Обхват на данните за сградния фонд, необходими за оценка и картографиране на сеизмичния риск на национално ниво

Прочетена: 193

Доц. д-р инж. Антоанета Канева, НИГГГ – БАН, Департамент „Сеизмично инженерство“

Природните бедствия в сравнение с другите засягат голяма територия от страната (1) и могат да доведат до значителни загуби. В България защитата при бедствия се осъществява на национално, областно и общинско ниво, съгласно Закона за защита при бедствия (ЗЗБ) (2), чрез редица дейности, между които е превенцията с цел намаляване на загубите при бедствия. Картографирането на рисковете от бедствия е част от превенцията. В настоящата работа се дискутират методологични аспекти относно обхвата на данните за оценка на риска от земетресения и по-специално на данните за сградния фонд. Анализът и картографирането на сеизмичния риск обикновено се осъществява на няколко нива в зависимост от изследваната територия и целите. Тези нива до голяма степен съответстват на нивата на защита в ЗЗБ. За големи урбанизирани територии (град, административен район на град) у нас има разработен подход за анализ и картографиране на сеизмичния риск в ГИС (Географска информационна система) платформа в рамките на европейски проект RISK-UE (3). Такъв подход изисква микросеизмично райониране въз основа на подробни сеизмологични, геофизични, геоложки и други данни за въвеждане на основни параметри за всяка сграда поотделно, като застроена площ, етажност, носеща вертикална и хоризонтална строителна система, материал, от който е построена, година на проектиране, техническа документация на обекта, регулярност на сградата, данни за качеството на строителство и поддръжка, настъпили промени, ремонти и др. Този подход не е подходящ за оценка на риска за територията на цяла област или територията на страната, тъй като изисква събиране на огромно количество данни, скъпо е и е нужно много време. Това безспорно е най-трудоемката част от процеса на оценка на сеизмичния риск.

012На национално ниво, когато се обхващат големи територии, подходът за анализ на сеизмичния риск и съответно входните данни са по-обобщени. Тези обикновено се въвеждат в ГИС базираните софтуерни системи за оценка на риска като данни по подразбиране, както например в (4). Обект на настоящата статия е да предложи подход за използване на наличните данни от преброяванията на населението и сградния фонд у нас за целите на картографирането на сеизмичния риск на национално ниво. Предложената оценка на сградния фонд е приложена за картографиране на сеизмичния риск за част от област Благоевград.

Основни фактори, които определят сеизмичния риск

За получаване на реалистична оценка на риска е необходимо да се обърне внимание на всички фактори и зависимости, които определят количественото измерение на щетите и последствията от вероятно земетресение.

В най-общ вид сеизмичният риск се дефинира от следните основни фактори: сеизмичния хазарт (опасност); оценката на елементите, подложени на сеизмична опасност (това е т.нар. изложеност – exposure) и функции на уязвимост и крехкост/зависимости, които описват връзката между сеизмичното въздействие и икономическите и социалните загуби или нивото на повреди/разрушения на изследваните елементи.

В тази статия вниманието е към оценката на елементите сгради, изложени на сеизмични въздействия. Данните за сградния фонд са входни за оценка и картографиране на сеизмичния риск. От тяхното качество зависи крайният резултат.

Класификация на сградния фонд

За определяне на сеизмичния риск оценката на сградния фонд се прави в зависимост от реагирането на изследваните сгради при сеизмични въздействия.
Целта на класифицирането на сградите е целият сграден фонд на страната да бъде в групи, в които сградите са с близко или еднакво поведение по време на земетресение. Например в проект
RISK-UE (5) има 65 типологии. В HAZUS (4) са 36 типологии в зависимост от конструктивната система и етажността на сградата. За административен район „Триадица“ в София бе разработена кондензирана матрица на типологиите със седем конструктивни системи с подразделения в зависимост от периода на построяване, или общо 15 типологии. В проект „Трус“ сградният фонд на Великотърновски окръг бе класифициран в над 100 групи в зависимост от конструктивната система, периода на построяване, основния период на трептене на сградата (6). Целта на настоящата работа е да се оцени сеизмичният риск на национално ниво въз основа на наличните данни от преброяванията на населението и сградния фонд през последните години. Ето защо търсеният подход трябва, от една страна, да ползва ограниченията на информацията, събрана от преброяванията, а от друга – да отговаря на изискванията за минимално необходимите данни за строителните конструкции.

Данни за сградния фонд на НСИ от последните две преброявания в страната

Минимално необходимите данни за оценка на сградния фонд са тип конструктивна система и период на построяване. Такива данни в официалните документи, публикувани от НСИ, има, но не са взаимосвързани. Таблични данни за разпределение на сградите по тип конструктивна система и по период на построяване има само за страната общо (фиг. 1), за градовете (фиг. 2а) и за селата (фиг. 2б) в цялата страна (7). Типовете на конструктивната система са панели, стоманобетон, тухли с бетонна плоча, тухли с гредоред, камък, кирпич, дърво, друг. Периодите на построяване са по десетилетки, като започват от сгради, строени до 1929 г. (преброяване 2001 г.).

Оценка на данните на НСИ за сградния фонд от последните преброявания за целите на сеизмичния риск

Един вариант да получим разпределението на сградния фонд в дадена община за всеки тип конструктивна система по период на построяване, макар и приблизително, е да разпределим броя на сградите във всяка община пропорционално на данните за цялата страна (съгласно данните от фиг. 1).

Приемаме, че основният параметър, който определя поведението на сградата по време на земетресение, е типът на строителната конструкция, а периодът на построяване на сградата е второстепенен.

Друг вариант е да ползваме данните от регионалната статистика за сградния фонд на НСИ за общините (8). Там сградният фонд е класифициран в 4 категории в зависимост от конструкцията – стоманобетонни скелетни, едропанелни, масивни и други, но няма данни за периодите на построяване. Подходът за допълване на минимума липсващи данни, който избрахме за настоящата статия, е следният:

1. За всяка община общият брой сгради се разпределя на сгради в градовете и сгради в селата пропорционално на населението, съответно в градовете и селата.

2. Масивните сгради се разделят на две групи в зависимост от хоризонталната носеща система: с деформируеми подове от стомана или гредоред и с недеформируеми подове от стоманобетон. Това се определя отделно за сградите в градовете и за тези в селата. Разделянето е пропорционално на разпределението на тези типове конструкции за страната (фиг. 2а и фиг. 2б).

3. Разпределяне на сградите от всички типове конструкции по периоди на построяване, отново пропорционално на данните за градовете и за селата съответно.

013Данните от преброяването дават основното разделяне по типология на строителната конструкция. Допълнително само масивните сгради разделяме на зидани с деформируеми подови системи и на зидани с недеформируема подова система.

Това разделяне на сградите по периоди позволява да се определи каква част от общия брой сгради от даден тип конструкция са построени преди въвеждане на технически нормативни документи за проектиране, колко са инженерно проектирани (без натоварване от земетръс), колко са проектирани съгласно Правилника за строителство в земетръсни райони от 1964 г. или този от 1987 г. В изчислението, с което илюстрираме подхода, периодите на построяване не съвпадат точно с периодите на въвеждане на съответните строителни норми, а са използвани периодите от статистическите данни по десетилетки. Избрани са така, че да са най-близко до годината на въвеждане на съответните нормативни документи.

Зиданите конструкции с деформируеми подове (гредоред) са в две групи – до 1929 г. и след 1929 г. Зиданите конструкции с недеформируеми подове (стоманобетонна плоча) са в две групи – до 1959 г. и след 1959 г.

Стоманобетонните скелетни са в 4 групи: до 1939 г., 1940 – 1959 г., 1960 – 1989 г. и след 1989 г. Едропанелните (и със стоманобетонни носещи стени) са 1960 – 1989 г. и след 1989 г.

Сеизмична опасност

За определяне на сеизмичния риск на национално ниво в настоящата работа сеизмичната опасност е представена чрез картата за 475-годишен период на повторяемост (9) (фиг. 3).

Функции на крехкост

Уязвимостта на строителните конструкции се представя или чрез вероятностна матрица на повредите/разрушенията, или чрез функция на крехкост, възприета да се нарича крива на крехкост или крива на уязвимост. В разглеждания пример ще използваме функции на крехкост, които се задават чрез медианната стойност на максималното земно ускорение, при което настъпва определено ниво на повреди и лог. н. стандартно отклонение (табл. 1). Повредите/разрушенията са в 4 степени: леки повреди, умерени, тежки повреди и разрушение. За петте типа конструктивни системи от статистическите преброявания, описани по-горе, използваме функциите на крехкост, разработени за кондензираната матрица на типологиите в (3) или функции с близки параметри. Периодите на построяване за отделните типове конструкции са също в съгласие с методите, разработени в (3).

Функциите на крехкост за зидани конструкции са показани на фиг. 4.

Картографиране на сеизмичния риск за избрани общини

Като пример е направен анализ за четири общини в Благоевградска област – Банско, Разлог, Благоевград и Симитли. За община Банско на фиг. 5 е представено полученото разпределение на сградния фонд по тип конструкция и период на построяване. Общият брой сгради в общината е 4388. Община Банско попада в сеизмични зони с максимално земно ускорение 0,15 g и 0,23 g, съгласно картата за 475-годишния период на повторяемост (9).

На фиг. 6а е показана картата на сеизмичния риск, разработена в ГИС платформа (10), чрез брой разрушени сгради, а на фиг. 6б – чрез процент на разрушени сгради от общия брой сгради в общината при сеизмично въздействие, картата за 475-годишния период на повторяемост (9).

Изводи

В предложената статия е представен подход за използване на данните от последните две преброявания на населението и сградния фонд у нас за оценка и картографиране на сеизмичния риск на национално ниво. Данните се допълват с минимално необходимата информация за сградния фонд въз основа на взаимосвързаните обобщени данни за страната от преброяването през 2001 г.

В използвания пример за оценка нивото на повреди функциите на крехкост/уязвимост за отделните типове конструкции и периоди на построяване са приблизителни и служат само за илюстриране на предложения подход. Необходимо е прецизиране на тези функции с оглед на статистическите данни за типовете конструкции.

Градовете и селата са приети като самостоятелни единици. За получаване на повредените и разрушените сгради картата на сеизмичната опасност се интегрира с уязвимостта на строителните конструкции по типологии и периоди на построяване. Картографирането на сеизмичния риск е в среда на ГИС (10).

ЛИТЕРАТУРА

1. Метаданни на НСИ Crisis1.1, internet
2. Закон за защита при бедствия. Обн. ДВ, бр. 102 от 19.ХII.2006 г., изм. и доп., ДВ, бр. 81 от 20.Х.2015 г.
3. M. Kostov et al. RISK-UE, An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns; Contract: EVK4-CT-2000-00014. WP13: Application to Sofia, CLSMEE, BAS.
4. HAZUS, Earthquake Loss Estimation Methodology, T. manual, NIBS, FEMA, 1997.
5. Z. Milutinovic, G. Trendafilovski, RISK-UE, An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns; Contract: EVK4-CT-2000-00014. WP4: Vulnerability of current buildings, Sept. 2003.
6. Бончева Х., Л. Ценов, А. Канева. Приблизителна оценка на очакваната сеизмична уязвимост на съществуващите сгради. – Строителство, №11, 1985.
7. Преброяване на населението и жилищния фонд през 2001 г., НСИ, София 2002
8. Преброяване на населението и жилищния фонд през 2011 година,Том 2.
9. Жилищен фонд/Книга 1. Жилищни сгради, НСИ., София 2012
10. EN1989-1 БДС EN 1998-1/NA (2012): Еврокод 8: Проектиране на конструкциите за сеизмични въздействия, Национално приложение, 2012.
11. Open source GIS Quantum 2.8.2 www.qgis.org

Сподели в социалните мрежи

Автор на 01.09.2016. Категория Анализи, Новини. Можеш да следиш всички коментари и промени по тази публикации през RSS 2.0. Можете свободно да коментирате тази публикация

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван.