Budapest földrengés- veszélyeztetettsége

Átírás

1 Új utak a földtudományban; Óriásvárosok, december 15. Budapest földrengés- veszélyeztetettsége Győri E., Mónus P., Tóth L., Bus Z., MTA GGKI, Szeizmológiai Főosztály Bevezetés Magyarország szeizmicitása közepes, kisebb károkat okozó földrengések közelítőleg 20 évente, jelentősebb károkat okozó, 5 6 magnitúdójú rengések kb. 50 évente előfordulnak. Az utolsó nagyobb (M=4,9) földrengés 25 éve, 1985-ben, Berhidán keletkezett. Közben a társadalom sebezhetősége a kedvezőtlen adottságú területek beépítésével, az infrastruktúra fejlődésével fokozatosan nő a földrengésekkel szemben. Különösen igaz ez a nagyvárosokra, így Budapestre is. A földrengéseknek ellenálló épületek tervezésével, a megfelelő felkészüléssel a kockázat csökkenthető.

2 A Pannon medence szeizmicitása Szeizmicitás Szeizmicitás Budapest környezetében Szeizmicitás Közepes szeizmicitás: 466 földrengésről tudunk Budapest 50 km-es körzetében 25 rengés okozott károkat (I 0 > 5 ) Legnagyobb földrengés: január 12., Dunaharaszti (ML=5.6, I 0 = 8) A terület aktív jelenleg is. (Gyömrő, december 31., ML=4.1, I 0 = 6)

3 A dunaharaszti földrengés országos intenzitás eloszlása Dunaharaszti földrengés, Szeizmicitás január 12.; M=5.6; I 0 =8 Dunaharaszti földrengés, Épületkárok Dunaharasztiban A földrengés során 3500 épületből 3144 károsodott. A megfelelően elkészített és alapozott épületek csak kisebb károkat szenvedtek. Az épületek nagy részét kitevő vályog és vert falú házak viszont súlyosan megrongálódtak.

4 Károk az Károk epicentrális az epicentrális területen területen Dunaharaszti földrengés, Több helyen a mennyezet leszakadt, a temetőkben a sírkövek ledőltek vagy elfordultak. Dunaharaszti földrengés, Talajfolyósodás előfordulások az epicentrális területen Iszapvulkánok a taksonyi Liget csárda mögötti területen Homokkilövellések nyomai egy eliszaposodott kútnál (Dunaharaszti, Duna u. 2.

5 Károk Budapest belterületén (Simon, 1956; Szeidovitz, 1992) Dunaharaszti földrengés, Több, mint 1200 bejelentés, de a kerületek túlnyomó részében nem haladta meg az 50-et Az épületek kevesebb, mint 1 %-a sérült. A rengés intenzitása sehol nem haladta meg a 8-as intenzitás értéket. A károk É felé haladva, az epicentrumtól távolodva csökkentek. A földrengés Budapesten belül a legnagyobb károkat Soroksáron okozta, míg a közel azonos epicentrális távolságra található Csepelen a jelentések csak kisebb sérülésekről tesznek említést. A budai oldalon átlagosan kisebb károk keletkeztek, az erősebben károsodott területek főleg a pesti oldalon voltak találhatók. Az adatok értékelésénél óvatosan kell eljárni: Nehezen vehető figyelembe az épületek állaga és építési módja. Az adatok hiánya nem okvetlenül a károk, hanem a beépítettség hiányát is jelenthetik. Intenzitás eloszlás Budapest belterületén (Simon, 1956) Dunaharaszti földrengés,

6 Dunaharaszti földrengés, A tapasztalt intenzitások eltérése az adott távolságra számított átlagos intenzitás értéktől Dunaharaszti földrengés, Az átlagosnál erősebben károsodott területek I. 1. Hűvösvölgy Negyedidőszaki üledékekkel feltöltött elnyúlt völgy (Laza üledék + laterális fókuszáló hatás) (Az agglomeráció földtani térképén, MÁFI) 2. Angyalföld Alacsony teherbírású képződmények magas talajvízszinttel. (Budapest építésalkalmassági térképén, MÁFI) 3. Külső Erzsébetváros (A Városliget és a Keleti pályaudvar között) Alacsony teherbírású képződmények magas talajvízszinttel. (Budapest építésalkalmassági térképén, MÁFI)

7 Dunaharaszti földrengés, Az átlagosnál erősebben károsodott területek II. 4. Ferencváros 5. Kispest Nagyobb vastagságú kvarter üledékek és gyenge minőségű épületállomány (A negyedidőszaki képződmények vastagság térképén, FTV, MÁFI, 1977) Földrengés-veszélyeztetettség 50 év, 10 % meghaladási valószínűség (1/475 év gyakoriság) Budapest veszélyeztetettsége kissé magasabb az országos átlagnál. (Tóth et al. 2006)

8 Maximális horizontális gyorsulások (PGA) Budapest környezetében Földrengés-veszélyeztetettség General characterization A veszélyeztetettség mértéke DK felé haladva enyhén nő A PGA értékei 0,11g és 0,13g között változnak. A számított értékek alapkőzetre érvényesek (Eurocode 8: A kőzettípus) A helyi talajviszonyok nagymértékben módosíthatják a gyorsulásokat Földrengés-veszélyeztetettség Mikrozonáció A keletkezett károkat módosító helyi geológiai körülmények: Laza, kis sebességű felszíni üledékek A talaj és a szerkezetek rezonanciafrekvenciájának egybeesése Talajfolyósodás Talajvízszint Mesterséges feltöltések Felszínmozgásra hajlamos területek Felszín alatti laterális inhomogenitások Domborzat ( + Gyenge minőségű épületek ) MIKROZONÁCIÓ: A szeizmikus veszélyeztetettségnek a helyi geológiai viszonyok hatását is magában foglaló, lokális feltérképezése

9 Budapest geomorfológiája és földtani felépítése Mikrozonáció Változatos geológiai felépítés: A Duna jobb és bal partja alapvetően különbözik egymástól. Jobb part: Pilis és a Budaihegység idősebb, triász és miocén képződményei a felszínen. Bal part: nagyrészt a Pesti síkság holocén folyóvízi, keleten a Gödöllői-dombság pleisztocén löszös üledékei borítják. Mikrozonáció Előzmények: Budapest földrengésveszélyeztetettsége Bisztricsány és Szeidovitz (1980) Intenzitásnövekedés megadása a gránithoz, mint alapkőzethez viszonyítva (Medvegyev módszer) Jelenlegi tervezési gyakorlatban inkább a gyorsulások használata került előtérbe Intensity increase on MSK scale 1 degree 2 degree 3 degree

10 Módszer Alkalmazott módszer A módszer a Magyarországon érvényes Eurocode 8 (MSZ EN :2008) földrengésbiztonsági szabványon alapul 5 szabványos és 2 speciális altalaj kategória definiálása a felső 30 m S hullám sebességének átlaga alapján. Minden szabványos kategóriához rendel egy S altalaj tényezőt, amellyel meg kell szorozni az alapkőzetre számított maximális gyorsulást (a gr ) ahhoz, hogy megkapjuk az adott talajtípusra vonatkozó gyorsulást (S*a gr ). ( γ I =1 mellett) A maximális gyorsuláson kívül fontos a spektrum alak figyelembe vétele. Önmagában a csúcsgyorsulás nem elég a várható károk jellemzésére Az Eurocode szabvány altalaj típusai Módszer Altalaj típus Leírás V s,30 (m/s) N SPT (ütés/30cm) c u (kpa) A Olyan kőzet, vagy egyéb képződmény, amelynek legfeljebb 5 m vastagságú lazább fedője van. > 800 B Olyan nagy tömörségű homokból, kavicsból vagy erősen konszolidált agyagból álló szilárd üledék, amely néhányszor 10 m vastag, a mélységgel fokozatosan egyre kedvezőbb mechanikai paraméterekkel jellemezhető > 50 > 250 C Vastag, tömör, közepesen tömör homokból, kavicsból, vagy közepesen szilárd agyagból álló üledék, amelynek vastagsága néhányszor 10 m-től több száz méterig terjedhet D Közepes és laza állapotú kohéziómentes anyagból álló (esetleg néhány gyengén kohéziós réteget tartalmazó) üledék, vagy döntően lágy, illetve közepesen szilárd kohéziós talajokból álló üledékek. < 180 < 15 < 70 E Olyan rétegsor, amely 5-20 m közötti vastagságú C vagy D típusba tartozóhoz hasonló V s sebességgel jellemezhető fedőből és az A kategóriába tartozó feküből áll - S 1 Nagy plaszticitású (PI>40), legalább 10 m vastag réteget tartalmazó, vagy teljesen abból álló nagy víztartalmú üledék < 100 _ S 2 Folyásra hajlamos talajok, agyagok, és bármely a fentiekbe nem sorolható egyéb rétegsor

11 Az EC8 altalaj típusaihoz rendelt talajtényezők és válaszspektrumok I. típusú spektrum Módszer Talaj típusa A B C D E S 1,0 1,2 1,15 1,35 1,4 v S30 térképezés: ELGI (2001-) Talajkategória térkép Zugló (Tildy et al. 2006) Pestszentlőrinc (Tildy et al. 2003) Józsefváros (folyamatban)

12 Talajkategória térkép Talajkategória térkép előállítása az EUROCODE 8 altalaj típusai alapján Hibrid módszer különböző információk felhasználásával: 1. Geológiai információk Budapest és az agglomeráció mérnökgeofizikai térképsorozatai (MÁFI, ) 2. Geofizikai mérésekből nyert adatok ELGI v S30 térképezés (Tildy et al., 2003 ) Súlyejtéses sebességmérések közel 600 pontban (GGKI, ) Szeizmikus mérésekből nyert sebesség adatok (Geomega, 2008) Mikroszeizmikus zajmérések közel 50 pontban 3. Topográfiai gradiensből számított v S30 térkép Mikroszeizmikus zajmérések Talajkategória térkép Mikroszeizmikus zajmérések helyszínei az előzetesen E kategóriásnak ítélt területeken. Rezonanciafrekvenciák meghatározása Nakamura H/V módszerével Kőbánya, Liget tér

13 Talajkategória térkép Budapest topográfiai gradiensekből számított v S30 térképe (Módszer: Allen and Wald, 2009) Alapelv: a lejtőszög korrelációban van a kőzet szilárdságával és így a benne terjedő hullámok sebességével. A topográfiai gradiens számítása 9 ívmásodperces SRTM adatokból történt. Előny: a módszer alkalmas nagyobb területek gyors feltérképezésére. Hátrány: helyenként alul-, míg máshol túlbecsüli a sebességeket (Tétényi-fennsík, ill. a lösszel borított területek) Talajkategória térkép az Eurocode 8 szabvány altalaj típusai alapján A: Triász, eocén, miocén mészkövek, miocén vulkáni képződmények, pleisztocén édesvízi mészkő a Pilis és a Budai-hegység magasan felvő részein, a Tétényi Fennsík és Kőbánya B: Eocén képződmények, Budai Márga, Kiscelli Agyag, oligocénmiocén üledékes képződmények C: Budapest legnagyobb kiterjedésű területei; a holocén és pleisztocén üledékek nagy része D: Nagyon fiatal, iszapos, agyagos üledékek, öntésiszapok, tőzeges talajok az ártereken, patakmedrekben, lefolyástalan, mocsaras területeken E: a Budai hegység, Újpest, Kőbánya, Pesterzsébet és a Csepel-sziget kisebb területei

14 Az egyes altalaj kategóri riákhoz tartozó szorzók és s a megfelelő spektrum alakok Eurocode 8 I. típusú spektrum A talajkategóriákon alapuló, módosított PGA térkép A terület nagy részén a kőzetkibúvások területeit kivéve a gyorsulás nő. Értéke 0.11g és 0.18g között változik. A legnagyobb gyorsulásértékek főként Budapest DK-i részének kedvezőtlen altalajú területein várhatók. A térkép kizárólag a v S30 értékeken alapul, nem vesz figyelembe egyéb módosító tényezőket.

15 A legnagyobb épületkárok Dunaharasztiban Dunaharaszti földrengés, Mérnökgeofizikai szondázások Dunaharaszti belterületén (Fejes és Nemesi, 1993): Egyértelmű kapcsolatot a károsodás mértéke és a földtani felépítés között nem sikerült bizonyítani. Korreláció egyedül a talajvízszint mélységével látható. Legnagyobb épületkárok területei (Szeidovitz, 1992) Átlagos talajvízszint (MÁFI, 2001) Veszélyeztetettséget növelő tényezők I. Magas talajvízszint Ok: Magas pórusvíznyomás szilárdságot csökkentő hatása Szélsőséges esetekben a laza, szemcsés talajok folyósodása Az 5 m-nél kisebb talajvíz mélységek az agglomeráció vízföldtani térképe alapján (MÁFI, 2001)

16 Veszélyeztetettséget növelő tényezők II. Mesterséges feltöltések Felszínmozgásos területek Budapest építésalkalmassági térképe alapján (MÁFI, 1998) Összefoglalás A helyi geológia jelentősen módosítja a földrengések során keletkezett károkat. Budapest helyi talajviszonyok módosító hatását is figyelembe vevő veszélyeztetettség térképét az Eurocode 8 altalaj kategóriáira alapozva, az I. típusú válaszspektrumra megadott talajtényezők felhasználásával készítettük el. Eszerint 1/475 év valószínűségi szinten a felszíni maximális horizontális gyorsulás a területen 0,11g és 0,18g között várható. Az elkészített térkép egy általános képet ad Budapest földrengésveszélyeztetettségéről. Mivel nagyrészt térképi információk felhasználásával készült, helyenként hibákat tartalmazhat. Nem helyettesíti a v S30 értékek pontosabb, mérésekkel történő meghatározását.

17 Köszönöm a figyelmet!