Morgunblaðið - 03.06.1987, Blaðsíða 20

20
MORGUNBLAÐIÐ, MIÐVIKUDAGUR 3. JÚNÍ 1987
Jarðskjalftar o g
öryggi mannvirkja
eftir dr. Ottar P.
Halldórsson
Skyndilega hefur burðarþol húsa
hér á landi komist í sviðsljósið.
Hafa þar ýmsir látið orð falla, og
er þar margt af skynsemi mælt, en
annað miður.
Það er ekki undravert, að tiltölu-
Iega flókið vandamál, sem þetta er,
valdi misskilningi og mistúlkun, og
langar mig að leggja nokkur orð í
belg, ef það kynni að verða til að
skýra vandamálið nokkuð.
Álag á burðarvirki
Burðarvirki verða fyrir margs
kyns álagi frá umhverfi sínu.
Helztu flokkar álags eru:
□ Eiginálag — eiginþyngd bygg-
ingar, þar með talin gólf, milli-
veggur og þak.
□ Notálag — álag, sem verður
vegna afnota af mannvirkinu
vegna húsgagna, svo og innan-
stokksmuna o.þ.h.
□ Snjóálag
□ Vindálag
□ Jarðskjálftaálag
□ Annað
Vindálag og jarðskjálftaálag
hafa nokkra sérstöðu, vegna þess
að það álag verkar aðallega lárétt,
þ.e. á hlið bygginga, sjá mynd 1.
Jarðskjálftaálagið verður til við
það, að jörðin rykkist til hliðar og
samsvarar það því, að kraftaverkun
verður í gagnstæða átt. Sjá mynd 2.
Hverfum nú 20 ár aftur í tímann.
Iðntæknistofnun^ sem þá hét Iðnað-
armálastofnun Islands, hafði þá
með höndum stöðlun og svokallað
Byggingatækniráð við þá stofnun
beitti sér fyrir stöðlun í byggingar-
iðnaði. Byggingatækniráð leitaði til
mín, vildi að kannað yrði, hvort
unnt væri að gefa út staðal, sem
mælti fyrir um reikningslegt álag
á byggingar við jarðskjálfta. Leitað
var einnig til Ögmundar Jónssonar,
yfirverkfræðings hjá Almenna
byggingafélaginu, sem skyldi verða
samstarfsaðili minn við verkið. Hóf-
umst við þegar handa og héldum
langa vinnufundi vikum og mánuð-
um saman, þar sem jarðskjálfta-
staðallinn varð til og mótaðist.
Tvennt hafði úrslitaáhrif við
samningu staðalsins:
1. Mikið brautryðjendastarf Sig-
urðar Thoroddsen, verkfr.,
Sigurðar Þórarinssonar, jarð-
fræðings, og Eysteins Tryggva-
sonar, jarðskjálftafræðings.
Grein eftir þá félaga birtist í
tímariti VFÍ árið 1958 og varð
hún í veigamiklum atriðum und-
irstaða staðalsins.
2. Bandaríski jarðskjálftastaðall-
inn SEAOC (Structural Engin-
eers Association of California).
Kalifomíu-staðallinn, sem við
getum kallað svo, var einfaldur í
sniðum (honum hefur síðan verið
breytt talsvert og hann orðið flókn-
ari) og mátti aðlaga hann að okkar
aðstæðum á tiltölulega einfaldan
hátt.
Jarðskjálftastaðallinn skilgreinir
þá mestu krafta, sem burðarvirkið
er talið verða fyrir, þegar jarð-
skjálfti verður, þ.e. stærð lárétta
kraftsins. Allmiklar vangaveltur
voru yfír því, hvemig ætti að skil-
greina áhættusvæðin og hvaða
svæðisstuðla, Z, átti að tengja hin-
um ýmsu svæðum. Eftir að nokkrar
tillögur höfðu verið gerðar og rædd-
ar við ýmsa sérfróða aðila, varð
niðurstaðan sú, sem sýnd er á mynd
3. Sú útgáfa var sfðan endurskoðuð
nokkrum árum síðar og Borgar-
fjarðarsvæðinu breytt úr svæði 2 í
svæði 3. Að öðru leyti er kortið
óbreytt.
Eftirfarandi svæðisstuðlar, Z,
hafa verið valdir
stuðull, Z
fyrirsvæði3 1,00
fyrir svæði 2 0,50
fyrirsvæðil 0,25
Mesta hættusvæðið, svæði 3, nær
yfír suður- og suð-vesturhluta
landsins, svo og miðbik Norður-
lands. A seinni árum hefur Borgar-
fjarðarsvæðinu einnig verið bætt
inn sem svæði 3.
Svæðaskiptingin á mynd 3 þýðir
vitaskuld, að einhvers staðar verði
að hugsa sér m'örk milli svæða.
Vissulega er engin leið að gera slíkt
nákvæmlega, fyrir því skortir for-
sendur. Flestir jarðvísindamenn eru
sammála um, að jarðskjálftavirkni
sé meiri á Reykjanesi en í Reykjavík
og tekur svæðaskiptingin mið af
því. Þegar gefa á jarðskjálftaálag-
inu tölugildi vandast málið, nema
ef nægilegar upplýsingar eru til um
mestu láréttu hröðun á hvetju
svæði. Meðan betri upplýsingar
liggja ekki fyrir, hugsuðu höfundar
jarðskjálftastaðalsins sér þá lausn,
að mörkin lægju við Kópavogslæk.
Jafnframt var sú leið farin að gefa
heimild til að jafna út álagsstuðla
tveggja aðliggjandi svæða á 20 km
belti við jaðra (þ.e. 10 km til hvorr-
ar hliðar). Þetta þýðir, að Reykjavík
„Höfundur skýrslunnar
hefur ekki haft fyrir
því að skilgreina, hvaða
forsendur hann gefur
sér og hvaða mat hann
leggur á niðurstöður.
Fólki, sem ekki kann
sérstök skii á hlutum,
er beinlínis gefið í skyn,
að svarið sé einfaldlega
já eða nei. í raun og
sannleika er svarið
yfirleitt hvorugt. Burð-
arþol er afskaplega
afstætt hugtak. Burð-
arþol húss getur verið
fullnægjandi, þótt húsið
verði fyrir miklum
skemmdum í jarð-
skjálfta. Spurningin er
um skilgreiningu burð-
arþols.“
fengi svæðisstuðulinn Z=0,75 (svo
og Kópavogur, Hafnarfjörður,
Garðabær). Reykjanesið sunnan við
Hafnarfjörð, svo og Suðurlandsund-
irlendið fengi stuðulinn Z=1,00.
Mosfellssveit, Kjalames og í Hval-
fjarðarbotn fengi Z=0,50, en síðan
þyrfti að reikna Z=0,75 fyrir jaðar-
svæðið að Borgarfirði og 1,00 fyrir
Borgarfjörð. Ekki má draga lengur,
að yfírvöld taki af skarið og geri
þessa skiptingu formlega. Er lagt
til, að svæðaskiptingin verði bundin
við hreppi vegna stjórnunar bygg-
ingarmála.
Flókið fyrirbæri
einfaldað
Jarðhræringar valda mjög flókn-
um spennuáhrifum á byggingar.
Álagið breytist mjög ört, há þrýsti-
spenna á tilteknum stað í burðar-
virkinu getur á nokkrum
sekúndubrotum breyzt í togspennu
og síðan aftur snúist í þrýstispennu
örstuttu síðar. Ógemingur er að sjá
fyrir allar þær álagsfléttur, sem
kunna að verka á mannvirkið
samtímis, og flestir reyndir verk-
fræðingar í jarðskjálftaverkfræði
viðurkenna vanmátt sinn til að
segja fyrir um hegðun burðarvirkis-
ins nema í einstaka grundvallarat-
riðum. T.d. má nú með allgóðu
móti reikna sveiflutíma margra
Dr. Óttar P. Halldórsson
burðarvirkja með allgóðri ná-
kvæmni, en slíkt leysir ekki nema
takmarkaðan vanda. Þegar til kast-
anna kemur, verður verkfræðingur-
inn að beita sínu bezta mati, þegar
hann hannar burðarvirkið m.t.t.
j arðskj álftakrafta.
Svo að vikið sé aftur að staðlin-
um, get ég ekki stillt mig um að
minnast Ögmundar Jónssonar
svolítið betur. Þeir sem muna Ög-
mund geta vafalaust borið vitni
hinum ágætu persónuleikum þess
manns. Það er ekki af einskærri
tilviljun, að hann var valinn til að
starfa við samningu jarðskjálfta-
staðalsins. Ögmundur Jónsson var
af gamla skólanum (óskandi væri,
að fleiri væru það nú til dags).
Virðulegur í fasi og framúrskarandi
varkár og aðgætinn verkfræðingur.
Hann hafði vafalaust mestu reynslu
af öllum íslenzkum verkfræðingum
á sviði burðarvirkja, hafði að loknu
námi starfað mörg ár í Þýzkalandi
og vfðar, hafði víðtæka reynslu. Ég
þurfti aldrei að óttast þær ákvarð-
anir, sem teknar voru í samráði við
hann, og það var viss hátíðleg ró
Þannig verða jarðskjálftakraftar til: Vegna tregðu húsmassans verð-
ur kraftverkunin ,á húsið í gagnstæða stefnu við hreyfistefnu
jarðskjálftans.
Skipting landsins í jarðskjálftahættusvæði. Svæði 1 er hættuminnst, svæði 3 hættulegast. Borgarfjarðar-
svæðið hefur verið endurmetið og er það nú flokkað sem svæði 3.
Alagsverkun á hús. (a) Lóðrétt álag: Snjóálag, notálag, eiginálag.
(b) Lárétt álag: Vindálag og jarðskjálftaálag.
Lárétt álag er yfirleitt mun hættulegra en hið lóðrétta, þar eð bygg-
ingar hafa mun minna þol gagnvart slíku álagi.
yfir mannmum, sem boðaði traust
og festu. Ég fann það einnig bezt
eftir að staðallinn kom út og við
Ögmundur hófum að kynna hann
og notkun hans, að köld rósemi
Ógmundar eyddi öllum vafa í hug-
um manna. Það var útilokað, að
þessi rökfasti, reyndi verkfræðingur
færi með fleipur. í mörg ár var
Ögmundur prófdómari hjá mér í
burðarþolsfræði við verkfræðideild
HÍ. Þar stóð ævinlega allt heima,
stundvísin upp á sekúndu, ná-
kvæmni í öllu. Slíkir menn eru
orðnir mjög fágætir.
Staðallinn ÍST 13
Við völdum staðlinum númerið
13. Með því vildum við undirstrika
þá þversögn, sem slíkur staðall í
rauninni er. Því spyija má: Er hægt
að „staðla" svo óvissan þátt, sem
jarðskjálftaálag á byggingar? Þessu
verður ekki svarað öðruvísi en að
benda á reynslu annarra þjóða í
þessum efnum. Bandaríkjamenn
hafa um langt skeið notað staðla,
svo og Japanir og Rússar o.fl.
Reynslan er misjöfn, enda vart við
öðru að búast. Þá er enginn vafi á