Reng a föld!

Magyarországon mindmáig nem született érvényes földrengési szabvány. Egyetlen kivételtől – a Paksi Atomerőműtől – eltekintve az épületeket általában nem méretezték e természeti katasztrófára. Évtizedekig az volt a hivatalos álláspont, hogy hazánkban nincs földrengés veszély; ezért a kutatásokat is inkább akadályozták, semmint segítették. Hazánkban legutóbb az elmúlt vasárnap volt földrengés. Veszprém környékén, a Mercalli- skála szerinti 3-4 erősségű.

 

Ma a Műegyetemen két kísérletsorozat folyik párhuzamosan, amelyek témavezetője Csák Béla, a szilárdságtan tanszék docense. Az egyik egy OTKA-pályázat keretében folyó épület-dinamikai kutatás, a másik a paksi atomerőmű irányítórendszerének földrengés elleni védelmét szolgálja.

Paksot a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség 2001-ig kötelezte arra, hogy dokumentálja a földrengés-biztonsági előírásokhoz is igazodó védelmi rendszerét. Az atomerőművet építésekor az MSK ’67 intenzitási skála szerint 5-ös fokozatú földrengésre tervezték. A reaktorok biztonságára vonatkozó előírások manapság folyamatosan szigorodnak világszerte. Habár nálunk ritkák a földrengések, nem szabad elfelejteni, hogy az ország területén több tektonikus törésvonal található, és nyugalmi helyzetünk csak átmeneti lehet, mégha hosszú ideig tarthat is. A Kárpát-medencében a tudósok szerint 20-50 évenként lehet számítani közepes energiájú földrengésekre, de ennél nagyobbak valószínűtlenek, mert a sűrű törésvonal-rendszerben nem tud nagyobb energia felhalmozódni. Az atomerőmű megbízásából folyó kutatás egy valószínűtlen, nagy erejű földrengés esetére is modellezi a reaktor biztonsági rendszerének azonnali leállítását, a nukleáris folyamat megszakítását. E kísérletek során az erőmű kapcsolószekrényeit vetik próba alá.

A hazai földrengéskutatás ismert hazai szakértője, Csák Béla témavezetésével 1981-ben az Építésügyi Minisztérium megbízásából egy szakértőcsoport kidolgozta a magyar szabványhoz szükséges műszaki irányelvet, ám a hivatalok mereven elutasító magatartása miatt ezt sosem hitelesítették, holott megállapításai az ország szeizmikus területeiről, s az épületek „tűrőképességéről” most is érvényesek. Az EUROCODE szabványsorozatban, nemzetközi program keretében előbb-utóbb mégis megszületik Magyarország pontos szeizmikus intenzitási térképe, s vele a magyar földrengés-biztonsági szabvány, amely a kritikusabb építkezések terén is rendet teremthet. Az OTKA-pályázat keretében folyó modellezési kísérletek – amelyek témafelelőse Dulácska Endre professzor –, valamint az MTA Geodéziai és Geofizikai Kutatóintézetének sashegyi obszervatóriuma által végzett folyamatos mérések együtt szolgálnak alapul ahhoz, hogy pontos képet kaphassunk a szükséges teendőkről.

Csák Béla hónapokat töltött a legfontosabb nemzetközi kutatóközpontokban, Ljubljanában, Milánóban, Nápolyban, Bergamóban, Aachenben. A világ nagy földrengéskutató laboratóriumaiban a kísérletek eszközei között a többtonnás tömeg mozgatására alkalmas, számítógéphez kapcsolt „rázóasztalok” játsszák a főszerepet, amelyek több – akár több száz – csatornán vezérlik, rögzítik és értékelik a mérési eredményeket. A valóságot hűen tükröző modellen, néhol akár egy az egyes méretarányban modellezik a rengéseket. (Japánban a TADOTSU laboratóriumban például az 1000 tonnás rázóasztalon 1:1 méretarányú nukleáris berendezéseket, reaktorokat vizsgálnak.) A műegyetemi laboratórium rázóasztala ezekhez a masinákhoz képest játékszer: 2 x 2 méter alapterületű, 5 tonna teherbírású, 4 görgőn mozgó asztal, amelyet elektrohidraulikus pulzátor hoz mozgásba. Jelgenerátor vezérli, amely bármilyen, síkban terjedő hullámmozgást le tud képezni. Az épületeket jelképező modelleken a tömegpontokban szenzorok érzékelik a gyorsulást, és vezetékeken továbbítják az adatokat a számítógépbe.

Magyarországon regisztrált földrengések:

•1927. március – Várpalota: MSK (módosított Mercalli-skála) 6-7 intenzitás
•1956. január – Dunaharaszti MSK 7,7, lokális (kis területen, nagyon heves)
•1979. július – Békés MSK 6,5-7
•1985. augusztus – Berhida–Peremarton MSK 7,5, lokális
A mellékelt térképen is jól látható, hogy Magyarország nagyjából három övezetre osztható a szeizmikus tevékenység szempontjából. Ezeken belül a különböző altalajviszonyok is nagy mértékben befolyásolják a gerjesztett hullámok terjedését, a rengés intenzitását. A GGKI országszerte 12 állomáson folyamatosan méri és dokumentálja a szeizmikus tevékenységet. Eszerint három rezgésfrekvencia-tartomány különíthető el hazánk területén: az 1-3 Herz közötti, a 3-7 Hz közötti és a 7 Hz fölötti.

A földmozgások frekvencia-tartománya szerint a leginkább veszélyeztetett térség a Kecskemét – Jászberény – Eger közötti zóna, és Paks is ide sorolható. Ezen a területen a szakértők szerint célszerű merevebb szerkezetű épületeket emelni, mert a kéregmozgások és egyéb környezeti hatások által gerjesztett lökéshullámok frekvenciái elég alacsonyak, 1-3 Herz közöttiek. Itt a legfontosabb tehát az épületek természetes rezgéseinek frekvenciáit „elhangolni” a talajrezgések által keltett frekvenciától, nehogy rezonancia vagy interferencia jöhessen létre, ami a ház összeomlásával járhat. A nagy létesítmények, fontos beruházások esetén a szabványok előírják a részletes altalajvizsgálatokat. A nemzetközi gyakorlat szerint ezeket különleges védelemmel kell megtervezni (ilyenek például a kórházak, mentő- és tűzoltóállomások, telekommunikációs központok, atomerőművek stb.).

A most folyó OTKA-kutatás egyik célja az, hogy a három elhatárolható területre építészeti ajánlásokat fogalmazzon meg a kísérletek alapján.

A szeizmikus rengések ellen kétféle védekezés lehetséges, amelyeket a szakma aktív, illetve passzív kontrollnak nevez. A földrengés által különösen veszélyeztetett országokban általában a passzív védelmet alkalmazzák: kb. 70 cm átmérőjű gumirugók tartják az épületeket, amelyeket acéllemezekkel vulkanizálnak. Ezek hatalmas terhelésre méretezettek; 45 fokos elmozdulás esetén sem szakadnak el, és 35 centiméteres kilengést bírnak ki.

A legkorszerűbb védekezés a műholdas rengés-előrejelzéssel kombinált speciális alapozás – ezt Amerikában, Japánban, Kanadában használják. A földfelszín alatt mintegy 8-10 kilométerrel, a kéreg törésvonala mentén beépített szenzorok érzékelik az energiafelhalmozódást. Ha energiafelszabadulást észlelnek, ezek automatikusan riadóztatják a ház számítógépes rendszerét. Az épület néhány szintjén beépített, elforgatható korongon mozgó dugattyúk vannak, amelyek a földrengés irányába állva képesek a hullámokkal ellenkező irányba mozgatni épületet. Ilyen alapozása van például a New York-i Citycorp Center-nek. A Japánban és az Egyesült Államok nyugati-délnyugati partvidékén szokásos, erősen pusztító földrengésektől itthon egyelőre nem kell tartanunk – állítják a szakemberek.

Szabványainkat azonban nekünk is hamarosan ki kell dolgoznunk. Az egyre szaporodó toronyházakat: a hatalmas irodaépületeket, kereskedelmi központokat mindeképpen méretezni kell a szeizmikus rengések lehetőségére is. Nálunk egyelőre földrengés elleni biztosítást sem lehet kötni, s ezt a külföldi befektetők erősen furcsállják.


–ts


Skálák

Másra jó a Richter-, mint a Mercalli-skála

A földrengések mérését már az ókori görögök megkísérelték. A legrégebbi erősségi skálát 1564-ben Jacopo Gastaldi piemonti térképrajzoló dolgozta ki, s használta is, mégpedig a Nizza környéki, 1594-es nagy földrengés mérésére. A XVII–XVIII. századi skálák általában négy fokozatúak voltak, a XIX. században már inkább tíz fokozatban írták le a rengések pusztító erejét. A magyarok közül elsőként Kitaibel és Tomcsányi szerkesztett izoszeizta térképet 1810-ben.

A ma használt földrengés-skálák egyik előképe a Rossi és Forel által 1883-ban alkotott 10 fokozatú beosztás, és Mercalli (ugyancsak 10 fokú) skálája is a múlt század végén, 1897-ben született. Ez utóbbit 1904-ben 12 fokúra egészítette ki Cancani, aki a pusztító rengések hatásainak leírásán kívül a talajmozgás gyorsulási maximum-értékeit is a fokokhoz kapcsolta. Ezután Sieberg a hatások elemzésével és az épületek sérüléseinek leírásával tovább tökéletesítette ugyanezt a beosztást, amit végül 1917-ben nemzetközi mérceként fogadtak el, és azóta is világszerte használják (s teljes nevén Mercalli–Cancani–Sieberg skálának hívják). Első fokozata az emberek által észrevehetetlen, csak műszerekkel kimutatható földmozgás, 12. fokozata a „nagyon katasztrofális” minősítésű rengés, amelynek során az épületek legnagyobb része az alapozásig tönkremegy, leomlik, és minden megrongálódik. A szakértők a Mercalli-skála tovább korszerűsített, 1967-es skáláját, az MSK ’67-et alkalmazzák.

A japánok – akiket országuk elhelyezkedése, geológiai adottságai miatt igen gyakran sújt földrengés – 1900-ban saját beosztást készítettek: a hét fokozatú Omori-skálát, bár később ezt is átdolgozták; hat fokúra mérsékelték. Az Omori-skála alkalmas a különösen pusztító földrengések feldolgozására, mérésére. Első fokozata az észlelhető, de kárt nem okozó rengés, hatodik a „pusztító rengés” kifejezésére szolgál.

Míg a Mercalli-féle beosztás és a korábbi mércék mind a földrengések által okozott környezeti hatások és a károk alapján osztályoztak, addig a Richter-skála egészen másfajta megközelítést hozott. 1935-ben C. Richter amerikai szeizmológus bevezette a műszeres feljegyzések alapján leírható „méret” és a magnitúdó fogalmát, s a földrengéskor felszabaduló energia alapján megalkotta saját skáláját. A rengések közben felvett szeizmogrammal határozható meg a Richter-skála szerinti földrengés-erősség. Eszerint az eddigi legnagyobb földrengés 8,9-es volt, ami körülbelül 10^18 Joule-nak felel meg. Ennél erősebb földrengés nem lehetséges, mert a Richter-féle 8,9 foknál nagyobb energiát a földkéreg nem képes felhalmozni. (A Hirosimára ledobott atombomba mintegy 6x10^13 Joule energiájú volt.)