.org/wiki/Pakistan;
https://reliefweb.int/report/pakistan/pakistan-earthquake-situation-report-8-oct-2005;
http://tw.tzuchi.org/en/index.php?option=com_content&view=article&id=650%3A2005-pakistan-earthquake-&catid=109%3Apakistan-relief&Itemid=314&lang=en;
https://ro.distance.to/34.34343606848294,72.37518310546876;
https://en.wikipedia.org/wiki/2005_Kashmir_earthquake;
https://en.wikipedia.org/wiki/Bagh,_Azad_Kashmir.
http://nees.buffalo.edu/seesl/Image226.gif
Constantin Ionescu, Stabilitatea și dinamica construcțiilor, Iași, Editura Societății Academice „Matei-Teiu Botez”, 2007
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: ESTIMAREA EFECTELOR CUTREMURELOR DE PĂMÂNT ÎN FUNCȚIE DE DIFERIȚI FACTORI [307063] (ID: 307063)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.