Great Hanshin earthquake (Cutremurul din Kobe)

Great Hanshin earthquake(Cutremurul din Kobe)

Data: January 17, 1995 (1995-01-17)

Magnitudine: Mw 6.8 (USGS) Mj 7.3 (adjusted from 7.2; JMA scale)

Adancime: 16 km (9.94 mi)

Locatia epicentrului Awaji Island, Japan

Tara afectata: Japonia

Victime: 6,434 morti, in jur de 300,000 oameni ramasi fara adapost

La exact un an dupa cutremurul de la Northridge, Japonia a fost afectata la 17 ianuarie

1995 de cel mai distrugator cutremur de la cel din 1923. Cutremurul a fost foarte asemanator celui de la Northridge, numai daca ar fi sa amintim ca el s-a produs intr-o zona foarte dezvoltata economic si intens populata. In lunga lista a cutremurelor care au afectat Japonia, cutremurul Kobe a fost primul care a cauzat distrugeri importante structurilor metalice considerate moderne. Este cu atat mai interesant de remarcat ca zona a fost reconstruita din temelii in ultimii 50 de ani, datorita distrugerilor din timpul celui de-al doilea razboi mondial.

Cutremurul din Kobe s-a intamplat intr-o marti la ora 05:46, in partea de sud a Japoniei. A avut intensitatea de 7.3 pe scara Richter, si a durat aproximativ 20 de secunde. Centrul cutremurului a fost localizat la 16km sub epicentru, in partea nordica a insulei Awaji, la 20 de km de orasul Kobe.

Aproximativ 6434 de persoane si au pierdut viata, 4600 fiind locuitori ai orasului Kobe. Orasul Kobe a fost cel mai aproape de epicentru si a fost cel mai afectat. A fost cel mai dezatruos cutremur al Japoniei, de la Great Kanto Earthquake din 1923.

In timpul cutremurului, partea de sud a faliei Nojima s-a mutat 1,5m la stanga si 1,2m in jos. Astfel cutremurul a fost simtit la suprafata si a avut epicentrul atat de aproape de Kobe.

Efectele pot fi impartite in efecte primare si secundare. Efectele primare au cuprins prabusirea a 200 000 de cladiri, prabusirea unui km de autostrada si distrugerea a 120 din cele 150 de cheiuri din portul Kobe. Efectele secundare au fost intreruperea electricitatii. Replicile cutremurului au fost in numar de 74 si au durat multe zile in continuare.

Majoritatea deceselor, peste 4000, s-au intamplat in suburbii deoarece majoritatea caselor vechi traditionale, aveau acoperisuri grele, din tigle, care cantareau aproximativ 2 tone, care erau special proiectate pentru a rezista frecventelor taifunuri care afectau orasul Kobe, si care erau sprijinite pe o structura de lemn foarte subtire. Cand structura de lemn a cedat, acoperisul a zdrobit peretii si placa, care nu erau din beton armat, intr-un colaps de tipul „pancake”.

Casele proiectate ulterior, au pereti de beton si acoperisuri mai usoare, pentru a evita acest efect, dar sunt mult mai predispuse la dezastrele provocate de taifunuri. Una din 5 cladiri din zona cea mai afectata, au fost complet distruse sau clasificate drept nelocuibile. Aproximativ 22% din cladirile de birouri din districtul central au fost clasificate ca nefolosibile si mai mult de jumatate din casele de locuit din acea zona n-au mai putut fi locuibile.

Daunele totale au fost mult mai multe decat la cutremurul Northridge din Los Angeles. Diferenta a facut-o si tipul de sol pe care este amplasat orasul Kobe si de tipul de cladiri existente, multe fiind cladiri cu structura metalica.

Daunele aduse la reteaua de transport, mai mari, au fost provocate autostrazilor si in subteran, la metrou. Multa lume din Japonia a crezut ca structura autostrazii va fi sigura in caz de cutremur. Initial, s-a crezut ca autostrada a fost construita neglijent, dar apoi s-a demonstrat ca majoritatea structurilor care au cedat, au fost constructii cu o structura construita corect dupa regulamentul de constructie din anii ’60. Insa, regulamentul din anii 60, fusese deja descoperit ca fiind inadecvat si revizuit de mai multe ori, iar ultima versiune, care a iesit in anul 1981, a fost cea corecta, insa a fost aplicata doar la noile constructii.

REFERAT: Cheile oltetului REFERAT: Marile ansambluri economice si geopolitice ale lumii

In anul 1915 Sano a introdus pentru prima data conceptul de coeficient seismic la calculul constructiilor, fara a preciza valori specifice pentru acest coeficient. Dupa marele cutremur de la Kanto din 1923, a fost impusa prin norma o valoare egala cu 0,10 pentru coeficientul seismic iar inaltimea cladirilor a fost limitata la 30m. Cele mai importante modificari au aparut in 1950 si 1981, odata cu introducerea normei de calcul seismic Building Standard Law, care inlocuia vechea norma de calcul seismic Urban Building Law. In editia din 1950 a normei, valoarea coeficientul seismic era stabilita la 0,20, fiind dubla fata de valoarea prevazuta in 1924. In anul 1954 au fost introduse prevederi referitoare la zonarea seismica si la natura terenului. Intre anii 1972 si 1977 a fost elaborata o noua metoda de calcul seismic care a devenit efectiva in anul 1981. Aceasta prevedea doua nivele de verificare. Primul nivel se referea la cladiri de importanta normala, avand inaltimea mai mica de 30m, in care era verificata doar rezistenta structurii. Cel de-al doilea nivel se referea la cladirile avand intre 31 si 60m si continea prevederi referitoare atat la verificarile de rezistenta cat si de ductilitate.

Zece deschideri din autostrada suspendata Hanshin route 43, in 3 locatii din Kobe, s-au prabusit, blocand un traseu care asigura traficul din Osaka in Kobe. Jumate din stalpii de sustinere ai autostradei au fost distrusi intr-un anume fel, iar autostrada a fost inchisa pana in 1996. 3 poduri mai putin grele, din apropierea autostrazii, au fost avariate, iar autostrada Meishin, a fost putin avariata.

Majoritatea sinelor de tren din regiune au fost avariate. Dupa cutremur, doar 30% din sinele de tren au mai putut fi operationale. Statia Dakai, de pe linia rapida a orasului Kobe, s-a prabusit, provocand prabusirea drumului national care era deasupra ei. Structura de lemn s-a prabusit in interiorul presupusei armaturi solide a betonului din dedesuptul sinelor liniei.

Insulele artificiale din Kobe s-au surpat, datorita lichefierii pamantului, apa care tasnea la suprafata nu venea din mare. Insa, cea mai noua insula artificiala, pe care era amplasat Aeroportul International Kasai, nu a fost afectata semnificativ, deoarece a fost construita dupa ultimele standarde in constructii. Podul Akashi Kaikyo, in constructie in acea perioada, care era in apropierea epicentrului, nu a fost avariat, in schimb a fost prelungit ulterior cu un metru datorita amplasarii de-a lungul faliei active.

Cutremurul s-a dovedit a fi un moment de trezire a autoritatilor japoneze de prevenire a dezastrelor. S-au amplasat blocuri de cauciuc sub poduri, care sa absoarba socul si au reconstruit cladirile care erau predispuse la colaps in caz de cutremur. Ca raspuns la avariile aduse asupra sistemului de transport, si a timpului de raspuns in caz de urgenta, ministerul a construit rute speciale in caz de dezastru si a consolidat drumurile si cladirile din jurul acestora, pentru a le pastra cat mai intacte in cazul unui nou cutremur.

Concluzii:

Otelul este un material utilizat pe scara larga in Japonia, atat pentru cladirile de locuit cat si pentru alte destinatii. Utilizarea lui a cunoscut o crestere semnificativa in special dupa 1950, odata cu introducerea elementelor formate la rece. Un alt pas important l-a constituit introducerea profilelor laminate in anul 1961. Dezvoltarea tehnologiilor de sudare au dus laintroducerea sectiunilor sudate in anul 1969.

In zilele imediat urmatoare cutremurului au fost identificate peste 4500 cladiri metalice afectate, din care peste 1000 erau prabusite sau foarte grav avariate. Cele mai afectate au fost cladirile metalice construite pana in anul 1981.Se poate observa o concentrare a distrugerilor la cladirile proiectate si realizate pana in 1971. Cladirile metalice foloseau diferite sisteme structurale cum ar fi: cadre contravantuite pe o directie, cadre contravantuite pe ambele directii si cadre necontravantuite. Din cele 988 cladiri moderne investigate, 90 erau complet prabusite, 332 prezentau avarii majore, 266 avarii moderate iar 300 avarii minore. Dintre aceste 988 de cladiri, 134 aveau contravantuiri pe o singura directie, 34 aveau contravantuiri pe ambele directii, 432 erau fara contravantuiri. Se poate observa ca peste 70% din cladirile investigate erau cladiri metalice in cadre necontravantuite.

Au fost de asemenea diferente in ce priveste comportarea cladirilor in functie de numarul de nivele. Se putea observa ca avariile cele mai mari s-au inregistrat la cladirile avand intre 2 si 5 nivele. Nu s-au inregistrat prabusiri la cladirile cu peste 7 nivele

S-a inregistrat insa un numar mare de cazuri in care structurile (atat cele metalice cat si cele din beton) desi nu s-au prabusit, au suferit distrugeri complete ale nivelelor de la mijlocul inaltimii, cauzele fiind atat distanta mica fata de epicentrul miscarii cat si discontinuitatile de rigiditate pe verticala.

Stalpii au suferit avarii diferite in functie de sistemul constructiv si de perioada de constructie. Pentru cladirile mai vechi la care stalpii erau realizati fie din elemente formate la rece fie din table subtiri, unul din factorii care au contribuit la aceste avarii a fost coroziunea atmosferica. La stalpii cladirilor mai noi, aceste avarii au constat atat in plastificari, deformari excesive si flambaj local dar si ruperi in materialul de baza. In cazul ansamblului de locuinte Ashiyahama s-au inregistrat distrugeri la un numar de peste 50 de stalpi si contravantuiri. Stalpii folositi aveau sectiune tubulara rectangulara. Ruperile s-au produs atat in materialul de baza cat si in imbinarea de con  tinuitate.

Contravantuirile au fost folosite pe scara larga la constructiile metalice, in special la cele mai vechi. Desi in numeroase situatii cladirile aveau si pereti din zidarie care contribuiau la preluarea sarcinilor orizontale din seism, s-au inregistrat ruperi ale contravantuirilor. Distrugerile suferite de contravantuiri au fost mai pronuntate in cazul utilizarii unor elemente cu sectiuni usoare (corniere, platbenzi, tiranti)

Lipsa peretilor din zidarie sau de beton incastrati in structura metalica a dus la cresterea deformatiilor laterale. Un caz foarte sugestiv este cel al unei cladiri cu 7 nivele avand contravantuirile din platbanda iar ca elemente de inchidere panouri usoare din beton. Din cauza ruperii unora dintre contravantuiri, cladirea a prezentat deplasari remanente de nivel foarte mari. Colapsul a putut fi evitat doar datorita imbinarilor rigla-stalp cu suruburi, desi acestea erau calculate sa preia doar incarcarile gravitationale.

In cazul unor constructii mai noi, contravantuirile erau realizate cu sectiuni mai mari, distrugerile localizandu-se in special la imbinarea cu riglele sau stalpii adiacenti, insa numai in situatiile in care acestea nu au fost alcatuite si dimensionate corespunzator.

Imbinarile au suferit de asemenea avarii insemnate. In multe situatii, imbinarile s-au rupt fara ca elementele imbinate sa sufere plasticizari, ceea ce a facut ca energia disipata in timpul cutremurului sa fie foarte redusa.

Pentru realizarea imbinarii, stalpul este impartit in 3 parti: ramura inferioara, ramura superioara si zona de panou, iar apoi sunt prinse cu sudura cele doua diafragme. Se prind apoi cu sudura cupoanele de rigla de stalpi. Pe santier riglele sunt prinse de ramurile stalpilor cu ajutorul imbinarilor cu suruburi de inalta rezistenta pretensionate. Distrugerile suferite de imbinarile rigla-stalp au fost clasificate in doua categorii. In prima categorie intra ruperile in sudurile de colt dintre stalpi, rigle si panourile de stalpi, suduri realizate in fabrica, ruperi produse in principal din cauza dimensiunilor reduse ale cordoanelor de sudura. Observatiile facute asupra acestor imbinari au scos la iveala ruperea casanta a acestora fara dezvoltarea de plasticizari la nivelul stalpilor sau riglelor. In cea de-a doua categorie intra ruperile sudurilor de adancime. Ruperile au avut un caracter casant si au fost localizate atat in materialul de depozit cat si in zona afectata desudura si in metalul de baza.

Ca urmare a efectelor catastrofale ale cutremurului de la Kobe, au fost demarate ample programe de cercetare. Aceste programe au vizat in principal studiul influentei urmatorilor doi factori:

- reevaluarea si imbunatatirea capacitatii de rotire plastica a imbinarilor sudate

- determinarea capacitatii de rotire plastica necesara

Au fost adoptate diferite masuri privind imbunatatirea comportarii nodurilor rigla-stalp, cum ar fi: indepartarea articulatiei plastice de capatul riglei, imbunatatirea detaliilor de alcatuire si inlocuirea imbinarilor sudate cu imbinari cu suruburi. Una din solutiile de indepartare a articulatiei plastice de capatul riglei o constituie reducerea sectiunii riglei. O solutie asemanatoare a fost studiata si in Japonia insa eforturile s-au indreptat spre imbunatatirea detaliilor de executie si a calitatii sudurii.

In urma observatiilor facute dupa cutremur si a rezultatelor obtinute in cadrul programelor de cercetare descrise anterior, au fost aduse modificari la prevederile de calcul seismic din Japonia. In anul 1997 a aparut ultima versiune a normei japoneze de calcul seismic BCJ 1997, in care mai multe prevederi referitoare la structurile metalice au fost modificate tinand cont de observatiile si concluziile desprinse in urma cutremurului de la Kobe. Cele mai importante modificari se refera la procedeul de calcul pentru elementele tubulare formate la rece, descrierea caracteristicilor necesare ale materialelor si procedee noi de calcul pentru prinderea stalpilor la baza. In anul 2000 a aparut The Building Standard Law of Japan, cu modificari semnificative fata de versiunea precedenta, revizuita in 1998, prin introducerea unor criterii de proiectare bazate pe conceptul de performanta.

BIBLIOGRAFIE:

CONTRIBUTII LA STUDIUL COMPORTARII STRUCTURILOR METALICE IN CADRE MULTIETAJATE CU NODURI SEMI-RIGIDE -Teza de Doctorat-Autor:Ing. Florea DINU http://cemsig.ct.upt.ro/files/teza_dinu.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Great_Hanshin_earthquake