Proč dochází k zemětřesení?
Před miliony let byl na Zemi pouze jeden velký kontinent. Vlivem pohybů v nitru Země se postupně trhal a vznikaly jednotlivé desky, které se od sebe vzdalovaly na tekuté hornině. Tak vznikly naše dnešní kontinenty. Protože je naše planeta, jak známo, kulatá, dříve či později se tyto desky opět setkaly hluboko pod zemí.
Při nárazu tak obrovských vrstev hornin se uvolní takové množství energie a s takovou silou, že účinky lze pocítit až na povrchu Země. Země se třese, často jen několik sekund nebo minut, jenže to stačí napáchat spoušť. V krajině se objevují trhliny a zkáza se nezastavuje ani před celými městy.
Pokud dojde k zemětřesení, určuje se síla otřesu na základě seizmografických záznamů. Existuje k tomu stupnice, která umožňuje událost zařadit. Stanoví se tak hodnota, která se nazývá magnitudo. Skok z jedné hodnoty na další znamená desetinásobné nebo dokonce třicetinásobné zesílení zemětřesení. Takže magnitudo z 8 na 9 odpovídá desetkrát horšímu zemětřesení.
- Magnitudo pod 4,0: zpravidla žádné škody
- Magnitudo nad 5,0: dílem velké škody
- Magnitudo nad 7,0: dalekosáhle ničivé škody ve velkých oblastech
Každý den dochází asi k 1000 menších zemětřesení , které my lidé ale stěží postřehneme. Jinak to vypadá u větších událostí. Máme pro vás asi jeden z nejznámějších příkladů zemětřesení v 21. století.
Zemětřesení na Haiti v roce 2011
V roce 2011 zasáhlo Haiti těžké zemětřesení , které si vyžádalo statisíce životů. Haiti patří k nejchudším oblastem světa a leží přímo na hranici mezi karibskou a severoamerickou deskou. Obě desky obyčejně kloužou svisle vedle sebe, ale jak už to tak bývá, praxe nemusí nutně odpovídat teorii.
Karibská deska se tak sune na východ asi o 20 mm ročně a je přitom stlačována severoamerickou deskou. Odborně se tomuto posunu říká zlom. Celých 40 let zůstával tento úsek nebezpečně v poklidu - jednoznačně varovné znamení. Ostatně již dříve se zde udála přímo historická zemětřesení.
Trvalo to asi minutu a došlo k tomu 13 km pod povrchem Země: Region zasáhlo zemětřesení o síle 7,0 stupňů. Pouhých 25 km od hlavního města. Následovalo dalších devět otřesů. Velké části zástavby jsou zničeny a celé slumy se sesouvají z horských svahů. Asi 316 000 lidí umírá, 310 000 utrpí zranění a téměř 2 miliony z 11 milionů obyvatel zůstává bez střechy nad hlavou. Jak si ale zemětřesení v tak známé seizmické oblasti mohlo vyžádat tolik obětí?
Neexistoval žádný plán prevence pro takový případ. K zemětřesení došlo asi hodinu před setměním a nebyl žádný proud. Nedostatečná infrastruktura a nedostatek léků ve špatně vybavených zdravotnických zařízeních a také nedostatečný zdravotnický systém vedly k násilí a rabování. Tyto okolnosti si vyžádaly další oběti.
Kraj se z toho dodnes ani přes finanční pomoc nevzpamatoval. Korupce, chudoba a násilí zůstávají smrtící směsí, která drží Haiti pevně v hrsti. Jak to mohlo dojít tak daleko a můžeme my jako stavební inženýři zajistit, aby účinky takových zemětřesení byly méně závažné?
Formy zemětřesení
Existují různé formy zemětřesení. Pokud dojde k vulkanické činnosti, dochází vlivem pohybů v nitru Země k otřesům. Například Island se často musí potýkat s tímto typem zemětřesení.
Většina zemětřesení na naší planetě jsou tektonické povahy. Zde se setkávají tektonické desky, stejně jako v případě haitské katastrofy. Uvolnění energie při posunu zemské kůry pod hladinu moře vyvolává také tsunami.
V geologickém podloží je mnoho dutin. Pokud se jedna propadne, může dojít k takzvanému sesuvnému zemětřesení. V letech 2000 a 2009 se něco podobného stalo v Hamburku, kde se zřítily solné dómy, tedy podzemní solné stavby.
Jak udělat budovy odolné proti zemětřesení
Zemětřesení jsou přírodní jevy , kterým prostě nelze zabránit. I při dnešních technologiích funguje předpověď zemětřesení pouze několik sekund před událostí. Dostatek času, v lepším případě, k úniku z budovy do velkého otevřeného prostoru nebo pod rám dveří. Zbývá nám tedy pouze zajistit, aby naše konstrukce byly co možná nejodolnější vůči zemětřesení.
Naštěstí máme v Německu jen několik oblastí, které jsou skutečně ohroženy zemětřesením. Pokud chcete zjistit, do jaké míry je váš region jednou z těchto oblastí, můžete se podívat na náš nástroj pro stanovení geografických oblastí. Pokud se při plánování výstavby zjistí, že by byla možná zemětřesení s určitou silou, věnuje se při výstavbě pozornost takzvané tažnosti. To znamená, že budovy musí být schopny odolat deformacím v důsledku zemětřesení příslušné síly, aniž by došlo k poruše konstrukcí.
Nástroj pro stanovení oblastí zatíženíNapříklad je třeba se vyvarovat měkkých střel, které jsou podepřeny pouze sloupy a téměř ani stěnami. Pouze na podpěrách je pro stavbu příliš vratké, když se půda začne pohybovat. Porušení konstrukce by bylo předem naprogramováno.
Kromě toho by měly být použity co nejdelší podpory , aby smykové síly nebyly příliš vysoké a nevedly v případě nouze ke smykovým lomům. Také skoky v tuhosti, tj. prudké přechody mezi tvarově odlišnými prvky, výrazně zhoršují stabilitu budovy. Dále jsou výhodné kompaktní konstrukce s jasnými hranami a bez rafinovaně zakřivených konstrukcí.
V případě zemětřesení způsobí vibrace rotaci budovy okolo těžiště , tedy obvykle okolo středu půdorysu. V ideálním případě se zde nachází také střed únosnosti konstrukce. Symetrie tak může zachránit budovu. A hlavně: Lepší statiky příliš mnoho než příliš málo! Pokud selže jeden konstrukční prvek, měly by být ostatní schopny ho odpovídajícím způsobem tlumit.
Tolik k plánování. Co jiného může učinit budovu odolnou proti zemětřesení? Zde zavedeme do prostoru pojem " seizmická izolace ". Přitom se budova odpojí od podloží. Jak to funguje? Při pohybu podloží kmitají seizmické podpory a absorbují tyto pohyby. Zemětřesení se nepřenáší nebo se téměř vůbec nepřenáší na budovu nad decouplingem. Existují dokonce tlumiče pro konstrukce.
Závěr: Budova odolná proti zemětřesení
Konstatujeme tedy, že nebezpečí zemětřesení v jednotlivých oblastech naší země lze poměrně dobře klasifikovat díky seizmickým záznamům. To nám umožňuje předvídat, zda a do jaké míry je třeba budova na určitém místě postavit proti zemětřesení. Můžeme alespoň ochránit naše budovy před zničením přírodními zemětřeseními - a tím i životy lidí, kteří se tam nacházejí.
Nezbývá než doufat, že naše technika bude v určitém okamžiku schopna spolehlivě a včas předpovědět zemětřesení , aby se jich v případě nouze dostalo do bezpečí co nejvíce. Programy Dlubal pro statické výpočty pomáhají otestovat a posoudit účinky zemětřesení na plánovaný model budovy. Budovy vypočítané pomocí našeho softwaru tak činíme bezpečnějšími.
Děkujeme za váš zájem o toto důležité téma. Těšíme se na vás u další epizody našeho podcastu - slyšíme se nebo čteme!