Seizmické stanice zaznamenávajú každoročne na svete niekoľko stotisíc zemetrasení. Veľká väčšina patrí k neškodným. Stovky z nich sú však dosť silné na to, aby boli citeľné, a približne dve desiatky sa radia medzi veľké. Je nemožné, aby sa človek zemetraseniam celkom vyhol.
V súčasnosti vieme o seizmicky aktívnych oblastiach nepomerne viac ako ľudia v minulosti, ktorí pri výbere svojich sídlisk používali celkom iné kritériá. Okrem znalostí geológie sú však našou výhodou aj technológie. Tie nám dovoľujú stavať budovy odolné proti zemetraseniam. Niekedy aj takým, ktoré boli ešte v nedávnej minulosti pre architektúru fatálne.
Horizontálna sila
Zemetrasenia účinkujú na stavby relatívne jednoducho. Problémom nie je zdanlivé vertikálne poskakovanie vecí, ale ich horizontálne poťahovanie zo strany na stranu. Pri otrasoch sa v krátkych intervaloch šíria všetkými smermi rázové vlny. Stromy dokážu odolať, pretože majú hlbokú koreňovú štruktúru, sú vyvážené zo všetkých strán a drevo je veľmi pevné a ľahké. Ľudské budovy sú stavané tak, aby zvládali vertikálne sily spôsobené ich hmotnosťou a gravitáciou, bežne však nezvládnu bočné sily, ktoré vznikajú pri zemetrasení.
Betón je pevný, ale málo pružný: horizontálne sily, ktoré pri zemetrasení otriasajú budovami zo strany na stranu, ho môžu roztiahnuť a spôsobiť jeho praskanie. Pridaný pružný skelet z armovacej ocele zvyšuje celkovú pevnosť konštrukcie, horizontálny pohyb však dokáže rozkmitať nielen steny a podlahy, ale aj nosníky a výstuže. Základňa sa pohne, ale strecha má tendenciu zostať na mieste. Rozdiel v pohybe medzi spodnou a hornou časťou budov vyvoláva napätie (tzv. strih budovy), praskanie nosného rámu a zrútenie stavby. Mnohokrát hrajú úlohu rozdiely v pevnosti jednotlivých úrovní budovy – napríklad v domoch, ktoré majú dole obchody s veľkými presklenými plochami a na vyšších poschodiach obytné priestory s väčším počtom priečok. Napriek tomu existujú spôsoby, ako nebezpečenstvo aspoň do určitej miery odvrátiť.
Letisko na plošine
Medzi najodolnejšie budovy patrí Medzinárodné letisko Sabihy Gökçenovej v tureckom Istanbule. Neďaleko sa tiahne 1 200-kilometrový Seveoanatolský zlom, na ktorom sa stretávajú Eurázijská a Anatólska litosférická platňa a kde sa odohráva najviac zemetrasení v oblasti. Budova, ktorú navrhla firma Ove Arup, má v základoch 300 izolačných systémov, ktoré dokážu odolať zemetraseniu s momentovým magnitúdom 8,0 Mw (pozri Quark 5/2021). Izolátory dokážu znížiť horizontálne zaťaženie až o 80 %. Stavba bola reakciou na zemetrasenie s magnitúdom 7,4 Mw, pri ktorom v roku 1999 na severozápade Turecka zahynulo 17 000 ľudí a zničených bolo 27 000 budov.
Stavitelia oddelili nosnú konštrukciu od spodnej konštrukcie pomocou pružného trojitého trecieho kyvadla. Celá budova tak vlastne stojí na plošine, ktorá je izolovaná od zeme pod ňou. Projektantom to umožnilo navrhnúť terminál tak, ako keby sa nachádzal na neseizmickom mieste a zahrnúť doň prvky, ako sú napríklad veľké rozpätia, pretože prípadné prudké bočné pohyby pôdy ho takmer neovplyvnia.
Zvolili sme stratégiu seizmickej izolácie, ktorá využíva technológiu pasívnej kontroly vibrácií konštrukcie, pretože je to nákladovo najefektívnejší spôsob, ako dosiahnuť cieľový výkon, uviedol v roku 2010 v britskom architektonickom časopise Architects´ Journal jeden z autorov projektu Atila Zekioglu. Vyvinuli sme systém seizmickej izolácie pomocou trecieho kyvadla, ktoré výrazne znižuje torznú seizmickú odozvu. Izolovaná nosná konštrukcia odoláva bočnému seizmickému zaťaženiu prostredníctvom systému oceľových momentových rámov s tuhými spojmi.
Odolné mrakodrapy
V októbri roku 1989 zasiahlo oblasť San Francisca, kde sa nachádzajú zlomy San Andreas a Hayward, zemetrasenie nazvané Loma Prieta s magnitúdom 6,9 Mw. Zahynulo 63 ľudí a viac ako 3 700 bolo zranených. Vrchol 48-poschodového mrakodrapu Transamerica Pyramid vo výške 260 metrov sa vtedy dlhšie než minútu kýval zo strany na stranu o viac ako 30 cm. Budova však vyviazla bez poškodenia.
Konštrukcia je navrhnutá ako pyramída, ktorej stabilitu dodáva široká základňa. Pod zemou sa jej oceľové a betónové základy vnárajú 15,8 metra do skál a pohybujú sa spolu s horizontálnymi silami zemetrasenia. Zvonka oceľové tyče na každom poschodí budovy spevňujú prefabrikovaný exteriér s kremenným povlakom. Vďaka kombinácii základov s týmto priehradovým systémom, ktorý siaha až po 45. poschodie, je budova odolná proti krútiacim pohybom a umožňuje absorbovať veľké vodorovné základové šmykové sily.
Najvyššia budova sveta, 828 metrov vysoká dubajská veža Burdž Chalífa, je navrhnutá tak, aby odolala zemetraseniu s magnitúdom 7 Mw. Konštrukcia sa skladá z mechanických podlaží, na ktorých výsuvné steny spájajú obvodové stĺpy s vnútorným murivom. Steny z panelov pomáhajú budove udržať si počas pohybu svoj tvar. Šmykové steny, priečne výstuže, nosníky a obvodové stĺpy, ktoré pomáhajú aj pri prenášaní gravitačného zaťaženia, ju spevňujú v priečnom aj otáčavom smere.
R, foto Pixabay
