Page 1

0 1•0 5•0 4

Hella, 17. júní 2000, kl. 15.41

Lárétt hröðun A-V (g)

0,5

0,0

-0,5 0

10

20

Tími (s)

5

Tjónamat á Suðurlandi

10

Framkvæmdir á Tröllaskaga

7

Jarðskjálftagreining á Hellu

13

Fráveitumannvirki


Spenna á rafmagnssviði Um síðustu áramót var stofnað nýtt svið hjá Verkfræðistofu Sigurðar Thoroddsen sem einbeitir sér að rafmagni og öllu sem því tengist. Eftir kaup Verkfræðistofunnar á fyrirtæki á sviði raflagnahönnunar fyrr á árinu, Raftákni ehf, eru nú 13 starfsmenn á rafmagnssviði VST undir stjórn Sigurðar Jóns Jónssonar. Helstu verkefni sviðsins þessa dagana eru hjúkrunar- og dvalarheimili á Akureyri, höfuðstöðvar KB Banka í Borgartúni, nýtt skrifstofu- og iðnaðarhúsnæði sem Eykt byggir á horni Höfðatúns og Borgartúns auk fleiri hönnunar- og eftirlitsverkefna.

Rafmagnað andrúmsloft. Frá vinstri: Sigurður Jón Jónsson, Magnús Þórðarson, Gunnar Hrafn Jónsson, Sesselja Jónsdóttir, Jón Otti Sigurðsson, Helena R. Sigmarsdóttir, Bjarnþór Harðarson, Edda Jóhannsdóttir, Vikar Pétursson, Jón Viðar Baldursson, Ingólfur Arnarson, Halldór K. Júlíusson og Sigurþór H. Tryggvasson.

Fréttir Fréttabréf VST 1. tbl. 5. árgangur, júní 2004 Útgefandi: VST Ábyrgðarmaður: Karen Þórólfsdóttir Hönnun: Næst og Gísli B. Uppsetning: Næst Prentun: Gutenberg Forsíðumynd: Jarðskjálftinn á Suðurlandi 17. júní 2000, eins og hann birtist á jarðskjálftamæli. Heimild: Rannsóknarmiðstöð Háskóla Íslands í jarðskjálftaverkfræði á Selfossi. Fjölmiðlum er heimilt að nota efni úr blaðinu, í heild sinni eða að hluta, að því tilskildu að heimildar sé getið. VST Ármúla 4 • 108 Reykjavík Sími: 569 5000 • Fax: 569 5010 vst@vst.is VST Glerárgötu 30 • 600 Akureyri Sími: 462 2543 • Fax: 461 1190 vstak@vst.is VST Bjarnarbraut 8 • 310 Borgarnes Sími: 437 1317 • Fax: 437 1311 vstbn@vst.is VST Hafnarstræti 1 • 400 Ísafjörður Sími: 456 3708 • Fax: 456 3965 vstis@vst.is VST Kaupvangi 2 • 700 Egilsstaðir Sími: 577 5007 • Fax: 577 5009 vsteg@vst.is VST Strandvegi 63 • 900 Vestmannaeyjar Sími: 481 3292 • Fax: 481 3294 vstsf@vst.is VST Austurvegi 6 • 800 Selfoss Sími: 577 5015 • Fax: 577 5010 vstsf@vst.is

Ekki vera hrædd Í maí hélt dr. Scott Steedman, ráðgjafi Viðlagatryggingar vegna náttúruhamfara, fyrirlestur á Verkfræðistofu Sigurðar Thoroddsen fyrir starfsmenn og nokkra gesti. Í fyrirlestrinum fjallaði hann um ný Dr. Scott Steedman viðhorf í hönnun hvetur hönnuði og framkvæmdum við til að hræðast ekki mannvirkjagerð í Evrópu. nýbreytni. Steedman sagði mikla nauðsyn á að hönnuðir hefðu frumkvæði að nýjungum og umbótum strax frá byrjun verkefna. Í því sambandi benti hann á að mikilvægt væri að hönnuðir skildu þarfir fólks og hvaða atriði væru veigamest með tilliti til umhverfismála. Slíkum skilningi mætti m.a. ná með fjölbreyttara námi verkfræðinga og breiðari þekkingar- og reynslugrunni. Hann hvatti hönnuði til að hræðast ekki nýbreytni og sagði að byggingariðnaðurinn gæti mikið lært af þróuðum vöruframleiðendum. Steedman er byggingarverkfræðingur, sérmenntaður í grundunar- og jarðskjálftafræðum, og hefur sérhæft sig í áhættugreiningu náttúruhamfara. Hann var áður kennari í jarðtækni við verkfræðideild háskólans í Cambridge og hefur fengist við hönnun og ráðgjöf vegna mannvirkjagerðar einkum með tilliti til jarðskjálftaáhættu.

2

Að sögn Viðars Ólafssonar framkvæmdastjóra Verkfræðistofunnar var tilgangurinn með stofnun öflugs rafmagnssviðs að geta bætt enn frekar þjónustu við viðskiptavini út af öllu sem tengist rafmagni. „Starfsmenn rafmagnssviðs VST hafa aflað sér mikillar sérþekkingar og það er ánægjulegt að geta boðið viðskiptavinum að nýta þá þekkingu, bæði í litlum og stórum verkefnum.“ segir Viðar. Rafmagnssviðið er nú þegar orðið eitt af umfangsmestu sviðum stofunnar. Hann er varaforseti konunglegu bresku verkfræðiakademíunnar og formaður ECCREDI (European Council for Construction Research Development and Innovation). Þekktastur er hann þó líklega fyrir gerð þátta um mannvirkjagerð sem meðal annars hafa verið sýndir á sjónvarpsstöðinni Discovery.

Meira ál Fyrsta skóflustunga að stækkun álvers Norðuráls á Grundartanga var tekin í maí. HRV, verkfræðisamsteypa Hönnunar, Rafhönnunar og VST, sér um alla verkfræðivinnu, gerð útboðsgagna, verkefnisstjórn og verkfræðihönnun. „Í dag eru um 20 manns í hópnum frá VST og þeim mun fjölga,“ segir Þröstur Guðmundsson hönnunarstjóri á Grundartanga.

Útboð á flestum þáttum verksins standa nú ýmist yfir eða eru í undirbúningi. Jarðvinna var boðin út fyrr á árinu og á næstunni verður boðinn út ýmis sérhæfður rafmagsbúnaður, kranar, pottar, straumleiðarar og stálvirki. Skilafrestur tilboða í kerskálabyggingar er til 20. júlí. Fyrr á árinu keypti bandaríski álframleiðandinn Century Aluminium Norðurál af Columbia


Háhýsi í Hátúni Árið 1959 reis fjölbýlishús teiknað af Sigvalda Thordarsyni við Hátún 8. Var það ein af fyrstu byggingunum þar sem Verkfræðistofa Sigurðar Thoroddsen gerði ítarlega burðarþolsútreikninga til að ákvarða þol gegn jarðskjálftaálagi. Það sumar hóf störf hjá Verkfræðistofunni Sigurbjörn Guðmundsson, þá nýútskrifaður verkfræðingur frá Kaupmannahafnarháskóla, og var þetta fyrsta verkið sem hann vann að. „Við Jóhannes Guðmundsson verkfræðingur vorum tveir í þessu og höfðum á þessum tíma ekki annað verkfæra en reiknistokka og reglustikur,“ segir Sigurbjörn en í gagnasafni VST er að finna þykkar möppur með burðarþolsreikningum í nær endalausum handskrifuðum talnadálkum. „Þetta sýnir auðvitað vel breyttan vinnugang í faginu. Það sem tók okkur sjálfsagt margar vikur að reikna á sínum tíma tæki í dag ekki nema nokkrar sekúndur. Undirbúningsvinnan er þó enn sú sama, að skilgreina burðarvirkið og aðrar forsendur.“

Á þessum árum fór Reykjavík ört stækkandi og níu hæða bygging var með þeim hæstu í borginni. „Hátún 8 var ekki beinlínis í jaðri borgarinnar heldur var þetta það sem væri í dag kallað þétting byggðar. Laugarnesið var til dæmis komið til sögunnar áður og ég man að sumarið 1957 kom ég heim frá Kaupmannahöfn til að vinna við járnalögn í íbúðarblokkunum við Álfheima sem þá voru að byggjast.“ Sigurbjörn lét af störfum á síðasta ári eftir 44 ára farsælt starf hjá Verkfræðistofunni.

Fyrir daga tölvanna.

VST vann við mikið af byggingum Sigvalda Thordarsonar. „Sigvaldi var afskaplega góður í samstarfi. Hann fuðraði stundum upp og gat haft stór orð um það sem var honum ekki að skapi en það jafnaði sig alltaf fljótt.“

Ventures. „Við erum mjög ánægðir með samskiptin við nýja eigendur og það er greinilegt að þeim er full alvara með þessari fjárfestingu,“ segir Þröstur. Við stækkunina tvöfaldast framleiðslugeta álversins sem nú framleiðir 90 þúsund tonn af áli á ári.

verkefna sem útibúið hefur sinnt að undanförnu er eftirlit með 24 herbergja viðbyggingu við Hótel Hérað og hönnun og umsjón með burðarvirki nýrrar Bónusverslunar á Egilsstöðum auk lagnahönnunar í hana. Undir merkjum HRV verkfræðisamsteypunnar hefur VST svo komið að stjórn og vinnslu mælinga á álverssvæðinu.

Leikskóli á Egilsstöðum

Taiwan í heimsókn

Það er fleira byggt á Austurlandi en álver og virkjanir. Nú í sumar hefja Íslenskir aðalverktakar byggingu á nýjum leikskóla á Egilsstöðum fyrir sveitarfélagið Austurhérað. Útibú VST á Egilsstöðum sér um burðarvirki og lagnir í skólanum sem í fyrsta áfanga verður um 800 fermetrar og ætlaður rúmlega 100 börnum. Í hönnun er gert ráð fyrir að hægt verði að stækka bygginguna í 1.100 fermetra þegar á þarf að halda. Að sögn Björns Sveinssonar útibússtjóra verður leikskólinn afhentur 15. apríl á næsta ári.

Þann 1. maí voru um 10 erlendir gestir á ferð á vegum Viðlagatryggingar Íslands til að kynna sér afleiðingar jarðskjálftanna á Suðurlandi í júní árið 2000. Aðallega var um að ræða gesti frá Taiwan en þar er töluverð jarðskjálftavirkni. Hópurinn hafði meðal annars viðkomu í Suðurlandsútibúi Verkfræðistofunnar á Selfossi þar sem Ari Guðmundsson flutti erindi um tjónamat í Rangárvallasýslu eftir skjálftana.

Björn segir að leikskólabyggingin sé aðeins eitt dæmi um aukin umsvif á Austurlandi. „Hér eru meiri byggingarframkvæmdir, bæði í íbúða- og þjónustubyggingum, og svo verður maður áþreifanlega var við aukna umferð í bænum.“

Ari Guðmundsson hjá VST á Selfossi með Sophiu, Grace og Yvi frá Taiwan Residential Earthquake Insurance Pool.

Útibú VST á Egilsstöðum var stofnað 1. september 2003 og er nú með fjóra starfsmenn. Meðal þeirra

3


Suðurlandsskjálfti 1896

Daglega varð smáhræringa vart, og þar sem óttast var um, að þær gætu harðnað aptur, var lítið hafist handa með endurbyggingu fyrstu vikuna á eptir, enda sló á nýjum óhug. þegar jarðskjálftinn 5. september lagði byggðina víða í rúst um sunnanverða Árnessýslu, þar á meðal á Selfossi, þar sem hjónin dóu undir baðstofunni.“

Finnbogi Höskuldsson frá Skarfanesi var 25 ára þegar jarðskjálftinn sem hann segir hér frá átti sér stað. Hann var þá staddur á jörð foreldra sinna að Skarðsseli. Finnbogi var afi alnafna síns sem í dag er tæknifræðingur á VST.

0.10 g 0.15 g 0.20 g 0.30 g 0.40 g

Upptök Suðurlandsskjálftans

Litirnir sýna skiptingu Íslands í hönnunarhröðunarsvæði miðað við 500 ára meðalendurkomutíma.

Jarðskjálftar Á mælikvarða jarðfræðinnar er Ísland ungt land og enn í mótun. Landið situr á einu mesta jarðhræringasvæði á jörðinni, hryggnum milli Evrópu og Ameríku, sem minnir reglulega á sig með jarðskjálftum og eldgosum. Fullyrða má að nær allir Íslendingar hafi upplifað jarðskjálfta og flest okkar kunna einhverjar sögur sem tengjast þeim. Í þessu tölublaði Gangverks er fjallað um afleiðingar skjálfta á Suðurlandi og jarðskjálftahönnun nýrra mannvirkja á Norðurlandi. Fyrsti skjálfti sem heimildir eru um á Suðurlandi eru frá 1164 en hann varð í Grímsnesi og létust þá 19 manns. Síðan hafa skjálftar riðið yfir með mislöngu millibili allt til þessa dags og vitað er um skjálfta árin 1630, 1732, 1784 og 1896. Stærsti skjálfti sem mælst hefur á Íslandi varð 1912 á Rangárvöllum og var 7 Ms. Jarðskjálftinn sem prýðir forsíðu Gangverks nú varð á þjóðhátíðardaginn árið 2000 og er annar stærsti skjálfti sem mælst hefur á landinu. Níels Indriðason fjallar á síðum 5 og 6 um umfangsmikið tjónamat sem átti sér stað á Suðurlandi eftir skjálftana árið 2000. Á síðum 7 til 9 segir Fjóla Guðrún Sigtryggsdóttir svo frá jarðskjálftagreiningu á gamalli skrifstofubyggingu á Hellu sem skemmdist í skjálftunum og leiddi margt fróðlegt í ljós.

4

Hinn póllinn í jarðskjálftaumfjöllun Gangverks er á Norðurlandi, nánar tiltekið á Tröllaskaga. Á norðanverðum skaganum er mikil jarðskjálftahætta og segja má að hann beri nafn með réttu. Þar hafa orðið stórir skjálftar á sögulegum tíma til dæmis Dalvíkurskjálftinn árið 1934 sem var 6,3 Ms og átti upptök sín í Eyjafirði rétt vestan við Hrísey. Við gerð nýrra jarðganga og brúa sem bæta til muna samgöngur hjá íbúum á Tröllaskaga þurftu hönnuðir VST að taka sérstakt tillit til jarðskjálftahættu. Á síðum 10 og 11 greinir Eggert V. Valmundsson frá hönnun nýrrar brúar í Ólafsfirði sem nýtir blý-gúmmílegur til að dempa áhrif jarðskjálfta. Loks segir Fjóla Guðrún Sigtryggsdóttir á síðu 12 frá jarðskjálftahönnun vegmunna við tvenn fyrirhuguð jarðgöng milli Ólafsfjarðar og Siglufjarðar.

Heimild: Mynd úr þjóðarskjali með FS ENV 1998-1-1:1994.

„Það var um kl. 11 að kvöldi 25. ágúst 1896, er jeg var ásamt föður mínum að enda við að hlaða úr heyi í garðinum, að okkur fannst eins og jörðin væri að reisast á rönd frá austri. Og alt í einu skreið torfið ofan af heyinu, og að lokinni mestu hræringunni hlupum við að bæjardyrum, og voru þá móðir mín og systir, fleira var ekki heimafólk, að brjótast út gegnum grjót og rapta, sem allt var komið í hrærigraut. Og var það kraptaverk, að þær komust ómeiddar út. Næst var að vita um kýrnar, sem bundnar voru í fjósinu. Þær voru uppistandandi við milligerðarstoðir sem hjeldu þakinu frá að klemma þær niður. En samt mátti ekki seinna vera, að þeim yrði bjargað. Að morgni næsta dags á tíunda tímanum kom önnur álíka hræring, sem heita mátti, að jafnaði allt við jörðu, það sem sú fyrri hafði skilið við hangandi á höminni. Við reistum staura upp við kálgarsvegg, sem uppi stóð, og strengdum á þá teppum og brekánum til íbúðar fyrst um sinn.

Tröllaskagi


Tjónamat eftir Suðurlandsskjálfta Klukkan 15.41 þann 17. júní 2000 varð stærsti jarðskjálfti sem orðið hefur á Íslandi frá árinu 1912. Aðeins þremur og hálfum sólarhring síðar fylgdi annar í kjölfarið. Fyrri skjálftinn mældist 6,6 Ms og átti upptök sín í Holtum í Rangárvallasýslu. Sá síðari hófst við Hestfjall í Grímsnesi og var litlu minni. Miðað við stærð skjálftanna þótti mikil mildi að ekki urðu nein alvarleg slys á fólki. Mannvirki skemmdust hins vegar víða mikið og einnig höfðu þessir atburðir í för með sér mikið andlegt álag fyrir fjölmarga íbúa svæðisins. Viðlagatrygging Íslands, sem meðal annars tryggir öll mannvirki sem brunatryggð eru fyrir tjóni sem verður af völdum jarðskjálfta, fékk Verkfræðistofu Sigurðar Thoroddsen og Almennu verkfræðistofuna (AV) og til að meta tjón á mannvirkjum af völdum jarðskjálftanna. Komið var upp aðstöðu á Selfossi og Hellu og unnu fimm til átta manna flokkar á hvorum stað nær sleitulaust frá 20. júní til ársloka 2000 við tjónamat og uppgjör við tjónþola. VST hafði aðsetur á Hellu og sá um tjónamat í Rangárvallasýslu á meðan AV hafði aðsetur á Selfossi og sá um tjónamat í Árnessýslu auk þess að hafa yfirumsjón með verkefninu en því stýrði Freyr Jóhannesson. Á Selfossi var einnig til húsa upplýsinga- og uppgjörsmiðstöð Viðlagatryggingar. Áætla má að um 2.800 húseignir hafi orðið fyrir skemmdum í skjálftunum. Þegar nálgaðist árslok 2000 var það mat manna að verkefninu myndi senn ljúka en smám saman kom í ljós að því fór fjarri. Frá seinni hluta júní til ársloka 2000 fóru um sjö þúsund vinnustundir í verkefnið hjá VST en á þeim þremur árum sem síðan hafa liðið hafa álíka margar vinnustundir bæst við. Enn í dag eru sérfræðingar VST að sinna einstaka tjónsuppgjörum. Nú er hins vegar óhætt að fullyrða að verkefninu sé næstum lokið.

Matsstörfin Strax á fyrstu dögunum eftir jarðskjálftana kom VST upp skrifstofuaðstöðu á Hellu með nettengdum tölvubúnaði. Á sama tíma voru starfshættir allra matsmanna samræmdir af yfirmatsmanni í samráði við Viðlagatryggingu Íslands og með smávægilegum breytingum hafa þeir reynst vel allt til þessa dags. Tóku þeir bæði til skráningar tjóna, vettvangsskoðunar, útreiknings og uppgjörs við tjónþola.

Íbúar tilkynntu um tjón sín til Viðlagatryggingar eða viðkomandi tryggingarfélags. Að lokinni móttöku og skráningu tjónstilkynningar var bókaður tími fyrir skoðun en hún tók mislangan tíma eftir umfangi tjóns og fjölda mannvirkja hvers tjónþola. Stafrænar myndavélar reyndust vel við þessi störf og lauslega má áætla að á þessu fjögurra ára tímabili hafi verið teknar sjö til átta þúsund myndir í Rangárvallasýslu einni. Þær hafa allar verið skráðar og eru nú geymdar í gagnasafni VST. Nokkrar þeirra má sjá á næstu síðu. Að lokinni skoðun á skemmdu mannvirki áætluðu matsmenn kostnað við að koma mannvirkinu í því sem næst það ástand sem það var fyrir jarðskjálftana. Mikilvægt var að matsmenn gerðu sér vel grein fyrir skemmdum til að miðað væri við raunhæfar viðgerðaraðferðir. Oft gat verið erfitt að átta sig á hvað raunverulega hafði gerst í jarðskjálftunum og hvert væri eðli skemmda af völdum þeirra. Í þeim tilvikum sem viðgerð húsa var talin óraunhæf voru tjónabætur miðaðar við endurstofnverð, afskrifað miðað við aldur og ástand fyrir tjón, eða bætt skv. vátryggingarfjárhæð, sem ávallt myndar hámark bóta.

Í norrænu goðafræðinni segir frá því þegar Loki Laufeyjarson kom því til leiðar að Baldur, sonur Óðins og Friggjar, var drepinn. Til að hefna dauða Baldurs tóku goðin á það ráð að binda Loka í helli nokkrum. Fyrir ofan hann var hengdur eiturormur svo að eitrið læki á andlit hans. Sygin, kona Loka, var hins vegar við öllu búin og hélt stórri skál undir lekanum. Smátt og smátt fylltist skálin og á meðan Sigyn hellti úr henni draup eitrið úr orminum í andlit Loka. Við það kipptist hann svo mikið við af kvölum að jörðin öll skalf. Þá urðu jarðskjálftar.

Eftir að tjónþola hafði verið kynnt matið fékk hann tækifæri til að fara yfir það og gera athugasemdir eftir atvikum. Ef athugasemdir voru taldar réttmætar var matið leiðrétt og svo gert upp við tjónþola. Stundum tók uppgjör nokkuð langan tíma, fleiri skoðunarferðir og viðræður um eðli skemmda og viðgerðaraðferðir. Nokkur hluti tjónþola fékk tæknimenntaða menn til að aðstoða sig við uppgjör, annað hvort á vegum sveitarfélagsins eða á eigin vegum. Ef ekki náðist samkomulag við tjónþola um uppgjör eftir ítrekaðar tilraunir var matsmönnum skipt út og tjón metið upp á nýtt. Langflestum málum sem fóru þá leið lauk með sátt. Þegar samkomulag um tjónsuppgjör hafði verið undirritað voru tjónþola greiddar bæturnar að frádreginni 5% sjálfsábyrgð. Alls hafa tjónþolum nú verið greiddar bætur fyrir um 2,5 milljarða króna.

5

Níels Indriðason Yfirverkfræðingur á húsagerðarsviði


Hristist fyrir notkun: Myndir af skemmdum eftir Suðurlandsskjálftann í júní 2000

Íbúar Tímor röktu orsakir jarðskjálfta til þreytu risans sem þeir töldu að héldi jörðinni uppi á öxlum sér. Þegar þreyta var tekin að hrjá risann og hann þurfti að færa þungann af jörðinni af annarri öxlinni á hina þá hristist jörðin.

Grikkir til forna skýrðu jarðskjálfta með hamaganginum í sjávarguðinum Póseidon sem væri að andskotast í hafinu með þeim afleiðingum að jörðin hristist öll.

Sanngjörn niðurstaða Sú reynsla sem safnast hefur hjá verkfræðistofunum við þau störf sem hér hefur verið lýst er afar verðmæt. Fyrst er að nefna það vinnulag sem byggði á reynslu úr Vestmannaeyjagosinu, Kópaskersskjálftunum og ýmsum hamfaratjónum á seinni árum og reyndist með nokkrum lagfæringum mjög vel. Þá má nefna þá þjálfun sem starfsmenn fengu við að greina skemmdir og koma með tillögur um viðgerðir en tjónin voru afar margbreytileg og reyndi oft á glöggskyggni starfsmanna við greiningu skemmda. Síðast en ekki síst ber að nefna þann mikilvæga þátt sem fólginn er í mannlegum samskiptum við tjónþola. Framkoma matsmanna við tjónþola gat ráðið úrslitum um hvernig til tókst um sam-

Algengustu gerðir tjóna Sprungur á plötuskeytum í léttum veggjum Sprungur í hlöðnum og steyptum veggjum Sprungnar og signar botnplötur Signar undirstöður Aflögun trégrinda í timburhúsum Skemmdir á gólfefnum og innréttingum við fall innbúshluta Skemmdir á lögnum, ofnum og hreinlætistækjum Hrun á hlöðnum grjótundirstöðum Hrun á afmörkuðum byggingarhlutum lélegra útihúsa s.s. gaflveggjum, sligun þaka, ofl. Mismunahreyfing húshluta sem ollu sprungum í samskeytum veggja og lofta og aflögun hurðaropa Hrun á torfhleðsluveggjum

6

vinnu við þá en hún var nauðsynleg þegar unnið var að uppgjöri. Mikilvægt var að tjónþolar finndu að fyrir matsmönnum vekti ævinlega að réttlát og sanngjörn niðurstaða næðist um tjónabætur. Mestur vandi við matsstörfin er og verður alltaf sá að finna sanngjarna niðurstöðu, sem bæði tjónþoli og fulltrúar Viðlagatryggingar eru sáttir við. Umhugsunarefni er hvort ekki sé réttara að láta bótagreiðslur fylgjast að við framkvæmd þeirra endurbóta sem uppgjör miðaðist við á viðkomandi mannvirki. Byggingaryfirvöld ættu einnig að krefjast þess við eigendur fasteigna að við þær sé gert, ekki síst vegna kaupenda eigna sem orðið hafa fyrir tjóni, en þeir hafa stundum setið uppi með tjón sem þeir sjálfir þurfa að kosta endurbætur á.

Aðstæður sem haft gátu áhrif á umfang og eðli tjónsins Ástand bygginga fyrir tjón Landfræðileg staðsetning Grundunaraðstæður Gerð undirstaðna Gerð bygginga, byggingarlag og byggingarefni Jarðfylling að húsi

Athygli vekur að sama og ekkert var um að gler í gluggum brotnaði en við því er jafnan búist þegar fjallað er um hugsanleg tjón og slys af völdum jarðskjálfta.


Greining jarðskjálftaskemmda á Hellu Þegar verkfræðingar VST ákváðu í samstarfi við Viðlagatryggingu að rannsaka áhrif Suðurlandsskjálftanna árið 2000 á hefðbundna byggingu úr járnbentri steinsteypu þótti tæplega 30 ára gömul skrifstofubygging við Suðurlandsveg 3 á Hellu tilvalin til verksins. Tjónamat eftir Suðurlandsskjálftana fólst meðal annars í að meta viðgerðarkostnað mannvirkja og segja til um hvort þau væru enn í nothæfu ástandi. Niðurstaða matsins byggðist á sjónmati en ekki burðarþolslegum útreikningum og engar reikningslegar úttektir voru gerðar. Þegar vinnu við tjónamatið var að mestu lokið þótti matsmönnum Verkfræðistofu Sigurðar Thoroddsen ástæða til að greina nánar hefðbundna byggingu úr járnbentri steinsteypu á skjálftasvæðinu án þess þó að það tengdist sérstaklega tjónamati á henni. Viðlagatrygging sýndi hugmyndinni áhuga og styrkti verkefnið. Fyrir valinu varð skrifstofubygging frá 1975 sem stendur við Suðurlandsveg 3 á Hellu. Í skjálftunum urðu meðal annars skemmdir á súlum og veggjum í henni.

við þær skemmdir sem í raun urðu á byggingunni. Hins vegar ætlunin að meta nauðsynlegar styrkingar.

Fjóla G. Sigtryggsdóttir Verkfræðingur á virkjanasviði

Söguhetjan Byggingin við Suðurlandsveg 3 er á tveimur hæðum auk kjallara. Grunnflötur hennar er 14,5 m að breidd og 25 m að lengd og hæð frá kjallara að steyptri þakplötu er um 8,6 m. Burðarvirki eru staðsteyptir veggir, súlur og gólfplötur fyrstu og annarrar hæðar auk þakplötu. Þak hússins er uppstólað timburþak.

Tilgangur verkefnisins var tvíþættur. Annars vegar að reikna jarðskjálftaáraun með hefðbundinni svörunarrófsgreiningu, finna viðkvæmustu byggingarhlutana og bera saman

Suðurlandsvegur 3, bakhlið og austurgafl.

7


HRIST– OG HRÆRT Fyrsti jarðskjálftinn sem heimildir eru varð í Kína árið 1177 fyrir Krist. Skýringarmynd 1: Grunnmynd kjallara. Aristóteles setti fram þá tilgátu að vindar í iðrum jarðar mögnuðust svo einstaka sinnum að jarðskorpan skylfi undan þeim. Hann er talinn hafa verið með þeim fyrstu sem reyndu að útskýra jarðskjálfta sem náttúrulegt frekar en yfirnáttúrulegt fyrirbæri. Mannskæðasti jarðskjálfti sem vitað er um varð í Kína árið 1557. Áætlað er að um 830.000 manns hafi þá farist. Stærsti jarðskjálfti sem mælst hefur varð í Chile árið 1960. Hann mældist 8,5 Ms.

Plan byggingarinnar er ósamhverft eins og sést á skýringarmynd 1. Stigakjarni með steyptum veggjum er í vesturhorninu. Að framanverðu er kjallari niðurgrafinn og kjallaraveggur heill og án opa. Kjallaraveggur á bakhlið hússins er hins vegar með glugga- og dyraopum. Þá eru stór gluggaop á suðausturgafli á fyrstu hæð en sams konar op eru ekki á hinum gaflinum. Gaflveggir byggingarinnar sjá að mestu um stífingu í þveráttina ásamt stigahúsi. Rammaverkun sér að mestu leyti um stífingu í langáttina en stór glugga- og dyraop eru á langhliðum. Fáar teikningar eru til af byggingunni. Einungis fannst járnateikning af aðalburðarsúlum ásamt almennri lýsingu á járnbendingu í kjallaraveggjum og umhverfis op. Niðurstöður jarðskjálftagreiningarinnar byggja á þremur einingalíkönum sem gerð eru í burðar-

Fyrstu tilraunirnar til að einangra mannvirki voru gerðar í Japan um aldamótin 1900. Til er teikning af íslenskum torfbæ með jarðskjálftaeinangraðri baðstofu sem gerð var eftir Suðurlandsskjálfta í byrjun 20. aldar.

þolsforriti sem byggir á línulegum efniseiginleikum. Í upphaflegu líkani af byggingunni (sjá skýringarmynd 2) voru allar burðareiningar hafðar með en breytingar voru gerðar eftir að í ljós kom að kraftar í sumum einingum, aðallega gluggasúlum, fóru yfir þolmörk þeirra. Einingarnar voru fjarlægðar og líkanið sveiflugreint aftur. Könnuð voru áhrif þess að gefa undirstöðum ákveðna stífni og setja inn gorma sem eingöngu taka upp þrýstikrafta í stað þess að festa undirstöðupunkta í lóðrétta stefnu. Jarðskjálftakrafti við undirstöður sem fékkst með svörunarrófsgreiningu var dreift á hæðir og áhrif hans ásamt eiginþyngd reiknuð stöðufræðilega.

Skýringarmynd 3: Svörunarróf mældu jarðskjálftahröðunarinnar í A-V stefnu miðað við að mannvirki hafi 5% krítíska dempun og línulega efniseiginleika ásamt svörunarrófi samkvæmt ENV-1998 miðað við hröðunina 0,5g, 5% krítíska dempun hegðunarstuðul q=1,5 og jarðvegsflokk A.

Sveiflu- og svörunarrófsgreining var gerð á upphaflega líkaninu og breytta líkaninu (sjá skýringarmynd 3). Niðurstöður sveiflugreiningarinnar gáfu grunnsveiflutímann 0,15 s og þar með að svörun byggingarinnar væri öll á bilinu ~0 til 0,15 s en á því bili sveiflast svörunarróf jarðskjálftans um svörunarrófsgildi staðalrófsins. Nákvæmni útreikninga bæði á sveiflutíma og mati á burðarþoli þóttu ekki gefa tilefni til annars en að nota staðalrófið til að meta jarðskjálftaáraun á bygginguna. Auk þess þótti áhugavert að nota róf reiknað samkvæmt aðferðum í jarðskjálftastaðlinum og þá um leið beita þeim aðferðum sem burðarþolshönnuðir nota í dag við jarðskjálftahönnun.

Líkanið og raunveruleikinn Helstu skemmdir á burðarvirki hússins eftir skjálftana komu fram í súlum á bakhlið og í veggjum við stigakjarna. Skerbrot varð í nokkrum burðarsúlum á bakhlið í kjallara en auk þeirra skemmdust flestar gluggasúlur. Ennfremur komu fram skersprungur í veggjum í stigahúsi og sprungur í kjallaragólfi ásamt lyftingu við burðarsúlur. Í Vestur-Afríku taldi fólk að jörðin væri flöt eins og diskur. Öðru megin hvíldi jörðin á háu fjalli en hinum megin var það mikill risi sem hélt undir hana. Kona risans hélt himninum uppi og þegar risinn faðmaði konuna sína hristist jörðin.

Skýringarmynd 2: Tölvulíkan af Suðurlandsvegi 3. Á efstu myndinni er byggingin án álags. Myndirnar fyrir neðan sýna fyrsta og annað sveifluform hennar.

8

Burðarþol súlna var sérstaklega kannað. Samkvæmt útreikningum komu meiri kraftar í burðarsúlur á bakhlið hússins en á framhlið þess (sjá skýringarmynd 4). Almennt voru reiknaðir sniðkraftar hærri en áætlað burðarþol þeirra súlna sem skemmdust í skjálftanum. Engar skemmdir komu fram í burðarsúlum innandyra og kom það heim og saman við niðurstöður í líkaninu.


Skýringarmynd 4: Hlutfall skerkrafts og brotþols. Skerkraftur í burðareiningu á bakhlið í kjallara, á fyrstu hæð og annarri hæð, sem hlutfall af skerþoli í brotástandi fyrir mismunandi einingalíkön. Neðri mörkin er skerþol við brotástand (γsteypa=1,5 og γstál =1,15). Efri mörkin er skerþol reiknað með efnisstuðlum γstál =γsteypa=1,0. Skersprungur komu fram í burðarsúlum í kjallara. Í Suðurlandsskjálftanum komu fram í súlum á bakhlið í kjallara en engar skemmdir hafa fundist í burðarsúlum á fyrstu og annarri hæð.

Lærdómur sögunnar Þegar byggingin við Suðurlandsveg 3 var hönnuð árið 1975 voru kröfur um jarðskjálftahönnun litlar eða engar. Íslenskur jarðskjálftastaðall, ÍST13, öðlaðist fyrst gildi árið 1976 og síðan þá hefur þekkingu á jarðskjálftafræðum fleygt fram. Strangari og ítarlegri reglur um jarðskjálftaálag, lágmarksjárnun og deilihönnun eru nú settar fram í hönnunarstöðlum. Eftir greiningu á húsinu má álykta að hefði það verið hannað samkvæmt þeim stöðlum sem nú eru í gildi ásamt því að hugað hefði verið að samhverfu og samfelldni burðarvirkisins hefðu skemmdir á því trúlega orðið minni en raunin varð í skjálftunum árið 2000.

Skersprunga í burðarsúlu á bakhlið í kjallara. Einangrun og múrhúð hefur verið brotin til að komast að steyptu súlunni.

Niðurstöðum jarðskjálftagreiningarinnar bar ágætlega saman við þær skemmdir sem raunverulega urðu á byggingunni í jarðskjálftanum þótt ef til vill hefði mátt búast við meiri skemmdum. Þá ber að nefna að sumir byggingarhlutar eru klæddir með múrkerfi og því hafa ekki allar burðareiningar verið skoðaðar. Skemmdir eftir jarðskjálftana bentu til að æskilegt væri að styrkja burðarvirki hússins samhliða viðgerðum. Markmiðið með styrkingunum var að minnka sniðkrafta í burðarsúlum og jafnframt að minnka ósamhverfu hússins. Við ákvörðun jarðskjálftastyrkinga var miðað við grunnhröðun 0,4 g eins og gefið er í þjóðarskjali fyrir Hellu. Lagt var til að steypt yrði upp í nokkra kjallaraglugga á bakhlið og gluggaop á suðausturgafli. Ennfremur að steypt yrði veggsúla í austurhorni hússins frá kjallara og upp undir þakplötu (sjá skýringarmynd 5). Kostnaður við þessar fremur einföldu framkvæmdir er tiltölulega lítill, ekki síst sé haft í huga að mannvirkið verður að þeim loknum mun öruggara en áður í jarðskjálfta.

Fróðlegt var að sjá hversu ágætlega skemmdum á byggingunni og niðurstöðum jarðskjálftagreiningar á því bar saman. Það sýnir, þrátt fyrir ýmsar takmarkanir og nálganir, að mannvirki sem hönnuð eru fyrir sniðkröftum sem fást með jarðskjálftagreiningu eru öruggari og líklegri en ella til að standast jarðskjálfta án mikilla skemmda. Reynslan af þessu verkefni sýnir að með litlum tilkostnaði má bæta svörun eldri byggingar í jarðskjálfta. Það vekur spurningar um hvort ekki sé ástæða til að yfirfara burðarvirki mikilvægra mannvirkja á jarðskjálftasvæðum sem hönnuð voru áður en reglur um jarðskjálftahönnun tóku gildi. Hér er einkum átt við sjúkrahús, skólabyggingar og önnur þau mannvirki sem mikilvæg eru almannahag og þurfa að vera starfhæf eftir jarðskjálfta.

Bakhlið (Norð- austurhlið)

Suðausturgafl Steypt veggsúla Steypt upp í gluggaop á 1. hæð Steypt í gluggaop í kjallara

Skýringarmynd 5: Tillögur að jarðskjálftastyrkingu.

9

Stefán Bjarnason tæknifræðingur.

Lokaverkefni í jarðskjálftagreiningu Lokaverkefni nemenda við Tækniháskóla Íslands eru umfangsmikil hönnunar- eða rannsóknarverkefni unnin undir handleiðslu leiðbeinenda úr atvinnulífinu. Lokaverkefni Stefáns Bjarnasonar fjallaði um jarðskjálftagreiningu á húsi við Suðurlandsveg 1 á Hellu og samanburð niðurstaðna við skemmdir sem urðu á húsinu í jarðskjálftunum á Suðurlandi árið 2000. Stefán fékk aðstöðu á Verkfræðistofu Sigurðar Thoroddsen til að vinna verkefnið en leiðbeinandi hans var Fjóla Guðrún Sigtryggsdóttir verkfræðingur þar. Verkefnið var unnið á svipaðan hátt og jarðskjálftagreining byggingarinnar við Suðurlandsveg 3 sem sagt er frá í greininni hér til hliðar. Húsið sem Stefán jarðskjálftagreindi er steinsteypt verslunar- og skrifstofuhúsnæði byggt í kringum 1980. Það samanstendur í raun af tveimur ólíkum byggingum, annars vegar skrifstofubyggingu og hins vegar verslunar- og lagerbyggingu. Stefán sveiflugreindi þessar byggingar saman en kannaði einnig sveiflueiginleika hvorrar byggingar um sig en áberandi skemmdir urðu meðal annars á mótum bygginganna. Niðurstöðum jarðskjálftagreiningar bar ágætlega saman við skemmdir sem urðu á húsinu. Stefán fékk ágætiseinkunn fyrir verkefnið.


Ólafsfjarðarbrú Mynd: Teikn á lofti / Vegagerðin.

jarðskjálftaeinangruð Yfirlitsmynd frá Ólafsfirði að loknum framkvæmdum.

Brúin í Ólafsfirði tilbúin til uppsetningar. Eftir á að moka frá henni og beina vatni undir hana. Brúin hvílir á blýgúmmílegum til einangrunar í jarðskjálfta.

Á fyrirhuguðum þjóðvegi á milli Ólafsfjarðar og Siglufjarðar um Héðinsfjörð var nýlega byggð brú yfir Ólafsfjarðarós, hönnuð af Verkfræðistofu Sigurðar Thoroddsen. Ólafsfjarðarbrú er tveggja hafa bitabrú, alls um 40 m að lengd, grunduð á staurum sem reknir voru niður í 40 m fyllingu. Vegna mikillar yfirborðshröðunar á svæðinu fór Vegagerðin fram á við hönnuði Verkfræðistofunnar að brúin yrði einangruð fyrir jarðskjálftum með blý-gúmmílegum. Í jarðskjálfta hreyfast undirstöður mannvirkja með skjálftanum. Ef mannvirki er fullkomlega stíft sveiflast efri hluti þess með undirstöðunum. Færsla, hraði og hröðun mannvirkisins eru þannig þau sömu og yfirborðshröðun jarðar og engin mismunahreyfing á sér stað. Ef mannvirki er hins vegar fullkomlega eftirgefanlegt sveiflast undirstaðan en meginhluti mannvirkisins stendur kyrr. Færsla, hraði og hröðun mannvirkisins eru þá engin en mismunahreyfingar miklar. Í raunveruleikanum eru eiginleikar flestra mannvirkja einhvers staðar þarna á milli, undirstöður þeirra taka að hreyfast og hreyfingarnar færast síðan upp eftir mannvirkinu og það fer að sveiflast. Svörun þeirra við þessum sveiflum fer síðan eftir eiginleikum þeirra og geta þau skemmst eða jafnvel eyðilagst. Með jarðskjálftaeinangrun er svöruninni breytt með því að hafa áhrif á eiginleika mannvirkisins og líkur á skemmdum þannig minnkaðar.

minnkað. Einnig er dempun aukin sem bætir svörun mannvirkisins rétt eins og dempari gerir í fólksbíl.

Svörunarróf, eins og það sem sést á skýringarmynd 1, sýnir mestu hröðun mannvirkis í jarðskjálfta fyrir gefinn sveiflutíma og hámarkshröðun yfirborðs. Óendanlega stíft mannvirki hefur sveiflutímann núll og hröðun þess verður sú sama og yfirborðshröðunin sem í Ólafsfirði er 0,5g. Ef sveiflutíminn er milli 0,1 og 0,4 sekúndur verður hámarkshröðun mannvirkisins fjórum sinnum meiri eða rúmlega 2g. Ef mannvirkið hefur lengri sveiflutíma minnkar hröðunin. Með jarðskjálftaeinangrun er sveiflutíminn lengdur og hröðun þess og hönnunarálag þar með

Blý-gúmmílegur voru þróaðar á Nýja Sjálandi á áttunda áratugnum. Þær eru gerðar úr lögum af náttúrulegu gúmmíi eða gervigúmmíi með stálplötum á milli þeirra. Í miðju þeirra er blýkjarni. Stálplöturnar koma í veg fyrir að legurnar gefi eftir undan lóðréttu álagi og halda að blýkjarnanum. Legunum er yfirleitt komið fyrir neðarlega í byggingu, á milli undirstaða og plötu yfir kjallara. Blýkjarninn gefur stífni við litlar færslur en við miklar færslur flýtur blýið og eyðir þannig orku jarðskjálftans. Auk þess takmarkar hann í raun hve miklir kraftar verka á mannvirkið þar sem þeir verða ekki meiri en legan getur flutt á milli undirstöðu og yfirbyggingar.

Blýkjarni

Stálplötur

Náttúrulegt gúmmí eða gervigúmmí

Innviðir blý-gúmmílegu.

Blý-gúmmílegur

Því lægra sem flotmark legu er því meiri verður einangrunin en færslurnar aukast að sama skapi. Mannvirkið og tengingar við undirstöður verður að hanna fyrir þessar færslur.

Eggert V. Valmundsson Verkfræðingur á húsagerðarsviði

Skýringarmynd 1: Svörunarróf mældra jarðskjálfta, meðaltal þeirra og samkvæmt Evrópustaðli fyrir jarðvegsflokk B.

10

Vegagerðin var fljót að notfæra sér blý-gúmmílegur til jarðskjálftaeinangrunar og notar þær jafnan til að einangra brýr þar sem líkur eru á stórum jarðskjálftum. Þjórsárbrúin gamla var fyrsta brúin sem einangruð var með þessum hætti hér á landi en þar var legum komið fyrir árið 1991. Má gera


ráð fyrir að ef það hefði ekki verið gert hefði brúin skemmst í jarðskjálftunum sumarið 2000.

Mjúk fyrsta hæð

Hönnun Legunum í Ólafsfjarðarbrú var komið fyrir á milli stöpla og yfirbyggingar, rétt eins og hefðbundnum brúarlegum. Ákveðin voru mörk línulegra formbreytinga, það er, þeirra lágmarkskrafta sem brúin þolir án þess að blýið fljóti. Lágmarkskraftarnir í þessu tilfelli eru bremsu- og vindkraftar en þeir ráða lágmarksstærð blýkjarnanna. Einnig voru ákvarðaðir lóðréttir hámarks- og lágmarkskraftar ásamt snúningi á undirstöðum en kraftarnir eru ásamt mestu færslum ráðandi um gúmmíhluta legunnar, stærð hennar, gerð og fleira. Með staðsetningu blý-gúmmíleganna er hægt að hafa áhrif á hvar láréttu kraftarnir eru teknir upp. Settar voru tvær blý-gúmmílegur á hvorn endastöpul en hefðbundnar gúmmílegur notaðar á millistöpli. Þannig verður álag á millistöpulinn minna en á endastöplana en auðveldara er að hanna þá fyrir krafta í langátt brúar. Fyrst var slegið á stærð leganna með handreikningum. Því næst var jarðskjálftasvörun brúarinnar reiknuð. Til þess voru notaðir tíu mældir jarðskjálftar sem fengnir voru frá Rannsóknamiðstöð í jarðskjálftaverkfræði á Selfossi. Voru þeir valdir þannig að stærð þeirra og fjarlægð frá upptökum væri svipuð því sem búast má við í Ólafsfirði. Einnig voru hermdir tíu jarðskjálftar með því að

Skýringarmynd 2: Yfirborðshröðun, færsla og kraftar í legum á milli- og endastöplum sem fall af tíma í jarðskjálfta.

búa til tímaraðir fyrir jarðskjálfta sem gefa ákveðna svörun miðað við jarðvegsaðstæður á staðnum. Jarðskjálftasvörunin var reiknuð í ólínulegu forriti sem reiknar jarðskjálfta í fjölda smáskrefa, metur í hverju þeirra hvaða blýkjarnar hafa flotið og reiknar síðan færslur og krafta í kerfinu. Dæmigerða niðurstöðu má sjá á skýringarmynd 2 en þar sjást yfirborðshröðun, færsla brúar og kraftar í milli- og endastöplum sem fall af tíma. Með því að einangra brúna á þennan hátt var heildarálag á brúarstöpla minnkað um rúmlega 60%. Ennfremur var hægt að dreifa álaginu mismikið á stöplana, með því að hafa ekkert blý í legum á millistöpli. Hönnunarfærsla var metin 150 mm.

Samgöngbætur á Tröllaskaga Ætla má að byggð á norðanverðum Tröllaskaga styrkist mikið með bættum samgöngum, styttri vegalengdum og auknu umferðaröryggi þegar tekinn hefur verið í notkun nýr heilsársvegur um svonefnd Héðinsfjarðargöng sem tengir bæjarfélögin þar við Eyjafjarðarsvæðið. Samgöngur milli svæðanna hafa hingað til verið um Öxnadalsheiði og hluta úr ári um Lágheiði en nýja leiðin mun tengja saman Siglufjörð og Ólafsfjörð með jarðgöngum um Héðinsfjörð. Við þetta mun leiðin milli þessara bæjarfélaga styttast í aðeins 15 km úr 234 km miðað við leið um Öxnadalsheiði og 62 km miðað við leið um Lágheiði. Auk byggingar jarðganganna felst í verkinu vegagerð, gerð vegskála og bygging brúa yfir Ólafsfjarðarós, Héðinsfjarðará og Fjarðará í Siglufirði. Vegagerðin hélt útboð á framkvæmdunum í maí á síðasta ári og bárust nokkur tilboð. Framkvæmdunum var hins vegar frestað að frátaldri gerð brúar yfir

Ólafsfjarðarós sem var boðin út sérstaklega og byggð á árinu 2003.

Útfærslur á byggingum ætlaðar til þess að þær standist betur jarðskjálfta hafa ekki allar virkað vel. Frægasta dæmið er vafalaust aðferð sem meðal annars var notuð í Kaliforníu á áttunda áratugnum og kennd er við „mjúka fyrstu hæð“ (e. soft first story). Hún byggist á að gera fyrstu hæð byggingar mjög sveigjanlega með því að hafa þar nær enga veggi. Þannig var sveiflutíminn lengdur og jarðskjálftaálag minnkað. Gallinn var sá að þetta hafði í för með sér miklar mismunafærslur milli undirstöðu og plötu yfir fyrstu hæð, færslur sem byggingarnar voru ekki deilihannaðar til að þola. Eftir jarðskjálfta mátti sjá efri hæðir bygginga standa á ónýtri eða samanhruninni fyrstu hæð þeirra. Í raun eru blý-gúmmílegur útfærsla á sömu hugmynd en þá kemur gúmmílegan í staðinn fyrir mjúka fyrstu hæð. Legurnar er mun auðveldara að hanna fyrir miklum færslum og ef þær skemmast er einfalt að skipta þeim út fyrir nýjar.

Verkfræðistofa Sigurðar Thoroddsen sá um hönnun vegskála og brúa og reiknaði auk þess jarðskjálftaeinangrun brúar í Ólafsfirði og jarðskjálftaáhrif fyllingar á vegskála. Á þeim tíma sem Verkfræðistofan vann að hönnuninni var verið að endurskoða jarðskjálftahröðunarkort af Íslandi. Samkvæmt fyrirliggjandi gögnum mátti búast við grunnhröðun 0,5 g í Héðinsfirði og Ólafsfirði en 0,35 g í Siglufirði og var miðað við þessi gildi við jarðskjálftahönnun vegskála og brúar. Leitað var til Rannsóknarmiðstöðvarinnar í jarðskjálftaverkfræði á Selfossi sem útbjó tíu jarðskjálftatímaraðir fyrir lárétta yfirborðshröðun á klöpp á þessu svæði út frá jarðskjálftatímaröðum sem mældar voru á Suðurlandi árið 2000. Tímaraðirnar voru kvarðaðar þannig að hágildi raðanna bæri saman við skilgreinda grunnhröðun. Mældu tímaraðirnar ásamt hermdum tímaröðum út frá svörunarrófi voru notaðar við hönnun brúarlega fyrir brú í Ólafsfirði og við reikninga á jarðskjálftaálagi á vegskála frá fyllingum.

11

Samkvæmt japanskri þjóðsögu bjó stór og mikill fiskur í jörðinni og þegar hann fór á hreyfingu urðu til jarðskjálftar. Töldu menn að fiskur þessi væri vaktaður af guði einum vopnuðum mikilli steinkylfu og kæmi hann í veg fyrir að fiskurinn spriklaði um of. Þegar guðinn dottaði eða missti athyglina, nýtti fiskurinn hins vegar tækifærið vel og hóf mikil sporðaköst með tilheyrandi jarðskjálftum.


Héðinsfjarðargöng Jarðskjálftaáhrif fyllingar umhverfis vegskála

Mynd: Teikn á lofti / Vegagerðin.

Fyrirhuguð Héðinsfjarðargöng eru í raun tvenn jarðgöng, annars vegar um 3,7 km löng göng milli Siglufjarðar og Héðinsfjarðar og hins vegar um 6,9 km löng göng milli Ólafsfjarðar og Héðinsfjarðar. Göngin verða 7,6 m breið með tveimur akreinum ásamt útskotum.

Tölvumynd af gangamunna í Héðinsfirði að loknum framkvæmdum.

Vegskálar verða við gangamunnana, 60 til 135 m langir og ræðst lengdin meðal annars af hættu á snjóflóðum, skriðuföllum og snjósöfnun. Fyllt verður yfir skálana á köflum og gert er ráð fyrir að fyllingarhæð yfir þak geti orðið allt að 10 m í Héðinsfirði og 12 m í Siglufirði.

Áhrif jarðskjálfta metin í tölvulíkani Til að tryggja sem mest öryggi í jarðskjálfta þótti ástæða til að meta álag á skálana frá fyllingu eða lausu efni í jarðskjálfta. Í þeim tilgangi voru gerð tvívíð tölvulíkön af vegskálanum (sjá skýringarmyndir). Jarðskjálftaálag á vegskálana var reiknað fyrir mismunandi fyllingarhæð, allt frá engri fyllingu að skála til 10 m þykkrar fyllingar yfir skálaþaki. Fyrir vegskálana í Héðinsfirði var reiknað með grunnhröðun 0,5g en 0,35g í Siglufirði.

Skálarnir í Héðinsfirði og Siglufirði voru skoðaðir í sitt hvoru lagi enda grunnhröðun ekki sú sama og aðstæður um margt mismunandi. Í Siglufirði verða meiri klapparskeringar í vegskálastæði auk þess sem yfirborð fyllingar yfir vegskálanum er hallandi og sums staðar eingöngu fyllt að skálunum öðru megin. Áhrif þess að setja vegskála í allt frá fimm metra djúpri klapparskeringu voru könnuð og voru jákvæð til lækkunar á beygjuvægjum í skálaveggjum. Í líkaninu má segja að líkt sé eftir fyrirhugaðri framkvæmd. Gert er líkan af undirlaginu, vegskáli reistur í líkaninu og sniðkraftar reiknaðir fyrir eiginþyngd vegskálans eingöngu. Í nokkrum áföngum er svo fyllt að vegskálanum og reiknaðir sniðkraftar vegna eiginþunga og hvíluþrýstings frá fyllingu eftir að hvert fyllingarlag hefur verið lagt. Jafnframt eru efniseiginleikar fyllingarinnar fyrir neðan endurreiknaðir í hverju skrefi en eftir því sem meira af efni bætist ofan á hvert lag breytast efniseiginleikarnir þannig að fjaðurstuðull efnisins hækkar og stífni þess eykst. Þannig fæst tímasaga sniðkrafta í vegskálanum þegar fyllt er að honum sem og tímasaga spennu og streitu í fyllingunni. Sniðkraftar í vegskálanum og fyllingunni eru þannig þekktir og notaðir sem upphafsgildi við jarðskjálftaútreikninga. Jarðskjálftaálagið er lesið inn í forritið sem tímaröð og á hverjum tíma má skoða hröðun, hraða og færslur á fyrirfram tilteknum punktum í fyllingunni sem og sniðkrafta í vegskálanum.

Reiknilíkanið. Línurnar eru þéttari þar sem nákvæmnin er meiri í módelinu.

Á Krít voru jarðskjálftar taldir eiga upptök hjá óvættinni Mínótár, sem var að hálfu leyti maður og hálfu leyti naut. Hann var lokaður inn í miklu völundarhúsi, æddi um allt, hristi sig, öskraði og stappaði niður fótunum svo ógurlega að jörðin nötraði og skalf.

Myndin sýnir skilin á milli klappar og fyllingar. 10 m fylling er yfir skálaþaki.

Mikilvægt að meta áhrif fyllingar Niðurstöðurnar sýndu að í jarðskjálfta hefur fylling umhverfis vegskála talsverð áhrif á sniðkrafta í skálaveggjum. Þessi áhrif er erfitt að meta nema með tölvulíkani af vegskála ásamt fyllingu. Þannig gáfu niðurstöður tölvulíkansins meiri sniðkrafta en þegar jarðskjálftaálag var áætlað með handreikniaðferðum eða í hefðbundnu burðarþolsfræðiforriti. Þá staðfestu niðurstöðurnar nauðsyn þess að fylla að og yfir vegskálann með sem bestu efni næst skálaveggjum og minnka þannig álag bæði vegna eiginþyngdar og hvíluþrýstings sem og vegna jarðskjálfta. FGS

12


Fráveitumannvirki Hreinar fjörur og bætt umhverfi er krafa nútímans. Á síðari árum hafa ýmis sveitarfélög byggt fráveitukerfi og ýmiss konar mannvirki fyrir skólp. Skólpinu er dælt með aðstoð dælustöðva í hreinsistöðvar og þaðan út í sjó, jafnvel marga kílómetra frá landi. Verkfræðistofa Sigurðar Thoroddsen hefur hannað og haft eftirlit með byggingu slíkra mannvirkja víða, meðal annars í Reykjavík, Hafnarfirði og á Akureyri. Eftir að hafa lokið för sinni frá niðurföllum og salernum að dælustöðvum rennur skólpið inn í stóran og mikinn brunn í dælustöðvunum sem kallaður er skólprými eða dælurými. Hægt er að stöðva innrennsli skólpsins í stöðina með hand- eða vökvaknúnum rennilokum og beina því til sjávar með því að opna svokallaðar flotlokur. Þetta getur þurft að gera ef tæma þarf stöðina í einhverjum tilvikum svo sem vegna hreinsunar eða viðhalds. Flotlokurnar eru líka öryggislokur þannig að ef stöðin fyllist af einhverjum ástæðum, til dæmis vegna rafmagnsleysis, og dælur hætta að ganga, fljóta flotlokurnar upp þannig að skólpið rennur sjálfkrafa til sjávar. Þessar öryggislokur eru að jafnaði loftknúnar. Á botni brunnsins eru tvær til fjórar dælur og dæla þær skólpinu í 300-500 mm pípum

upp um nokkra metra, stundum beint inn í frárennslislögn en annars upp í þrýstiturn. Þaðan rennur skólpið í næstu dælustöð eða beint í hreinsistöð. Allar pípur frá dælum eru úr sýruheldu ryðfríu stáli (AISI 316). Í sumum dælustöðvum eru sérstök hólf og dælur fyrir regnvatn þar sem því er haldið aðskildu frá skólpi. Dælustöðvarnar skiptast í tvo hluta. Annar hlutinn er áðurnefnt skólprými þar sem skólpið rennur inn og er sá hluti allur neðanjarðar. Efri hluti dælustöðvanna er síðan stjórn- og athafnarými, þar sem rafbúnaður er staðsettur, svo og snyrting og önnur aðstaða starfsfólks. Brautarkrani er í lofti dælustöðvanna til að ná dælum upp úr skólprýminu en þær ganga á sleðum upp og niður. Milli efra og neðra rýmis dælustöðvanna eru lúgur fyrir dælur og stigagangur en mannop í litlum stöðvum.

Gunnlaugur Pétursson Verkfræðingur á véla- og lagnasviði

Sjór

Magnús Magnússon Verkfræðingur við Akureyrarútibú VST Skólp

Gróf hreinsun

Dælustöð

Fín hreinsun

Hreinsistöð

Skólpið byrjar för sína í niðurföllum og salernum heimilanna. Þaðan er því veitt með grönnum pípum í aðrar víðari í nálægum götum sem síðan enda í heilmikilum safnæðum. Safnæðarnar eru leiddar að svokölluðum dælustöðvum þar sem skólpinu er dælt upp í víðar pípur sem liggja síðan að hreinsistöð. Frá hreinsistöðvunum er skólpinu dælt til sjávar.

13

Sigurþór Hólm Tryggvason Verkfræðingur á rafmagnssviði


Fráveitumannvirki

Í dælustöðvunum þarf að vera öflugt tvískipt loftræsikerfi. Í stórum dælustöðvum sogar annað kerfið loft upp úr skólprýminu en hitt heldur yfirþrýstingi í efri hluta stöðvarinnar. Í litlum dælustöðvum er yfirþrýstingi einnig haldið í efri hluta en þar er lofti dælt inn í neðri hlutann þegar fara þarf niður í hann. Loftið leitar út um sérstök loftunarrör en einnig inn í lagnakerfið að stöðinni. Aldrei er farið niður í skólprými nema loftræsikerfi þess sé búið að ganga í nokkurn tíma, enda er þar loft heldur óheilnæmt fyrir menn og málma. Sem dæmi má nefna að þar er óheitsinkhúðað stál ekki lengi að ryðga sundur.

Hreinsistöðvar

Skólpdælustöð við Laufásgötu Akureyri var byggð árið 2000. Í húsinu er varaaflsstöð og stýringar en dælustöðin sjálf er neðanjarðar. Arkitekt var Gísli Kristinsson á Arkitektastofunni í Grófargili.

Dælustöð við Kirkjusand í Reykjavík var arkitektahönnuð af Birni S. Hallssyni og Úti og inni arkitektum um miðjan níunda áratuginn. Hönnunin hlaut Umhverfisverðlaun Reykjavíkur.

Eins og sést á skýringarmyndinni hér að framan er skólpinu dælt gegnum dælustöðvarnar í hreinsistöðvar. Í Reykjavík eru tvær slíkar, við Ánanaust og Klettagarða, og ein í Hafnarfirði. Hreinsistöðvar eru mikil mannvirki, sérstaklega ef skólpið er einnig fínhreinsað eins og í stöðvunum í Reykjavík. Eftir að skólpinu hefur verið dælt í hreinstöðina er það látið renna í gegnum grófsíur. Þessar síur eru „tröppusíur“ sem hreinsa rusl allt niður í 1 mm að þvermáli úr skólpinu. Tröppusíurnar eru eins og rúllustigar með lóðréttum raufum, þar sem ruslið gengur upp síuna. Ruslinu er safnað saman bak við síurnar og því síðan þrýst gegnum pípur út í gáma. Fullir gámar eru tæmdir á sérstökum urðunarstöðum. Svo virðist sem ekki veiti af því að hreinsa skólpið áður en því er dælt lengra því í þessum síum hafa jafnvel fundist heilir matardiskar og aðrir stærri hlutir. Eftir að skólpið hefur runnið í gegnum síurnar fer það inn í svokallað „sandfang“. Það er stór þró þar sem sandur og annað fínt þungt efni er látið setjast til á V-laga botn. Þaðan er sandinum dælt í gáma. Fita úr skólpinu safnast fyrir

14

á yfirborði þess og er hún skafin ofan af með löngum borðum. Eftir að óhreinindi hafa sest til í sandfanginu og fitan verið fjarlægð er skólpinu dælt á haf út, allt að 5 km frá landi. Í hreinsistöðvunum er að sjálfsögðu öflugt loftræsikerfi eins og í dælustöðvunum, svo og stýribúnaður fyrir síur og dælur og brúarkranar til að taka upp dælur.

Yfirföll Yfirföll eru sett á fráveitulagnir í einföldu kerfi eða þar sem skólp og ofanvatn eru í sömu lögn. Yfirföllin sem byggð hafa verið á Akureyri og VST hefur hannað eru svokölluð þveryfirföll. Þau eru tiltölulega löng og draga nafn sitt af þröskuldi og svokallaðri fleytifjöl sem koma þvert í enda þeirra. Reynt er að tryggja sem mestan aðskilnað efna á leiðinni í gegnum yfirfallið þannig að léttari efni fljóti upp en þau þyngri sökkvi. Þegar yfirfallið er virkt stöðvast flotefnin á yfirborðinu á fleytifjölinni en vatnið sem er þá bæði orðið þokkalega laust við flotefni og þyngri efni fer undir hana, yfir þröskuldinn og í yfirfallslögn. Þegar rennsli minnkar aftur skila flotefnin sér síðan rétta leið í skólphluta yfirfallsins. Á þennan hátt er vel þynntu skólpi, gjarnan í hlutfallinu einn á móti fimm, skilað um yfirfallið í viðtaka en aðeins litlum hluta hleypt áfram í skólpkerfinu. Frárennslisrör skólps eru því verulega grennri en innrennslisrör þess. Magn efnis sem fer um yfirfallið er mælt með því að skoða vatnshæð á þröskuldinum. Upplýsingum er safnað í iðntölvu sem staðsett er í yfirfallinu og úr henni eru upplýsingar færðar yfir í stjórnkerfi fráveitunnar. Þannig er hægt að sjá hversu mikið magn hefur farið um yfirfallið og hvenær. Samkvæmt mengunarreglugerð má yfirfall ekki vera virkt meira en 5% tímans eða 432 klukkustundir á ári.


Yfirföllin eru niðurgrafin og göngupallur er meðfram yfirfallsrennunni til þess að hægt sé að spúla óhreinindi sem setjast inn í yfirfallið þegar rennsli er mikið og yfirfallið er virkt.

Raflagnir í dæluog hreinsistöðvum Raforkuþörf stórra dælu- og hreinsistöðva er umtalsverð. Dælurnar eru stórar og orkufrekar og því þarf að vanda til vals á stjórnbúnaði svo að þær trufli ekki raforkukerfi í nágrenninu. Í mörgum tilfellum kemur 11 kV jarðstrengur að innbyggðri spennistöð. Uppsett afl getur verið á bilinu 500 til 1.200 kW eða meira í stórum stöðvum en allt niður í hundraðasta hluta þess í litlum dælustöðvum. Sérstakur stjórnbúnaður er fyrir hverja dælu og stýrir hann samkeyrslu þeirra til þess að sem best nýting náist og notkunartími dælanna verði sem jafnastur. Í efri hluta stöðvanna eru venjulega hefðbundnar iðnaðarraflagnir, innsteyptar að miklu leyti, og flúrlampar í loftum. Helstu smáspennukerfi eru sett upp, svo sem brunaviðvörunarkerfi og innbrotsviðvörunarkerfi með myndavélum. Í neðri hluta stöðvanna, skólprýminu, er umhverfið aftur á móti óhentugt fyrir raflagnir og því er reynt að halda þeim í lágmarki. Rafbúnaður þar þarf að vera mjög þéttur og tæringarþolinn. Flúrlampar lýsa upp gönguleiðir og 250-400W flóðlýsingarlampar lýsa niður í skólprýmisbotn. Festingar og lokunarbúnaður lampa er úr ryðfríu stáli. Reynt er að hafa rafmagnstengingar sem fæstar og eru raflagnir því oft lagðar sérstaklega að hverju ljósi fyrir sig. Ef samtenging er nauðsynleg er hún venjulega höfð inni í lampanum. Allan stálbúnað, svo sem brýr, handrið og stiga þarf að spennujafna vandlega til þess að minnka hættu á rafmagnsslysum ef útleiðsla á sér stað. Stjórnnemar fyrir dælustýringar voru í upphafi settir neðarlega í brunna en vegna erfiðs aðgengis er nú reynt að koma þeim ofar þar sem auðveldara er að ná til þeirra til viðhalds og þrifa. Í flestum dælustöðvum sem nú eru í notkun eru dælurnar ofan í skólprýminu. Borið hefur á því að rafstrengir að dælunum, sem þó eiga að vera gerðir fyrir þetta umhverfi, standist ekki áraunina og raki komist í þá og þaðan inn í dælurnar. Því er nú í auknum mæli farið að hafa dælurnar í þurru sérrými utan skólpbrunna. Stöðvarnar eru undir sérstöku vöktunarkerfi sem stutt er með skjámyndum og í þróun er samskiptakerfi sem gerir fjarstýringu mögulega.

Hönnun dæluog hreinsistöðva Hlutur verkfræðinga í hönnun dælustöðva er mikill. Arkitektar sjá yfirleitt um útlit þeirra en verkfræðingar hafa haft frjálsar hendur innanhúss, sérstaklega í skólprýminu neðanjarðar.

Finnurðu einhverja skrýtna lykt hérna?

Stærð dælustöðvanna ræðst að sjálfsögðu af því magni skólps sem rennur inn í þær. Mat á þessu magni er lítið vandamál í gamalgrónum bæjarhlutum. Hins vegar getur reynst erfitt að áætla stærð stöðva sem eiga að taka við skólpi frá nýjum hverfum sem jafnvel hafa enn ekki verið að fullu skipulögð. Því hefur stundum verið gripið til þess ráðs að koma ekki öllum dælunum fyrir strax, heldur láta eina eða tvær bíða til síðari tíma. Aðra hluta stöðvarinnar verður hins vegar að hanna fyrir mesta hugsanlegt álag, nema pípur sem ekki eru innsteyptar. Í sumum stöðvum, sérstaklega þeim sem dæla langar leiðir, þarf að gera ráð fyrir að hægt sé að koma svokölluðum „hreinsisvínum“ inn í lagnirnar til þess að hreinsa þær. Hreinsisvínin eru gerð úr þéttum svampi og utan á þeim eru stundum sérstakir hreinsiburstar. Þeim er komið inn í dælulögnina við stöðina og rekin áfram eftir henni með dælunum. Með þessu móti er lögnin hreinsuð að innan og rennslisviðnám hennar minnkað sem aftur eykur afköst og virkni dælanna. Gjarnan eru sett tvö til fjögur hreinsisvín alls í gegnum lögnina þegar hún er hreinsuð, tiltölulega mjúkt svín fyrst en þau seinni eru höfð stífari. Til að geta notað hreinsisvínin þarf að vera sérstakur búnaður, bæði í stöðvunum sjálfum til að koma þeim inn í lagnirnar og líka á öðrum stöðum í fráveitukerfinu til að taka á móti þeim þegar þau hafa lokið hlutverki sínu. Verkfræðistofa Sigurðar Thoroddsen hefur hannað eða komið að byggingu margra fráveitumannvirkja. Af hreinsistöðvum má nefna stöðina við Klettagarða í Reykjavík og stöðina við Óseyrarbraut í Hafnarfirði. Af dælustöðvum má nefna stöðvarnar við Faxaskjól, Skeljanes, Boðagranda, Seilugranda, Kirkjusand, Sævarhöfða og Gufunes í Reykjavík. Þá hefur stofan hannað dælustöðvar við Hafnarstræti, Glerárgötu, Laufásgötu, Silfurtanga og Fjórðungssjúkrahúsið á Akureyri og eina í Borgarnesi. Stofan hefur einnig hannað þrjú yfirföll á Akureyri, við Hjalteyrargötu, Spítalaveg og við Tryggvabraut.

15


Vörn er besta sóknin Forvarnir

Skipulag viðbragða

Neyðartilvik

Aðgerðir

Enduruppbygging

Raunverulegt eða æfing

Þú ert forstjóri veitufyrirtækis og vaknar upp við stóran jarðskjálfta um miðja nótt um hávetur. Fljótlega fara að berast fregnir af skemmdum, meðal annars rafmagns- og vatnsleysi. Hvað tekurðu til bragðs? Hugtakið neyðarvarnir er notað um skipulögð viðbrögð fyrirtækja og stofnana við náttúruhamförum og öðrum hættum sem ógna starfsemi þeirra á einhvern hátt. Í því felst meðal annars greining á hugsanlegum neyðartilvikum, mat á afleiðingum þeirra, skipulag og þjálfun vegna viðbragða við þeim og forvarnir, verði þeim við komið. Skýr ábyrgðar- og verkaskipting er einnig grundvallarþáttur í öllu neyðarskipulagi, svo og aðlögun að stjórnskipulagi fyrirtækisins og stjórnskipulagi almannavarna. Verkfræðistofa Sigurðar Thoroddsen hefur nú í tæp tíu ár veitt viðskiptavinum sínum ráðgjöf um neyðarvarnir. Verkfræðingar hennar hafa meðal annars unnið viðamiklar áætlanir fyrir tvö af stærstu veitufyrirtækjum landsins, Landsvirkjun og Orkuveitu Reykjavíkur, auk þess að hafa unnið grunnskipulag neyðarvarna smærri veitufyrirtækja fyrir Samorku, landsamtök þeirra. Við uppbyggingu neyðarvarna er að mörgu að huga, frá náttúruhamförum eins og eldgosum, jarðskjálftum og veðurofsa til stórfelldra bilana, stórslysa, skemmdarverka og jafnvel hryðjuverka.

Hugarleikfimi Í einni af innrásum Tyrkja í Grikkland á fornöld kom lítill tyrkneskur herflokkur að mikilli á. Hermennirnir tóku eftir því að á ánni var bátur sem tvö börn reru. Báturinn var svo lítill að í honum var aðeins pláss fyrir börnin tvö eða einn fullorðinn. Hvernig kom herforinginn sjálfum sér og 357 hermönnum sínum yfir ánna þannig að börnin væru saman með bátinn að flutningunum loknum? Og hversu oft fór báturinn milli árbakkanna?

Svörin er að finna á vef VST, www.vst.is

Metnar eru líkur á því að tilteknir atburðir gerist, hvort þeir valdi tjóni og þá hversu miklu. Um getur verið að ræða slys á fólki, skaða á umhverfi, búnaði og mannvirkjum, auk framleiðslutaps. Loks er tekið tillit til þess hvort tjónið sé staðbundið eða hvort áhrifin séu víðtækari. Í kjölfar matsins er ákveðið hvaða aðgerðir er raunhæft að ráðast í til að draga úr líkum á eða afleiðingum af viðkomandi neyðartilviki. Sé ekki unnt að draga úr líkum á atburði, eins og jarðskjálfta eða eldgosi, er áhersla lögð á að draga úr afleiðingum með fyrirbyggjandi ráðstöfunum og viðbrögðum við atburðinum sjálfum. Viðbragðsáætlanir eru gerðar fyrir stjórnendur og starfsmenn og í sumum tilfellum utanaðkomandi aðila. Reglulegar æfingar eru svo haldnar, allt frá einföldum samlestrar- og skrifborðsæfingum til stórra leikinna æfinga með þátttöku utanaðkomandi aðila eins og almannavarna, neyðarlínu, lögreglu, fréttamanna og ýmissa fyrirtækja. Um 70 manns tóku til dæmis þátt í stórri æfingu Orkuveitu Reykjavíkur sem fram fór í desember.

Profile for Verkís Consulting Engineers

Gangverk 2004 1  

Gangverk 2004 1  

Profile for verkis
Advertisement