Normativ GT 055/2004

Dintre hazardurile naturale, hazardul seismic are efectele cele mai dezastruoase. Cutremurul din 4 martie 1977, cel mai devastator din secolul 20, a avut un impact de durată, resimțit pe parcursul mai multor ani. Dintre zonele seismogene ale României, zona Vrancea are un rol predominant, eliberând în medie, pe secol, peste 95% din energia seismică totală. Activitatea zonei vrâncene, manifestată prin producerea frecventă a unor cutremure puternice (M_GR ≥ 6), oferă posibilități de cercetare și de cunoaștere remarcabile.

În România s-au obținut înregistrări accelerografice în timpul mai multor cutremure vrâncene puternice cu magnitudini M_GR ≥ 6.: 1977.03.04 (M_GR = 7.2), 1986.08.30 (M_GR = 7.0), 1990.05.30 (M_GR = 6.7), 1990.05.31 (M_GR = 6.1). Înregistrările seismice obținute constituie un valoros tezaur de informație, oferind date cu privire la specificul mișcării terenului și a comportării structurilor instrumentate seismic în timpul unor cutremure semnificative.

Situația actuală în Romania este sintetizată, în primul rând, de nivelul prevederilor din baza normativă a proiectării antiseismice a construcțiilor. În prezent există o macrozonare a teritoriului în raport cu doi parametri. Accelerațiile de referință sunt fixe (pentru o singură perioadă de revenire), de asemenea perioadele de colț sunt specificate fără a se considera dependența acestora de magnitudine). Este necesară o îmbunătățire a acestor reglementări în vederea unei reflectări mai realiste în norme a condițiilor seismice din țara noastră.

Primele date accelerografice obținute de INCERC sunt înregistrările din 1977.03.04: o înregistrare la nivelul terenului la sediul INCERC - București și o înregistrare la ultimul etaj al blocului E5 din București - Balta Albă.

Datele instrumentale considerate în prezentul Ghid au fost obținute prin intermediul unor accelerografe analogice, tip SMA-1 și SMAC. Informația seismică primară a fost digitizată și prelucrată standard (corecții și filtrări), obținându-se rezultate de utilitate inginerească directă:

1. înregistrări numerice de tipul istoriilor în timp (accelerograme, vitezograme, seismograme de deplasări);

2. spectre de răspuns seismic, pentru accelerații absolute, viteze relative, pseudoviteze relative, deplasări relative etc.;

3. spectre Fourier complexe, spectre Fourier de amplitudine, etc. rezultate ale unor transformări Fourier numerice;

Înregistrările răspunsului unor construcții instrumentate seismic în timpul unor cutremure puternice reprezintă una din cele mai valoroase surse de date privind comportarea construcțiilor la acțiunea dinamică generată de mișcarea terenului din amplasament.

Aceste înregistrări oferă posibilitatea perfecționării normelor și codurilor de proiectare antiseismică. Observațiile, rezultatele și concluziile extrase din studiile de caz privind comportarea unor structuri instrumentate seismic pot fi utilizate în dezvoltarea unor metodologii moderne de analiză si reabilitare a construcțiilor existente bazate pe criterii de performanță.

Există numeroase aplicații în care se utilizează înregistrări seismice structurale: - validarea și îmbunătățirea modelelor dinamice care descriu comportarea construcțiilor expuse acțiunilor dinamice generate de mișcări seismice puternice ale terenului din amplasament prin compararea răspunsului calculat pe baza codurilor de proiectare cu răspunsul seismic măsurat pe construcții la scară naturală; - identificarea unor caracteristici dinamice structurale și estimarea parametrilor modali (perioade proprii, amortizări, vectori proprii, factori de participare); - studiul unor fenomene de interacțiune (teren-structură; structura suport-componente nestructurale și echipamente); - monitorizarea și diagnoza stării construcțiilor existente pe baza detecției avariilor/degradărilor și corelarea acestora cu comportarea inelastică structurală; - fundamentarea și adoptarea unor decizii raționale privind soluțiile de intervenție și evaluarea eficienței unor lucrări de reabilitare a construcțiilor afectate de cutremure; - dezvoltarea unor noi generații de echipamente și tehnici de instrumentare/încercare dinamică a construcțiilor.

Disponibilitatea unui set de înregistrări simultane pe trei direcții ortogonale ale mișcărilor în puncte situate la diferite niveluri ale construcției, permite identificarea unor proprietăți dinamice structurale condiționate de caracteristicile acțiunii seismice.

Analiza răspunsului înregistrat evidențiază diferențe clare între proprietățile dinamice structurale asociate unor nivele severe ale acțiunii seismice și proprietățile dinamice corespunzătoare unor excitații seismice cu intensități reduse. Proprietățile dinamice structurale asociate diferitelor nivele de solicitare sunt relevante pentru calculul si proiectarea antiseismică. Înregistrările cu diverse amplitudini: reduse (corespunzătoare agitației microseismice), medii (pentru cutremure moderate) și mari (pentru cutremure puternice), sunt esențiale pentru identificarea surselor de neliniaritate, a nivelelor de amplitudini asociate răspunsului liniar/neliniar și a cuantificării efectelor neliniare asupra parametrilor structurali.

Numeroase înregistrări seismice au fost obținute pe construcții instrumentate de INCERC în timpul cutremurelor Vrâncene subcrustale din 4 martie 1977, 30 august 1986, 30 mai 1990 si 31 mai 1990. Existența înregistrărilor discretizate în timp și corectate uniform printr-o procedură standard de prelucrare impune constituirea unei bănci de date.

Scopul reglementării este elaborarea unui ghid dedicat constituirii, întreținerii și utilizării unei bănci de date care cuprinde, pe linga înregistrările structurale din rețeaua națională INCERC, atât principalii parametri seismici asociați înregistrărilor, cât și informații privind caracteristicile construcțiilor instrumentate și condițiile seismice de amplasament.

Ghidul se adresează utilizatorilor potențiali reprezentați de specialiști din cercetare și proiectare.

Inițiată în anul 1969, când a fost achiziționat primul aparat de înregistrare automată a cutremurelor puternice, rețeaua seismografică INCERC include, în prezent, 71 accelerografe SMA-1 (61 amplasate la nivelul solului, 10 montate la partea superioară a construcțiilor (etajele 4 - 11, etajele ultime ale construcțiilor respective)). Stațiile componente ale rețelei accelerografice INCERC sunt amplasate în 47 localități, acoperind practic zonele cu seismicitate ridicată ale țării.

Accelerografele din rețeaua INCERC furnizează înregistrări pe peliculă fotografică. În timpul ultimelor cutremure puternice (cu magnitudine peste 6) s-au obținut 138 înregistrari fotografice utilizabile, înregistrări care au fost digitizate și prelucrate (2 înregistrări în 1977, 42 înregistrări în 1986 și 94 înregistrări în 1990).

Digitizările înregistrărilor accelerografice au fost efectuate în mai multe etape succesive cu mijloace și proceduri diferite. O primă digitizare, pentru înregistrarea București - INCERC din 1977, a fost efectuată la INCERC cu ajutorul unei lupe gradate. Ulterior s-au efectuat digitizări în țară și străinătate (în Japonia si SUA, pentru înregistrarea din stația INCERC din anul 1977). De asemenea, prelucrările numerice au fost efectuate în mai multe etape.

Începând cu anul 1995, când a fost achiziționat un pachet modern de programe, elaborat de firma Kinemetrics (SUA), digitizările și prelucrările au fost realizate cu acest instrument software standard la nivel internațional. Pentru prelucrările suplimentare au fost utilizate programe elaborate în INCERC și UTCB.

Din înregistrările la nivelul terenului (fiecare conținând câte 3 componente: 2 orizontale și 1 verticală) s-au calculat, pe lângă spectrele de răspuns (pentru fracțiunile din amortizarea critică n=0.00, 0.02, 0.05, 0.10, 0.20) și parametri cinematici determinați din prelucrarea informației instrumentale: accelerație "efectivă" de vârf, EPA (m/s²), viteza "efectivă" de vârf, EPV (m/s) și perioada de colț Tc (s); pentru aceste prelucrări s-au obținut și rezultate grafice de calitate (pentru istoriile în timp ale accelerației, vitezei și deplasării, pentru spectre de răspuns în scara normală și în scară dublu logaritmică).

Pentru numele fișierelor (NUME.EXT) s-au adoptat următoarele codificări:

- primele două caractere sunt două cifre care desemnează anul evenimentului seismic înregistrat (astfel: 77 pentru 1977, 86 pentru 1986 și 90 pentru 1990); - al 3 - lea caracter indică numărul cutremurului puternic înregistrat în anul respectiv; - caracterele 4 – 6 sunt litere care reprezintă codul localității de amplasare a stației seismice (ALX pentru Alexandria, FTS pentru Fetești, dar și INC pentru INCERC, DRS pentru Drumul Sării, etc.); - caracterul al 7-lea este o cifră care indică numărul stației în cadrul localității; - caracterul al 8-lea este o cifră care indică al câtelea aparat a furnizat înregistrarea respectivă: 1 desemnând aparatul montat la partea inferioară a unei construcții (subsol, parter), 2 desemnând aparatul montat la partea superioară a construcției.

- TIF pentru imaginea scanată; - FLM pentru imaginea vectorizată a traselor; - V1 pentru accelerogramele necorectate; - V2 pentru accelerogramele corectate, vitezograme și deplasograme; - V3 pentru spectrele de răspuns; - PLT pentru editarea grafică cu software-ul Kinemetrics.

Stațiile seismice din componența rețelei seismice INCERC au fost clasificate, după destinația rezultatelor înregistrărilor, astfel:

- stații montate numai la partea inferioară a construcției, care furnizează în general o informație mai puțin utilizabilă în ingineria de structuri, dar aceste înregistrări ale unor evenimente seismice succesive oferă indicații cu privire la unele caracteristici de amplasament; - stații montate numai la partea superioară a construcției, care furnizează informație utilizabilă în specificarea condițiilor seismice pentru echipamente, instalații, etc. montate la nivelul respectiv al construcției, dar furnizează informații și asupra istoriei în timp a accelerațiilor, vitezelor și deplasărilor reale, răspuns înregistrat in timpul evenimentului seismic; - stații amplasate în clădiri instrumentate seismic, având 2 accelerografe situate la baza construcției și la ultimul nivel al acesteia.

Accelerografele au fost instalate, la nivelurile menționate pentru fiecare tip de stație, în locuri accesibile și sigure. De regulă, în clădirile instrumentate, accelerografele nu au putut fi instalate în lungul unei axe principale, de relativă simetrie dinamică a structurii, ci la distanțe mai mici sau mai mari de această axă, în funcție de condițiile specifice, ceea ce impune o anumită atenție în utilizarea înregistrărilor.

Prin instrumentarea seismică a clădirilor se urmărește înregistrarea mișcărilor seismice potențial distructive în stații permanente amplasate în construcții reprezentative.

Datele instrumentale obținute sunt extrem de utile atât pentru inginerii proiectanți ai sistemelor structurale cât și pentru cercetătorii care își desfășoară activitatea în domeniul ingineriei seismice și seismologiei inginerești, din institute de cercetare și universități tehnice. Rezultatele obținute în urma procesării înregistrărilor structurale contribuie la elucidarea comportării dinamice reale a clădirilor în timpul cutremurelor puternice.

Se prezintă in continuare hărțile cu stațiile seismice INCERC care au furnizat înregistrări la cutremurele Vrâncene din 1977, 1986 și 1990 în clădiri instrumentate seismic.

ROMÂNIA: Stațiile seismice amplasate pe clădiri instrumentate seismic, care au furnizat înregistrări la cel puțin unul din cutremurele vrâncene din 1977, 1986 și 1990

[Harta României cu localizarea stațiilor seismice INCERC]

Tabelul stațiilor:

BUCUREȘTI Stațiile seismice amplasate pe clădiri instrumentate seismic, care au furnizat înregistrări la cel puțin unul din cutremurele vrâncene din 1977, 1986 și 1990

În banca de date specifică înregistrărilor pe clădiri s-au inclus fișierele cu extensiile .V2 și .V3, care conțin valorile numerice ale istoriilor în timp ale accelerațiilor, vitezelor și deplasărilor, respectiv spectrele de răspuns (pentru 5 valori ale fracțiunii din amortizarea critică) și spectrele Fourier, în format compatibil Kinemetrics.

Pentru înregistrările obținute în clădiri instrumentate seismic (la nivelul inferior sau la nivelul superior), spectrele de răspuns reprezintă spectre de acțiune (spectre de nivel sau spectre de etaj) pentru echipamente, instalații, etc. amplasate la acel nivel al structurii. Trebuie subliniat faptul că aceste spectre nu reprezintă spectre de proiectare.

Reprezentările grafice sunt conținute în fișierele nume.avdl.gif, nume.avdt.gif, nume.avdv.gif pentru accelerațiile, vitezele și deplasările componentei l, componentei t și respectiv componentei verticale v. De asemenea, reprezentările grafice corespunzătoare spectrelor de răspuns și Fourier sunt conținute în fișierele nume.spel.gif, etc.

În fișierul Excel SM INCERC clad (Strong Motion INCERC clădiri instrumentate) sunt create 4 tabele: - tabelul Earthq conține informațiile referitoare la cele 4 cutremure puternice înregistrate de rețeaua seismică INCERC, - tabelul Station conține informațiile referitoare la cele 24 stații care au furnizat cel puțin o înregistrare la unul din cele 4 cutremure puternice, - tabelul Record conține informațiile referitoare la cele 71 înregistrări obținute în clădiri, fiecare înregistrare având 3 componente (2 orizontale, 1 verticală), - Tabelul Component conține informațiile referitoare la cele 213 componente ale înregistrărilor obținute în clădirile instrumentate.

Se prezintă semnificația coloanelor din care sunt alcătuite tabelele bazei de date SM INCERC clad.

Tabelul SM INCERC clad. Earthq. este alcătuit din următoarele coloane: Earthq. Code: cutremurul vrâncean cu magnitudinea Gutenberg – Richter; Lat. N: latitudinea nordică a epicentrului cutremurului; Long. E: longitudinea estică a epicentrului cutremurului; Code Earthq.: caracterele 1-3 din numele fișierelor; h (km): adâncimea focarului; Date: data producerii cutremurului; Poz înreg Tara: fișierelor grafice ce conțin hărțile cu amplasarea stațiilor ce au înregistrat respectivul cutremur în România; Poze înreg Buc.: fișierelor grafice ce conțin hărțile cu amplasarea stațiilor ce au înregistrat respectivul cutremur în București; foto clăd: fișier grafic ce conține fotografia clădirii; foto ap. jos: fotografia accelerografului amplasat la nivelul inferior al construcției; foto ap. sus: fotografia accelerografului amplasat la nivelul superior al construcției.

Tabelul SM INCERC clad. Station este alcătuit din următoarele coloane: Station: numele stației seismice; Address: adresa stației seismice; Latitude N: latitudinea stației seismice (în grade); Longitude E: longitudinea stației seismice (în grade); Code Station: caracterele 4-7 din numele fișierelor; Code record niv. teren: caracterele 4-8 din numele fișierelor; Cod record ultim nivel: caracterele 4-8 din numele fișierelor; Building Height: regimul de înălțime al construcției; Position: amplasarea accelerografelor (accelerografului) în clădire: înregistrări obținute la respectivul cutremur: 4 Martie 1977 30 Aug. 1986 30 Mai. 1990 31 Mai. 1990; foto clăd: fișier grafic ce conține fotografia clădirii; foto ap.jos: fotografia accelerografului amplasat la nivelul inferior al construcției; foto ap. sus: fotografia accelerografului amplasat la nivelul superior al construcției.

Tabelul SM INCERC clad.record este alcătuit din următoarele coloane: Station: numele stației seismice; Code Earthq.: caracterele 1-3 din numele fișierelor; Code Station: caracterele 4-7 din numele fișierelor; Code record: caracterul 8 din numele fișierelor; Orientare l: orientarea direcției longitudinală a accelerografului (componenta l); acc.max: accelerația maximă (cm/s²); vel. max.: viteza maximă (cm/s); dis. max.: deplasarea maximă (cm); Orientarea t: orientarea direcției transversală a accelerografului (componenta t); Direcția v: componenta verticală a înregistrării (componenta V).

Tabelul SM INCERC clad. component este alcătuit din următoarele coloane: Station: numele stației seismice; Code Earthq.: caracterele 1-3 din numele fișierelor; Code Station: caracterele 4-7 din numele fișierelor; Code record: caracterul 8 din numele fișierelor; Code axis: orientarea componentei respective a înregistrării (V pentru vertical, celelalte sunt orientări în plan orizontal); acc.max: accelerația maximă (cm/s²); vel.max.: viteza maximă (cm/s); dis.max.: deplasarea maximă (cm); time histories: fișierul grafic ce conține istoria în timp a accelerației, vitezei și deplasării componentei respective a înregistrării; spectra: fișierul grafic ce conține spectrele de răspuns pentru 5 valori ale fracțiunii din amortizarea critică, în reprezentare trilogaritmică.

Fișierul SM INCERC clad permite ordonarea în tabele funcție de mai mulți (cel mult 3 deodată) parametrii.

S-a creat baza de date SMDB INCERC clad (Strong Motion Data Base INCERC clădiri instrumentate) utilizând MS Access. Tabelele în baza de date au fost importate din fișierul excel SM INCERC clad.

Atât în fișierul excel SM INCERC clad cât și în baza de date SMDB INCERC clad se pot vizualiza fișierele .gif si .jpeg conținând reprezentările grafice.

4. ÎNTREȚINEREA ȘI UTILIZAREA BĂNCII DE DATE SMDB INCERC clad

Întreținerea băncii de date SMDB INCERC clad (fișierul excel SM INCERC clad și baza de date SMDB INCERC clad) și completarea acesteia cu noi înregistrări ce se vor obține la viitoarele cutremure vrâncene vor fi asigurate de către elaborator.

Potențialii utilizatori ai băncii de date SMDB INCERC clad, pentru obținerea acesteia pe suport magnetic (CD-ROM), se vor adresa elaboratorului.

Condițiile Hardware minime pentru exploatarea bazei de date cuprinzând înregistrările cutremurelor puternice din anii 1977, 1986 si 1990, obținute pe clădiri instrumentate seismic, în rețeaua seismică națională INCERC sunt: P.C. Pentium II / 233 MHz; 32 MB RAM; 5 GB HDD; CD ROM.

Condițiile Software minime pentru exploatarea bazei de date sunt: MS WINDOWS 98; MS Office 2000.

Pentru exploatarea bazei de date SMDB INCERC clad este suficientă cunoașterea la nivel elementar a tehnicilor de bază ale lucrului cu Microsoft Access 2000.

Se prezintă tabelele bazei de date SMDB INCERC clad.

SM INCERC clad Earthq.

SM INCERC clad Station

SM INCERC clad Record

[Tabelele continuă cu înregistrări pentru stațiile din 1990 - 901 și 902, pagina 41-42]

SM INCERC clad Component

[Tabelul Component listează cele 213 componente ale înregistrărilor structurale, cu coloanele: No., Station, Code Earthq., Code Station, Code record, Code axis, acc.max, vel.max, dis.max, time histories, spectra]

Rânduri selectate (exemplu):