PROBLEME ALE EVALUĂRII ACŢIUNII SEISMICE DE PROIECTARE

Tudor POSTELNICU Dan CREŢU Liviu CRAINIC Radu PETROVICI

Evaluarea siguranţei/riscului seismic al clădirilor/oraşelor

Risk = f(hazard seismic,vulnerabilitate)

Evaluarea hazardului seismic este afectat de: insuficienţa datelor instrumentale caracterul prea aproximativ al modelelor şi metodelor de evaluare

Progresul esenţial al metodologiilor de proiectare s-a realizat prin: concepţie metode de  modelare şi de calcul perfecţionarea detaliilor de execuţie preluarea rezultatelor cercetărilor de laborator şi învăţămintelor

cutremurelor

Nivelul forţelor seismice de proiectareEvoluţia coeficientului seismic global pentru structuri în cadre din beton armat cu mai multe deschideri şi regim de înălţime P+9E (T1 =1,0 sec, ε1

=0,85)

0

0.050.0459

0.034

0.068

0.085

0.0701

0.0832

0.1122

0.0797

0.09435

0.1275

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

Coe

ficie

ntul

sei

smic

glo

bal "

c"

Instructiuni P13-63 P13-70 P100-78 P100-92 P100-1/2006 P100- 1/2013 1941 P100-81

Comunitatea inginerilor proiectanţi a fost de părere că sporirea

acceleraţiilor seismice ale terenului de proiectare trebuie

amânată, până la obţinerea informaţiilor suplimentare necesare

(adresa AICPS către Ministerul Dezvoltării Regionale şi Administraţiei

Publice).

Versiunea finală a capitolului 3 a fost oficializată fără ca să se

prezinte un raport justificativ, aşa cum o cere metodologia de

elaborare a actelor normative oficiale.

Nivelul forţelor seismice de proiectare

CONCEPŢIA/METODOLOGIA DE CALIBRARE A ACCELERAŢIILOR DE PROIECTARE ÎN CODUL P100-1/2013

Întrebări:

1. Cum sunt stabilite valorile acceleraţiei terenului pentru proiectare, ag, pentru întreg teritoriul naţional, incluzând zonele cunoscute a fi de joasă sau, eventual, de moderată activitate seismică?

2. Care este justificarea amplificării cu un unic factor a valorilor ag din codul P 100–1/2006, adoptate pentru zone întinse ale teritoriului naţional independent de tipul sursei (intermediară sau crustală)?

3. S-au identificat particularităţile tuturor surselor seismice de pe suprafaţa ţării, prin intermediul spectrelor răspunsului seismic de acceleraţie?

CONCEPŢIA/METODOLOGIA DE CALIBRARE A ACCELERAŢIILOR DE PROIECTARE ÎN CODUL

P100-1/2013

Afirmaţia privind adoptarea unui IMR de 225 ani pe întreg teritoriul naţional nu este justificată. Trebuie calibrate consecvent valorile ag în toate zonele nu numai pentru Bucureşti

Sporul de 13.64% corespunde unui calculului static; pentru calculul dinamic şi al componentelor nestructurale sporul este de 25% ceea ce este substanţial. Valorile de proiectare să fie stabilite la nivelul obiectiv necesar.

Nu este raţional să se prevadă valori acoperitoare nejustificate

Concepţia/metodologia de calibrare a acceleraţiilor de proiectare în codul P100-1/2013

Evaluînd, prin sondaj, valori ag în diferite puncte ale ţării rezultă, pentru IMR 225 ani, valori mult diferite faţă de cele din harta de zonare seimică din P100/1-2013. Exemplu: Caracal (conform figurii)

Comparaţie cu valorile acceleraţiilor de proiectare din alte coduri

Acceleraţiile de proiectare prevăzute în România de către P100-1/2013 sunt semnificativ mai mari decât cele din Italia, ţară europeană cu seismicitatea cea mai importantă, şi sunt mai mari chiar decât cele din California.

Regiunea Provincia

Oraşul IMR ag (g) b0 IMR ag (g) b0

Lazio Roma Roma 201 0.085 2.585 0.292 475 0.110 2.628 0.306Abruzzo L’Aqui

laL’Aquil

a201 0.191 3.315 0.318 475 0.261 2.364 0.346

Campania Napoli Napoli 201 0.120 2.318 0.335 475 0.168 2.378 0.340Toscana Firenze Firenze 201 0.094 2.524 0.294 475 0.131 2.413 0.302

Friuli-Venezia Udine Udine 201 0.143 2.434 0.314 475 0.206 2.447 0.332Friuli-Venezia Udine Gemona 201 0.179 2.391 0.310 475 0.259 2.408 0.331

Calabria Cosenza

Celico 201 0.190 2.378 0.346 475 0.276 2.438 0.374

)(sTC )(sTC

EN 1998-1 nu impune alegerea IMR=475 ani. Insuficienţa datelor instrumentale semnificative face discutabilă creşterea siguranţei prin spor de acceleraţii de proiectare

Comparaţie cu valorile acceleraţiilor de proiectare din alte coduri

Tendinţă de a mări nejustificat forţele seismice în P100-1/2013:

Tc = 1,6 secunde la Ploieşti sporirea locală a forţelor seismice la Bucureşti încadrarea clădirilor cu înălţimi de peste 45 m în clasa de importanţă I şi

a clădirilor cu înălţimi cuprinse între 28÷45 m în clasa II de importanţă sporirea locală a forţelor seismice la Bucureşti în intervalul “rezonanţei

elastice”

0,2β0

TB

TC

Sd,e. /ag

1

(1,4) (1,6) T TB TC

Sd,e/ag

1

T

Dezamplificare

β0

T1,e T 1 ,inel

ke

kinel

Observaţiile făcute de dr. Charles Kircher referitoare la prevederile P100-1/2013

„S-a efectuat un studiu probabilistic de hazard, luând în considerare seismicitatea amplasamentului şi condiţiile sale de sol.”

„Valori specifice de hazard substanţial mai mici decât în harta de zonare seismică din P100-1/2006, pentru acelaşi nivel de hazard de 100 de ani.”

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

5% D

ampe

d S

pect

ral A

ccel

erat

ion,

Sa

(g)

Period, T (sec)

Romanian Seismic Code Design Spectrum and Site-Specific Spectra for a Site in Southern Romania

Site-Specific MCE Spectrum - 2% Probability in 50 Years

Site-Specific Design Spectrum = 2/3 * MCE Spectrum

Site-Specific Spectrum - 5% Probability in 50 Years

Site-Specific Spectrum- 475-Year Mean Return Interval

Site-Specific Spectrum - 225-Year Mean Return Interval

Site-Specific Spectrum - 100-Year Mean Return Interval

Romanian Seismic Code Design Spectrum, P100-1/2006 (100-Year MRI)

Spectre de răspuns normalizate în amplasamentul Caracal pentru diferite intervale medii de revenire vs. P100-1/2006, respectiv standard ASCE/SEI 7-05

Diferenţe:- conceptuale - de relaţii de recurenţă IMR - PGA - de legi de atenuare- de expresii de calcul

?

Efecte asupra fondului construit existent

mărirea valorilor acceleraţiilor de proiectare în P100-1/2013 şi menţinerea procedeelor de evaluare/consolidare din P100-3/2008

prin mărirea ag pentru un număr neînsemnat de clădiri în raport cu volumul fondului construit nu se reduce riscul seismic al localităţilor

discrepanţa inacceptabil de mare între nivelul de asigurare al clădirilor executate până la 1 ianuarie 2014 şi cele executate după această dată

diferenţa foarte mare între nivelul de siguranţă din P100-1/2013 şi P100-3/2008 (Raport = 1.8)

este urgentă o corelare a prevederilor bazei normative referitoare la construcţiile noi şi a celor din fondul construit

Este evaluarea probabilistă a hazardului seismic („PSHA”) o metodologie aplicabilă fără rezerve

cutremurelor vrâncene?

Modelul Joyner - Boore rbrbMbbPGA loglog 3210

Modelul Molas - Yamazaki

chbrbrbMbbPGA 43210 loglog

„Se limitează aplicabilitatea la cutremurele din zona vestică a Americii de Nord, cu adâncimea de focar mai mică de 20 km, cu magnitudini mai mari ca M = 5,0 şi mai mici ca 6,6; se exclud înregistrările făcute la baza clădirilor cu trei sau mai multe niveluri”

Este evaluarea probabilistă a hazardului seismic („PSHA”) o metodologie aplicabilă fără rezerve

cutremurelor vrâncene?

prof. S. L. Kramer, Geotechnical Earthquake Engineering:

“Acurateţea PSHA depinde de acurateţea cu care pot fi caracterizate mărimea, localizarea, recurenţa şi efectele cutremurelor considerate.

Cu toate că există modele şi proceduri de caracterizare a acestor incertitudini, ele se bazează pe date colectate pe durate de timp care, din punct de vedere geologic, sunt scurte. Trebuie aplicate judecăţi inginereşti în interpretarea rezultatelor PSHA”

Este evaluarea probabilistă a hazardului seismic („PSHA”) o metodologie aplicabilă fără rezerve

cutremurelor vrâncene?

Din recunoaşterea acestor limite ale PSHA, la adoptarea noilor modele de atenuare pentru cutremurele crustale din vestul Statelor Unite, în anul 2008, s-a adoptat măsura ca acestea să fie dezvoltate de 5 echipe lucrând independent.

La elaborarea noii hărţi de zonare seismică a ţării ar fi trebuit să se aplice modele specifice unor cutremure subcrustale, cu forme de manifestare absolut neobişnuite, pentru care datele instrumentale sunt relativ puţine - numărul cutremurelor luate în considerare a fost de numai patru (de fapt 3) (1940, 1977, 1986, 1990), în loc de minimum 10 recomandate în literatură.

Este evaluarea probabilistă a hazardului seismic („PSHA”) o metodologie aplicabilă fără rezerve cutremurelor vrâncene?

Erorile instrumentale, precum şi folosirea unor procedee de investigaţie stabilite pentru alte regiuni ale globului, cu condiţii seismotectonice diferite de sursa Vrancea, pot duce la rezultate eronate.

Evaluarea hazardului seismic prin metoda PSHA ridică numeroase semne de întrebare.

Numai printr-un consens între specialiştii domeniului s-ar putea asigura compensarea numeroaselor incertitudini care grevează acurateţea aşteptată pentru un act cu caracter tehnic şi juridic de importanţa codului de proiectare seismică P100, cu implicaţii majore asupra siguranţei construcţiilor de pe întreg teritoriul naţional.

Este evaluarea probabilistă a hazardului seismic („PSHA”) o metodologie aplicabilă fără rezerve

cutremurelor vrâncene?

Harta de hazard seismic rezultată prin PSHA pentru sursa seismogenă Vrancea

Este evaluarea probabilistă a hazardului seismic („PSHA”) o metodologie aplicabilă fără rezerve

cutremurelor vrâncene?

Harta de hazard seismic în intensităţi

pentru IMR = 475 ani

Harta de hazard seismic în valori de vârf ale acceleraţiei terenului pentru

proiectare pentru IMR = 255 ani

Concluzii

Nivelul înalt al acceleraţiilor de proiectare prevăzute în codul de proiectare seismică P 100-1/2013, printre cele mai mari pe plan mondial.

Identificarea posibilelor diferenţe conceptuale şi de calcul faţă de abordările din alte ţări în măsură să mărească încrederea inginerilor proiectanţi în valorile prevăzute în prezent în cod.

Trebuie justificate detaliat, pe zone, valorile de proiectare ale acceleraţiilor seismice prevăzute în noul cod.

Explicaţie pentru sporirea uniformă a hazardului seismic pe întreg teritoriul ţării, indiferent de natura surselor seismogene specifice anumitor zone (Banat, Transilvania).

Concluzii

Unificarea bazei conceptuale a codurilor destinate proiectării construcţiilor noi şi de evaluare/consolidare a construcţiilor din stocul existent, aflate astăzi, situaţie unică pe plan mondial, la mare distanţă din punctul de vedere al abordării condiţiilor de siguranţă.

Este necesară armonizarea Codului P100-3/2008 cu P100-1/2013, inclusiv în ceea ce priveşte consecinţele economice ale unui prag de "consolidare" ridicat.