Gaumkerfi sem Verkfræðistofnun Háskóla Íslands hefur verið að byggja upp undanfarin ár getur orðið til þess að hægt verði að meta nánast strax hvort skemmdir hafi orðið á mannvirkjum samfara jarðskjálftum að sögn Jónasar Þórs Snæbjörnssonar, doktors í byggingarverkfræði við Rannsóknarmiðstöð Háskóla Íslands í jarðskjálftaverkfræði. Suðurlandsskjálftarnir í júní árið 2000 ollu miklu tjóni en reyndust jafnframt mikilvæg uppspretta frekari rannsókna á jarðskjálftum og áhrifum þeirra.

Mælingar á áhrifum jarðskjálfta

Rannsóknarmiðstöð Háskóla Íslands í jarðskjálftaverkfræði rekur sterkhröðunarmælanet á Suður- og Norðurlandi, það er á þeim svæðum sem liggja næst líklegum upptökum stærri jarðskjálfta. Mælanetið er notað við rannsóknir á áhrifum jarðskjálfta á byggingingar og er því byggt upp til að geta mælt mikla hröðun í stórum jarðskjálftum. Það er fyrst og fremst hugsað fyrir verkfræðilegar þarfir og mælir eingöngu skjálfta af þeirri stærð sem fólk skynjar að sögn Jónasar. Mælar eru meðal annars staðsettir í mannvirkjum Landsvirkjunar.

Jónas segir mælana útbúna þannig að einungis hröðun um og yfir ákveðnum mörkum sé skráð og minni skjálftar mælist því einungis á fáum stöðum næst upptökum. Stærri skjálftar mælist hinsvegar á öllu kerfinu. ,,Þegar jarðskjálfti mælist hringir mælirinn í móðurtölvu og sendir henni mæligögnin. Gögnunum er safnað saman og upplýsingar um lykilstærðir eru settar inn á netsíðu. Þar getur Landsvirkjun, eða aðrir aðilar, séð hvað hröðunin, það er hraðabreyting á tímaeiningu, hefur verið mikil í þeirra mannvirkjum og dregið ályktun um hvort tjón hefur orðið. Þetta gaumkerfi er eitt af því sem við höfum verið að byggja upp undanfarin ár,“ segir Jónas. Mælanetið og rekstur þess er fjármagnað af Landsvirkjun, Reykjavíkurborg, Vegagerðinni, Háskóla Íslands, Árborg og fleiri aðilum.

Jónas segir mælingar af þessu tagi gefa mikilvægar upplýsingar um eðli og eiginleika jarðskjálfta sem geri kleyft að búa til reiknilíkön til að sviðsetja skjálfta og meta áhrifin á einstökum stöðum. ,,Þannig er meðal annars hægt að búa til jafnhröðunarkort fyrir landið í heild eða tiltekin svæði. Slík kort má nota sem hönnunarforsendu eða til að meta jarðskjálftavá, segir Jónas.

Hann segir hröðunarmælingar Rannsóknarmiðstöðvarinnar vera ákveðinn grunn að hönnunarforsendum framtíðarinnar sem muni meðal annars nýtast við hugsanlegar virkjanir Landsvirkjunar í neðri hluta Þjórsár. ,,Hröðunarmælingarnar hafa þegar nýst við mat á hönnunarforsendum fyrir virkjanir við Sultartanga, Vatnsfell og Búðarháls. Það þarf í rauninni að skoða mannvirki eins og virkjanir sérstaklega. Hefðbundnir byggingarstaðlar eru fyrst og fremst hugsaðir fyrir venjulegar byggingar,“ segir Jónas.

Forvarnir borga sig

Verkfræðistofnun Háskóla Íslands og Rannsóknarmiðstöð Háskóla Íslands í jarðskjálftaverkfræði hafa unnið mörg verkefni fyrir Landsvirkjun á sviði jarðskjálftaverkfræði.

Jónas segir mikilvægt fyrir Landsvirkjun að fylgjast með mögulegum áhrifum jarðskjálfta á byggingar þeirra. ,,Í dag er Landsvirkjun ekki með mikið af mannvirkjum beinlínis á upptakasvæðum en þau eru í útjaðri þeirra og jarðskjálftaáraun á mannvirki þar getur orðið umtalsverð, sérstaklega á ýmiskonar búnað. Mannvirki magna upp hreyfingar yfirborðsins þannig að áraun á búnað á efri gólfum húsa er jafnan mun meiri en á húsið sjálft. Auk þess hafa rafmagnstruflanir áhrif á allt samfélagið. Það þyrfti ekki stór hluti rafkerfisins að verða óvirkur í lengri tíma til að það hefði veruleg áhrif á atvinnulíf í landinu, ekki síst fyrir stórnotendur. Það væri því mikið ábyrgðarleysi að taka ekki tillit til jarðskjálfta við hönnun orku-mannvirkja. Þetta eru gríðarlega miklar fjárfestingar og mikið tjón sem gæti orðið ef menn sýndu ekki ábyrgð og vandvirkni,” segir Jónas.

Hann segir Landsvirkjun hafa komið vel frá Suðurlandsskjálftunum árið 2000.

Miklar skemmdir í Suðurlandsskjálftunum

Megintjónið sem Landsvirkjun varð fyrir tengdist möstrum vegna missigs á undirstöðum að sögn Jónasar. Eina af ástæðunum fyrir litlum skemmdum á mannvirkjum Landsvirkjunar segir hann mega rekja til góðrar forvarnastarfsemi fyrirtækisins. Stuttu fyrir jarðskjálftann hafi verið gerðar ýmsar breytingar og endurbætur á virkjanamannvirkjum, til dæmis á Sogsvirkjunum og Búrfellsvirkjun, sem þjónuðu þeim tilgangi að styrkja þær gagnvart jarðskjálftum. Auk þess hafi verið farið yfir frágang og festingar á ýmsum búnaði.

Hröðun var mikil á ákveðnum svæðum í Suðurlandsskjálftanum árið 2000 og hefur óvíða mælst jafnhá í heiminum að sögn Jónasar. Skjálftarnir ollu miklum skemmdum á byggingum þótt ekki yrði manntjón. Jónas segir tjónið hafa verið umtalsvert enda hafi rúmlega tveir milljarðar þegar verið greiddir úr viðlagatryggingu vegna skemmda á húsum og innbúi. Hann segir að oft líði einhver tími þar til sprungur og aðrar skemmdir sem rekja má til jarðskjálfta komi fram að fullu og því sé líklegt að tjón hafi í mörgum tilfellum ekki verið bætt að fullu. Skemmdirnar urðu verstar á upptakasvæðum jarðskjálftanna. ,,Sérstaklega má nefna Hellu, en þar varð umtalsvert tjón í fyrri skjálftanum. Þar fyrir utan voru það sveitabæir og sumarhúsabyggðir sem urðu helst fyrir tjóni. Hvað varðar sumarhúsin þá eru létt og sveigjanleg timburhús almennt ekki eins viðkvæm fyrir jarðskjálftum og steinsteypt hús. Þau eru hinsvegar misvel byggð og oft eru undirstöður þeirra ekki vel til þess fallnar að bera þá láréttu krafta sem jarðskjálftar skapa,“ segir Jónas. Hann segir mikið tjón hafa orðið á innbúi fólks. Jafnvel þótt lítið tjón hafi orðið á húsum hafi innanstokksmunir farið af stað.

Einfaldleikinn bestur í hönnun

Jónas segir mannvirki með einfalt og reglulegt ytra form og einfalt burðarvirki líklegra til að þola jarðskjálfta betur en óreglulegt mannvirki með flókið burðarvirki. Hann segir marga þætti skipta máli í tengslum við þol mannvirkja gegn jarðskjálftum. Mikilvægt sé að lögun bygginga sé einföld, til dæmis kassalaga, og að við hönnun húsa þurfi almennt að taka tillit til jarðskjálftaáraunar, sérstaklega á upptakasvæðum jarðskjálfta. ,,Mikilvægt er að jafna dreifingu massa og stífni, auk þess sem tryggja þarf samvirkni og samfelldni í útfærslu og efni burðareininga. Einnig er mikilvægt að vera ekki með óþarfan massa ofarlega í mannvirkjum. Ef hönnuðir hafa einföld grundvallaratriði sem þessi í huga við útfærslu hönnunar, þá má leiða að því líkum að þeir hafi aukið jarðskjálftaöryggi mannvirkjanna talsvert,“ segir Jónas.

Hann segir mikilvægt að undirstöður séu vandaðar, steinsteypt hús eigi að vera bent og botnplötur húsa á jarðskjálftasvæðum þurfi að vera sjálfberandi og tengdar við sökkla. ,,Það sýndi sig í júní 2000 að ekki er skynsamlegt að steypa plötuna beint á fyllingar á jarðskjálftasvæðum,“ segir Jónas. Hann segir plötuna eiga að binda saman sökkulinn og veggina, best sé að vera einnig með járnbenta loftplötu til að loka "kassanum“.

Nýrri byggingar öruggari en þær eldri

Jónas telur íslenskar byggingar ekki endilega betur búnar undir jarðskjálfta en byggingar erlendis þótt það hjálpi að byggingarhefðir okkar séu með öðrum hætti. Hann segir að minna sé um hlaðin og ójárnbent hús og íbúðarhúsnæði á upptakasvæðum séu nánast eingöngu á einni eða tveimur hæðum auk þess sem strjálbýlið á upptakasvæðum jarðskjálfta hér á landi sé mun meira. Hann segir að því sé nánast útilokað að um samskonar eyðileggingu yrði að ræða hér og raunin varð í Alsír á þessu ári. ,,Almennt má segja að eldri byggingar séu oftast viðkvæmari en nýrri mannvirki þar sem þekking, efnahagur og byggingartækni hefur batnað. Þar eru þó undantekningar á og mörg dæmi þess að gömul hús sem ekki hafi verið byggð samkvæmt sérstökum hönnunarstöðlum standist vel jarðskjálfta,“ segir Jónas.