Cerinţele induse de cutremure

Trecînd peste definiţia scolastică a cutremurelor de pămînt, să spunem că seismul este unul dintre cei mai de temut „ucigaşi“ dintre fenomenele naturale, iar impactul economic, psihologic şi sociologic este deosebit. E vorba de un fenomen aşteptat, dar care mai mereu ne ia pe nepregătite, cu manifestări dramatice şi urmări severe, greu de analizat numai dintr-un unghi de vedere, necesitînd conclucrarea unui spectru larg de profesiuni – seismologi, ingineri, geologi, arhitecţi, urbanişti, economişti, sociologi etc. Dezbateri ample şi un lung şir de articole ar permite astfel de abordări. Mă voi limita numai la una. Constructorul, inginerul şi, în particular, inginerul proiectant de structuri au o responsabilitate uriaşă în ceea ce priveşte limitarea efectelor dezastrelor naturale.

Intensitatea unui cutremur nu poate fi apreciată suficient de sugestiv doar prin magnitudine (energia degajată în focar), ea depinde de foarte mulţi factori (distanţă epicentrală, adîncimea hipocentrului, acceleraţia terenului, perioada mişcării, tipul de sol pe care este fundată construcţia etc.). Trebuie spus că, în Bucureşti, de exemplu, pe o axă aproximativă N-S, valorile înregistrate sînt de la dublu la simplu. La Mexico City, acelaşi cutremur produs la mare distanţă a fost înregistrat de cinci ori mai puternic pe un amplasament aflat la numai 8 km faţă de un altul. Oarecum paradoxal pentru neiniţiaţi, scara Mercalli, deşi una profund subiectivă (se referă la aprecierea efectului pe care un cutremur îl are asupra oamenilor sau construcţiilor), este mult mai relevantă, pentru că ea zugrăveşte sugestiv efectul.

Mai trebuie amintit că nici un cutremur nu seamănă cu altul. Numai unul din cîteva sute de cutremure are efecte notabile asupra Bucureştiului. La fel, se poate remarca că în Bucureştiul aflat sub influenţa cutremurului vrîncean, construcţiile de înălţime medie (8-15 etaje) sînt cele mai expuse, acesta fiind de alt tip decît cel bănăţean sau californian, de exemplu, unde sînt afectate construcţiile joase. Pe de altă parte, cutremurul vrîncean afectează o arie largă, nu numai Bucureştiul. Celelalte două surse amintite mai sus au repercusiuni asupra unei zone restrînse, chiar dacă una înseamnă pierderile care pot apărea în zona rurală din sudul Banatului, iar altele pot fi urmările dacă seismul se produce în Los Angeles.

Cît de bune sînt construcţiile pe care le facem, cît de eficace sînt ele în limitarea consecinţelor? Şi aici depindem de mulţi factori – soluţii structurale, materiale, tehnologii, putere economică, decizie politică (!) etc.

Poate cea mai importantă lege structurală spune că întotdeauna capacitatea trebuie să fie mai mare decît cerinţa. Astfel, o forţă capabilă trebuie să fie mai mare decît o forţă necesară (cerută). Deformaţia capabilă a unui element structural sau a unei structuri trebuie să fie mai mare decît cerinţa de deplasare indusă de cutremur (de vînt, de temperatură etc.). Secţiunea unui element structural va fi întotdeauna mai mare decît o cere acţiunea. Comparaţia se menţine şi pe alt tărîm: capacitatea unei comunităţi sau a unei ţări este suficientă pentru a reacţiona împotriva cerinţelor induse de cutremur?

În proiectare: performanţe şi consecinţe

Trebuie să avem în vedere un lucru, greu de acceptat: întotdeauna, măcar şi statistic, este posibil să apară un cutremur superior ca intensitate celui considerat de noi în proiectare. Un alt aspect greu de admis pentru omul obişnuit: măiestria inginerului structurist este aceea de a limita avariile şi de a le dirija către zone mai puţin esenţiale pentru integritatea de ansamblu a structurii. Altfel spus (inginerii ştiu asta!) o construcţie este proiectată să se comporte fără avarii în timpul seismelor moderate (starea limită de exploatare normală), dar este posibilă avarierea în timpul cutremurelor foarte puternice (starea limită ultimă). Cu cît o construcţie este mai importantă (şi proiectată în consecinţă), ea se va avaria mai puţin sau mai tîrziu – la un cutremur de aceeaşi intensitate, în aceleaşi condiţii, o construcţie mai puţin importantă se va avaria mai mult decît una dintr-o clasă superioară. La ambele este garantată siguranţa vieţii, numai că un spital de urgenţă va trebui să lucreze în condiţii optime indiferent de eveniment, în timp ce la o locuinţă obişnuită nu e nici o tragedie dacă se sparge o ţeavă sau o grindă se va fisura semnificativ (construcţia a traversat cutremurul fără colaps, ea însă va fi reparată şi abia apoi redată funcţionării). În termeni economici, cu cît o construcţie e mai importantă, cu atît ea va costa mai mult. Pe de altă parte, costurile de reparare după producerea unui eveniment major vor fi semnificativ mai mici. Nu e însă valabil şi corolarul, adică nu întotdeauna o construcţie mai scumpă va fi şi mai rezistentă!

Cele de mai sus redau în mod simplist actuala filozofie de proiectare – proiectarea seismică bazată pe performanţă. Noua direcţie însă va fi proiectarea seismică bazată pe consecinţe.

Cîte construcţii importante avem capacitatea să facem? Aici este decisivă puterea economică a unei ţări. Avem voinţa să facem construcţii cît mai durabile sau ne asumăm riscul unor pierderi mai mari? Avem priceperea să o facem? Aici depindem de mulţi factori (stadiul tehnologic, cercetarea, învăţămîntul care pregăteşte specialişti, conştiinţa muncii, calificarea, controlul calităţii etc.).

În principiu, trebuie spus că, într-un anumit sens, sîntem pregătiţi. Există o practică de proiectare, dobîndită de-a lungul mai multor zeci de ani şi transmisă din generaţie în generaţie, practică pe care multe alte ţări nu o au. Am avut, cu scurte intervale de pauză, coduri de proiectare dintre cele mai moderne. Chiar acum se fac eforturi importante pentru alinierea codurilor noastre cu cele europene (în general, Eurocodurile sînt mai severe, chiar dacă mulţi dintre europeni nu se confruntă cu implicaţiile zonelor seismice; avem într-adevăr forţa economică să ne aliniem?). Pe de altă parte, astăzi, tehnologia se importă uşor. Calitatea structurilor a crescut în ultimii 10-15 ani, autorităţile se implică mai serios. Probleme se găsesc, însă, în alte zone: conştiinţa muncii, de exemplu, dar şi cercetarea şi învăţămîntul, tot mai şubrede parcă, iar definitorie este puterea economică.

Posibile pierderi…

Cum vom face faţă unui cutremur devastator? Depinde de cît de mari sînt pierderile pe care sîntem gata să le acceptăm. Răspunsul este diferit, în funcţie de zonă. Fără a ignora unele oraşe din „zona de foc“, testul sever va fi în cazul Bucureştiului. În 1977, aici au murit aproximativ 1400 de oameni (1574 în toată ţara) şi tot aici s-au înregistrat aproape 70% din totalul pierderilor materiale. De subliniat şi că atunci foarte puţine construcţii noi au căzut. La fel, puţine construcţii de mică înălţime au cedat.

Personal, sînt de un optimism moderat, chiar dacă există scenarii care estimează peste 10.000 de morţi (cred că numărul va fi mult mai mic). Mai întîi de toate, pentru că noile concluzii ale seismologilor estimează că un seism cu adevărat devastator nu se va produce în următorii 60 de ani (seisme severe, da). Apoi, pentru că în cazul noilor investiţii de dimensiuni considerabile sînt implicate forţe serioase, calificate. Aici aproape că exclud posibilitatea prăbuşirii. Problemele legate de calitate se găsesc în primul rînd la construcţiile mai mici, acolo unde sînt implicaţi oameni de o calitate mai scăzută, unde nici controlul nu mai ajunge, unde nu sînt disponibile forţe şi tehnologii serioase, iar uneori calitatea investitorilor e îndoielnică. Din fericire, construcţiile de mică înălţime nu vor fi primele vizate şi, din acest motiv, largi zone rezidenţiale, realizate uneori discutabil, nu se vor confrunta cu colapsuri. Între construcţiile noi, un serios pericol poate fi în cazul celor de înălţime moderată (6-10 etaje), realizate în investiţii singulare, de amploare redusă, acolo unde modul de construire a fost discutabil (atenţie la prospera zonă de nord!).

Nu sînt însă la fel de optimist în ceea ce priveşte pierderile materiale. Nu din colapsul structurilor provin pierderile majore, ci din avarierea elementelor nestructurale (atenţie la noile faţade!). Dintr-un anumit punct de vedere, multe dintre construcţiile noi sînt mai puţin durabile decît cele din trecut (nu şi mai puţin rezistente), pentru simplul motiv că nu am fost suficient de instruiţi să lucrăm cu materialele noi, iar marea parte a meseriaşilor provin din vechile industrii (apropo, unde sînt şcolile de meserii?).

Ce se va întîmpla cu clădirile vechi? Aici e aici. Se ştie că există, în Bucureşti, un număr de cîteva zeci (statistic, sînt sute) de construcţii, de peste patru etaje, realizate înainte de 1940, care au o rezistenţă precară pentru că au fost făcute într-o perioadă cînd nu exista nici un concept seismic şi au fost însemnate cu celebra bulină roşie. S-a dorit mult, s-au făcut eforturi, dar s-a realizat puţin pentru ele, în realitate, fie pentru că nu a existat o adevărată putere economică (cu sprijinul Băncii Mondiale, multe eforturi s-au concentrat pe clădirile publice – spitale, şcoli, muzee), fie pentru că nu au mai prezentat interes, excepţie făcînd terenul.

Dincolo de studii, de cercetări şi teorii stufoase, există o ştiinţă a construirii care s-a dobîndit din experienţele nefaste ale trecutului. Am reuşit să facem construcţii din ce în ce mai bine, pe măsură ce ne-am confruntat şi am învăţat din dezastre. Aşa cum medicii au învăţat mai multe din cazuistica pierderilor, şi nu în urma vindecărilor, „paradoxul ingineriei structurale constă în faptul că inginerii pot învăţa mai multe din greşeli decît din succese“ (Petroski, 1985).

Dragoş Marcu este inginer proiectant de structuri pentru construcţii, lector la Universitatea de Arhitectură şi Urbanism „Ion Mincu“ din Bucureşti şi vicepreşedinte al Asociaţiei Inginerilor Constructori Proiectanţi de Structuri din România.