Előbb dőlnének a bérházak, mint a panelek

A szombat esti, 4,8-as erősségű földrengés különösen erősnek és ritkának számít Magyarországon. A Kárpát-medence távol fekszik a nagyobb törésvonalaktól, ezért viszonylag nyugodt térségnek számít. Kisebb földmozgások persze akadnak, a Richter-skála szerinti 2,5-ös erősségű rengésből évente akár száznál is több történik évente, de ezeket csak műszerekkel lehet érzékelni.

Nagyjából 2,5-ös és 3-as magnitúdó között vannak azok a rengések, amik nem okoznak kárt, de az epicentrumban élő emberek már érzékelhetik – ebből évente négyet-ötöt kap Magyarország. Három-négyévente előfordul egy-egy olyan, 3-4-es erősségű földrengés is, ami kisebb károkat is okoz. Átlagosan 15-20 évente jön komolyabb épületkárokat okozó, 4,5-ös magnitúdóhoz közeli rengés, és negyven-ötvenévente számíthatunk 5-ös erősség fölötti földrengésre. (Fontos megjegyezni, hogy a Richter-skála logaritmikus, tehát egy 4-es rengés ereje sokszorosa egy 3-as rengésének.)

Az ismert feljegyzések szerint az eddigi legnagyobb földrengés 1763. június 28-án volt Magyarországon, Komáromban. A nagyjából 6,3-as erősségű földrengésben hatvanhárman meghaltak, száznál többen megsérültek, és a város épületeinek egyharmada elpusztult. A szombati előtt a legutóbbi nagy földrengésünk 1985-ben történt Berhidán (4,9), azelőtt pedig 1956-ban Dunaharaszti környékén (5,6, halálos áldozatok is voltak), 1925-ben Eger mellett (5,0) és 1911-ben Kecskeméten (5,6). Eger-Budapest-Várpalota és a Komárom-Kecskemét tengelyen a leggyakoribbak a földrengések, a főváros szintén szeizmikusan aktívabb területnek számít.

Több mint száz éve nem volt tehát 6-os erősséget elérő és több mint hatvan éve 5-ös erősségnél nagyobb földrengésünk, a szombati 4,8-as rengés azonban már elég volt ahhoz, hogy néhány panellakásban repedések keletkezzenek – holott a közhiedelem úgy tartja, hogy ezek a földrengéseknek leginkább ellenálló épületek. Utánajártunk, mennyire kell félniük a panellakóknak.

Otthonos rezgések

Magyarország felszíni talajrétegeiben nagyrészt laza üledékeket találhatunk, amik földrengések idején a magas frekvenciájú lökéshullámokat ugyan elnyelik, de az alacsonyabb frekvenciájúakat továbbítják, egyes talajtípusok pedig még fel is erősítik. Ezek az alacsony frekvenciájú hullámok veszélyesek az épületekre, különösen akkor, ha a rengés frekvenciája és az épület sajátfrekvenciája megegyezik – ekkor ugyanis az épületben rezonancia jön létre.

„A sajátfrekvencia megmutatja, hogy ha egy épületet meglöknénk és magára hagynánk, milyen frekvenciával rezegne” – magyarázza Vigh László Gergely, a BME Hidak és Szerkezetek Tanszék docense. „Az alacsonyabb épületek nagyjából fél másodpercenként rezegnének, tíz-húszemeletes épületeknél ez a periódusidő egy-két másodperc, hidak esetében másfél-két másodperc.”

A földrengések lökéshullámainak frekvenciája általában nulla és 15 hertz között mozog, a mérnökök jellemzően a sajátfrekvenciával megegyező frekvenciájú földrengésekre tervezik a épületeket. Nagy általánosságban igaz, hogy minél magasabb egy épület, annál kisebb a sajátfrekvenciája, vagyis annál nagyobb a lengési periódusideje, vagyis annál lassabban rezeg. Lassabb rezgésnél kisebb az úgynevezett földrengési teher is, amit az épületnek ki kell bírnia, azaz – megint csak nagy általánosságban – minél magasabb egy épület, annál kevésbé érzékeny a földrengésre.

Latyakon jobban pusztít, mint sziklán

A földrengés fizikai szempontból az épület alapzatánál jelentkező gyorsulás, aminek vannak függőleges és vízszintes irányú összetevői. Az előbbiek megfelelő alapozás esetén nem okoznak komoly gondot, de a vízszintes gyorsulás veszélyes. Gondoljunk Newton második törvényére: a gyorsulás egyenesen arányos az erővel, vagyis a talaj gyorsulásaként az épület hirtelen erőhatást kap. Ez az épület szerkezetében nyírófeszültségeket okoz, aminek enyhébb eredményei repedések, de erősebb földrengésben az elmozdulás akkora lehet, hogy az épület össze is dőlhet.

Az épület sajátfrekvenciája, magassága és a földrengés erőssége mellett más tényezőktől is függ, hogy az épület hogyan reagál a földrengésre. „Számít az épület geometriájának szabálytalansága is, mert egy kiálló épületszárny például sérülékenyebb lehet” – fogalmaz Vigh. Ezen kívül az újabb építésű létesítményekben egyre gyakrabban találni úgynevezett disszipatív zónákat, amik rugalmas szerkezetükkel részben elnyelik a földrengés energiáját.

A talajviszonyokon is sok múlik. „1985-ben ENSZ-szakértőként megvizsgáltam az akkori 8,1-es erősségű mexikói földrengés okozta károkat” – meséli Dulácska Endre, a BME Szilárdságtani és Tartószerkezetek Tanszéke professzor emeritusa. „Ott azt tapasztaltuk, hogy Mexikóvárosnak azon a részén, amelyik sziklára épült, csak repedések keletkeztek a legtöbb házon. A város másik része viszont vizenyős, puha vulkáni hamura épült, és rengeteg ház összedőlt ezen a lágy latyakon. Tíz-tizenöt emeletes házak közül is összeomlott több száz.”

Hiányzó válaszfalak

A földrengés okozta kárban szerepet játszó sok tényező miatt nehéz általánosítani, mégis minden szakértő hasonló válaszokat ad, ha arról kérdezzük őket, hogy a magyarországi tipikus épületek közül melyek a leginkább földrengésbiztosak. Dulácska professzor és a tanszéken megkérdezett több kollégája szerint nem kell félni a panellakásokban, még akkor sem, ha keletkezik egy-két repedés. (A beszámolók szerint egyébként a mostani földrengésben kárt szenvedett házak egy részében már korábbi repedések nőttek tovább.)

„A korábbi évtizedekben Magyarországon volt egy földrengések elleni műszaki ajánlás, amit akkor használtak, ha a beruházó kívánta. Viszont a panelházakra nem ajánlás, hanem kifejezett előírás született 1973-ban, amikor a magasabb panelek épülni kezdtek” – mondja a professzor. „Részt vettem ennek a műszaki előírásnak az elkészítésében, és bár nem számolt olyan erős földrengésekkel, mint a mostani uniós szabvány, a paksi erőművön kívül akkoriban egyedül a panelházak tervezésénél volt kötelező földrengésvizsgálat.”

Az öregebb belvárosi bérházakat illetően jóval aggasztóbb a helyzet. „Ezek nagy részét válaszfalakkal merevítették, 1957-ig nem is kellett merevítést vizsgálni” – magyarázza Dulácska. „Amikor a rendszerváltás után megjelentek a bérházak aljában a nagy üzletek, kipucolták a válaszfalak jelentős részét.” A sok átalakítás miatt sokat veszítettek a pesti bérházak a merevségükből, a válaszfalak kiütésére évtizedekkel ezelőtt rábólintó statikus – ha volt ilyen – pedig szinte biztosan nem számolt földrengés okozta erőhatásokkal. A fővárosban így a bérházak földrengésvédelmi szempontból a legsérülékenyebb épületek közé tartoznak.

A peremkerületekben és az agglomerációban egyre gyakoribb könnyűszerkezetes házak viszont megint csak ellenállóbbak, mivel könnyebbek. A már említett Newton második törvény szerint ugyanis az erő nemcsak a gyorsulással, de a tömeggel is egyenesen arányos, vagyis földrengéskor a könnyebb házakat kisebb erőhatások érik. Ugyanakkor a gyengébb kapcsolási pontok problémát okozhatnak: egy fafödémes épületben általában előbb okoz komolyabb károkat egy földrengés, mint egy betonkoszorúsban.

Készülni a tíz százalékra

A professzor által említett EU-s szabvány, az Eurocode 8 még egészen friss nálunk. 2009 eleje óta érvényes, de a korábbi magyar szabványokat – amik nem nyilatkoztak pontosan a földrengésvédelemről – csak tavaly év végén vonták vissza.

Az Eurocode 8 családi ház esetén azzal számol, hogy legalább 120 évig áll, ennyi idő alatt pedig elkerülhetetlen valamilyen földmozgás. A szabvány előírásai szerint tömörebben, kevesebb nyílásáttöréssel lehet téglafalazatot készíteni, betonépítkezésnél pedig több betonacélt és magasabb minőségű betont kell beépíteni, ami 20-25 százalékkal drágítja a szerkezetépítést – írja a Bautrend építészeti szakportál.

„Az Eurocode 8-ban megfogalmazott alapelv, hogy olyan földrengésre kell tervezni a házat, ami ötven év alatt tíz százalékos valószínűséggel fordul elő” – magyarázza Vigh. „Ez a teherbírási méretezés, ami azt jelenti, hogy az épület jó eséllyel nem dől össze nagy földrengésben. Egyes épületeknél viszont használhatósági méretezéssel kell számolni, ami szigorúbb, eszerint az épület nem károsodhat jelentősen olyan földrengésben, ami tíz év alatt tíz százalékos valószínűséggel tér vissza.”

Az építészek közül többen túl szigorúnak tartják az Eurocode 8-at, és azzal érvelnek, hogy jelentősebb többletköltséget okoz a betartása, mint amekkora valós veszélyt jelentenek, illetve amekkora károkat okoznak a földrengések nálunk. Akárhogy is, a szabványt Magyarország kötelezően átvette, ezzel együtt még jó pár év eltelik, mire felnő az az építészgeneráció, aminek természetes lesz az épületek földrengésvédelme.