Page 1

Verktækni Tímarit VFÍ / TFÍ 1. TBL. 22. ÁRG. 2016

Verkfræðingafélag Íslands / Tæknifræðingafélag Íslands

01/2016


ERU FRAMKVÆMDIR

FRAMUNDAN?

Trimble lausnir frá Ísmar fyrir öll verk

Fagmennska Þekking-Forysta

Þjónusta og tæknileg aðstoð. Áratuga reynsla.

WWW.ISMAR.IS SÍÐUMÚLA 28 108 REYKJAVÍK SÍMI 5105100

...Við mælum með því besta


Verktækni Efnisyfirlit

Af vettvangi VFÍ og TFÍ 4 Kjaramál.

6 9 10 11 12 14 16

Átak sjúkra- og styrktarsjóða, kjarakönnun. Af stjórnarborði TFÍ. Viðurkenningar TFÍ fyrir lokaverkefni. Af stjórnarborði VFÍ. Dagur verkfræðinnar. Heiðursveitingar VFÍ. Frumkvöðlar í íðorðasmíð. Í klóm ísbjarnarins.

Ritrýndar vísindagreinar 19 32 39

Tjónnæmi lágreistra íbúðarhúsa byggt á gögnum frá Suðurlandsskjálftunum 2000 og 2008. Íslenskt neysluvatn: Yfirlit og staða gæða. Frostþol ungrar steypu.

Tækni- og vísindagreinar 4 9 61 66 69

Um gróðurhúsaáhrif og hlýnun jarðar. Vindorka – tækifæri og áskoranir. Bensínbíl breytt í rafbíl – uppgjör verkefnis og reynsla af notun bílsins. Áhrif gæðastjórnunar á starfsánægju og helgun starfsmanna.

Tækni- og vísindagreinar Skilafrestur fyrir næsta blað

Skilafrestur ritrýndra greina vegna næsta tölublaðs er til 1. október. Frestur vegna almennra tækni- og vísindagreina er til 1. nóvember. Greinarhöfundar eru hvattir til að skila greinum sem fyrst þar sem þeim er komið strax í ritrýni og í umbrot um leið og henni er lokið. Þeir sem vilja vilja koma að efni í blaðið eru beðnir um að tilkynna það með tölvupósti til ritstjóra: sigrun@verktaekni.is Þar sem takmarkað pláss er í blaðinu er ráðlegt að láta vita um væntanlegar greinar sem fyrst.

V E R K TÆ K N I Engjateigi 9 · 105 Reykjavík Sími: 535 9300 · Símbréf: 535 9311 Tölvupóstur: sigrun@verktaekni.is

LEIÐARINN Sterkari saman? VFÍ og TFÍ hafa rekið sameiginlega skrifstofu frá árinu 1994. Samvinnan hefur verið báðum félögum til góðs. Eins og kemur fram á blaðsíðu 4 er nefnd að fara yfir samstarf og rekstur félaganna. Fara á yfir alla möguleika, líka hugsanlega sameiningu, sem hefur áður verið til skoðunar, greidd atkvæði en tillagan naumlega felld. Hvort málið gangi svo langt nú er ómögulegt að segja á þessu stigi. Hvað sem verður þá er það án efa til góðs að rýna starfsemina og greina sóknarfæri. Það er ánægjulegt að á síðasta ári var metfjöldi umsókna um inngöngu í bæði félögin og fjárhagur þeirra er góður. Nánara samstarf eða jafnvel sameining er því ekki rekin áfram af brýnni þörf eða tilvistarkreppu, ef svo má segja. – Heldur þeirri skoðun margra að hagsmunum verkfræðinga og tæknifræðinga sé best borgið í einu félagi. Á Degi verkfræðinnar var rafmagnsverkfræði gert hátt undir höfði í tilefni af 75 ára afmæli Rafmagnsverkfræðingadeildar VFÍ. Deildin var fyrsta sérdeildin sem stofnuð var innan VFÍ og aðeins 13 verkfræðingar á Íslandi á þeim tíma, 7. febrúar 1941. Það er merkilegt að á fyrsta aðalfundi deildarinnar, 16. maí sama ár, var „orðanefndarmálið“ fyrsta mál á dagskrá. Í þessu tölublaði er fróðleg grein eftir Sigurð Briem um merkilegt starf Orðanefndar Rafmagnsverkfræðingadeildar VFÍ en í störfum hennar hefur hugsjónin alla tíð ráðið för. Innan vébanda VFÍ starfar einnig Orðanefnd byggingarverkfræðinga sem var stofnuð 1980. Starf orðanefndanna er ein glæsilegasta skrautfjöðrin í starfi félagsins. Ég vil nota þetta tækifæri og hvetja félagsmenn til að koma viðfangsefnum sínum á framfæri í Verktækni og leggja þannig sitt af mörkum við að miðla faglegu efni og halda merkjum tæknifræðinnar og verkfræðinnar á lofti. Allt útgefið efni félaganna, allt frá stofnun VFÍ árið 1912 og TFÍ árið 1960 má finna á timarit.is. Félagsmenn sem vilja leggja útgáfumálum félaganna lið, koma með ábendingar um áhugavert efni eða eitthvað sem betur má fara mega gjarnan senda undirritaðri tölvupóst á netfangið: sigrun@verktaekni.is – Á sama netfang má senda hugmyndir og tillögur um efni fyrir Samlokufundi vetrarins og næsta Dag verkfræðinnar, sem verður 7. apríl 2017. Í lokin vil ég þakka þeim sem lögðu til efni í þetta blað, sérstaklega þeim sem ritrýndu greinar.

Sigrún S. Hafstein, ritstjóri

Blaðið VERKTÆKNI er gefið út af Verkfræðingafélagi Íslands og Tæknifræðingafélagi Íslands og er dreift ókeypis til félagsmanna. Ritstjóri og ábyrgðarmaður: Sigrún S. Hafstein. Leyfilegt er að birta efni úr Verktækni ef heimildar er getið. Skoðanir sem settar eru fram í blaðinu samrýmast ekki endilega viðhorfum útgefenda. Prentvinnsla: Svansprent · Mynd á forsíðu: Morgunblaðið · Aðstoð við útgáfu: Hænir · Sími: 558 8100 · utgafa@utgafa.is


AF kjaramálum VFÍ og KTFÍ

4 / VERKTÆKNI

Samstarfsnefnd VFÍ og TFÍ Sett hefur verið á laggirnar nefnd á vegum VFÍ og TFÍ til að fara yfir samstarf og rekstur félaganna. Nefndinni er ætlað að fara yfir alla möguleika, líka hugsanlega sameiningu félaganna. VFÍ og TFÍ hafa rekið sameiginlega skrifstofu frá árinu 1994. Ráðgert er að kynna félagsmönnum niðurstöður nefndarinnar í síðasta lagi í október n.k.

Í nefndinni eiga sæti: Páll Gíslason formaður VFÍ, Sveinbjörn Pálsson varaformaður VFÍ, Jóhannes Benediktsson formaður TFÍ, Helgi Páll Einarsson varaformaður TFÍ, Sveinn Ingi Ólafsson formaður Deildar stjórnenda og sjálfstætt starfandi í VFÍ, Daði Ágústsson formaður Félags stjórnenda og sjálfstætt starfandi í TFÍ, Birkir Hrafn Jóakimsson formaður Kjaradeildar VFÍ og Bjarni Bentsson formaður Kjarafélags TFÍ.

Skimun á ristilkrabbameini – hjartarannsókn

Nú í haust verður haldið áfram með einstakt átak sjúkra- og styrktarsjóða VFÍ og KTFÍ í skimun á ristilkrabbameini. Markmið samnings sem gerður var við Miðstöð meltingarlækna ehf. er að fræða og beita forvarnaraðgerðum gegn krabbameini í meltingarvegi. Í fyrri hluta átaksins nýtti 291 sjóðfélagi tækifærið og fór í ristilspeglun. Kynningarfundur verður haldinn þar sem meðal annars verður greint frá árangri átaksins fram að þessu. Fundurinn verður auglýstur með tölvupósti til sjóðfélaga, á heimasíðum og Facebooksíðum félaganna þegar nær dregur. Einnig verður farið að stað með hópátak í áhættumati á hjarta- og æðasjúkdómum. Hjartavernd, nú Hjartarannsókn, hefur

staðið fyrir áhættumati fyrir almenning um áratugaskeið. Í áhættumatinu geta einstalingar fengið mælingar á helstu áhættuþáttum hjarta- og æðasjúkdóma og heildstætt mat á því hverjar líkurnar séu á því að þeir fái hjartasjúkdóm síðar á lífsleiðinni. Tilgangur áhættumatsins er að: 1. Greina áhættuþætti og meta áhættu á einstaklingsgrunni. 2. Greina sjúklinga með áður óþekktan kransæðasjúkdóm. 3. Veita einstaklingsmiðaða ráðgjöf um lífsstílsbreytingar . 4. Hefja meðferð við áhættuþáttum ef við á. 5. Beina þeim sem þarfnast frekari sér- fræðimeðferðar í réttan farveg.

Niðurstöður kjarakönnunar 2016 Kjaradeildar VFÍ og Kjarafélags TFÍ liggja fyrir. Þær má nálgast á heimasíðum félaganna. Könnunin var einfaldari en áður og var spurt um laun í febrúar 2016. Með því að skoða laun eftir starfsaldri, lífaldri, fagsviði og starfssviði má nálgast þau markaðslaun sem við eiga fyrir hvern einstakling.

Launaviðtöl Athygli vekur að rúm 47% verkfræðinga og 34% tæknifræðinga fóru í launaviðtal á árinu 2015. Yfirgnæfandi meirihluti, rúm 80%, þeirra sem fóru í viðtal fengu launahækkun í kjölfarið. Kvennanefnd VFÍ hélt morgunverðarfund um launaviðtöl. Áhuginn var slíkur að í framhaldi var ákveðið að bjóða félagsmönnum námskeið í launaviðtölum. Þau verða haldin í samstarfi við Endurmenntun HÍ og auglýst á heimasíðum félaganna og með tölvupósti til félagsmanna. Á vefjum félaganna má nálgast glærur og upptökur frá fyrrnefndum morgunverðarfundi. Einfaldast er að setja „launaviðtöl“ í leit á vefjunum til að finna þetta efni.

Er greitt fyrir þig í sjúkrasjóð? Mikilvæg réttindi fást með aðild að sjúkraog styrktarsjóðum VFÍ og KTFÍ. Þau skapast við lögbundið framlag atvinnurekanda. Félagsmenn eru hvattir til þess að ganga úr skugga um að þessi iðgjöld séu greidd, annars geta mikilvæg réttindi glatast, til dæmis í erfiðum veikindum. Athugið að full aðild er ekki tryggð nema greiðslur berist samfellt í sex mánuði. Sjóðirnir tryggja fjárhagslegt öryggi sjóðfélaga og þeirra nánustu þegar þörf er á aðstoða vegna sjúkdóma, slysa og andláts.

Nýr starfsmaður Nýr sviðsstjóri kjaramála VFÍ og TFÍ er Elsa María Rögnvaldsdóttir. Hún tekur við starfinu af Þrúði G. Haraldsdóttur. Elsa lauk meistaraprófi í lögfræði frá Háskóla Íslands og lýkur senn meistaraprófi í mannauðsstjórnun frá sama skóla. Elsa starfaði áður hjá Landsbankanum við lögfræðilega ráðgjöf og fræðslu á viðskiptabankasviði. Stjórnir og starfsfólk VFÍ og TFÍ þakka Þrúði farsælt og ánægjulegt samstarf og óska henni allra heilla í framtíðinni.

Orlofsvefur tekinn í notkun Fyrir sumarúthlutun 2016 tók Orlofssjóður VFÍ í notkun nýjan bókunarvef „Frímann“. Ekki þarf að skrá sig inn til að skoða þá kosti sem í boði eru. Með innskráningu er hægt að ganga frá bókun, greiða og skoða punktastöðu. Eins og gengur voru dálitlir hnökrar í byrjun en sumarúthlutun gekk áfallalaust og eru orlofskostir vel nýttir. Upplýsingar um vetrarleigu verða sendar sjóðfélögum með tölvupósti.

Kynning á störfum tæknifræðinga TFÍ hefur látið framleiða myndbönd til að kynna fjölbreytt og spennandi störf tæknifræðinga. Markmiðið er ekki síst að vekja áhuga ungs fólks á tæknifræðinni. Myndböndin verða meðal annars notuð í kynningarstarfi félagsins og háskólanna og einnig af námsráðgjöfum í grunn- og framhaldsskólum. Í upphafi þessa verkefnis voru gerð fjögur myndbönd en fleiri munu bætast við.


Hagstæð sjóðfélagalán

Ævilangur lífeyrir

Séreign sem erfist

Góð réttindaávinnsla

Persónuleg þjónusta

LÍFSVERK lífeyrissjóður, Engjateigi 9, 105 Reykjavík, www.lifsverk.is


AF stjórnarborði TFÍ

6 / VERKTÆKNI

Aðalfundur TFÍ ársskýrsla 2015 – 2016 Aðalfundur TFÍ var haldinn 31. mars 2016. Jóhannes Benediktsson er nýr formaður félagsins. Afkoma TFÍ var góð og fjölgun félagsmanna aldrei verið meiri.

Ársreikningur Rekstrarhagnaður ársins nam rúmum 3,3 milljónum króna en rekstrartekjur námu rúmum 22,8 milljónum króna.

Heildareignir í lok ársins samkvæmt efnahagsreikningi námu rúmum 28,4 milljónum króna en heildarskuldir tæpum 16,5 milljónum króna á sama tíma. Eigið fé var því jákvætt um tæpar 12 milljónir króna.

Menntunarnefnd Nefndin hélt níu fundi á starfsárinu. Á öllum fundum nefndarinnar er fjallað um umsóknir um inngöngu í TFÍ, leyfi til að nota starfsheitið tæknifræðingur og

Jóhannes Benediktsson, nýr formaður TFÍ.

Árni B. Björnsson framkv.stj. TFÍ færði Önundi Jónassyni fráfarandi formanni TFÍ blóm með kærum þökkum fyrir vel unnin störf í þágu félagsins.

Arion hraðþjónusta – hafðu það eins og þú vilt Arion appið, netbankinn og hraðbankarnir auðvelda þér að sækja bankaþjónustu þegar þér hentar, þar sem þér hentar. Kynntu þér hraðþjónustuna á arionbanki.is

endurinnkomu í félagið. Auk afgreiðslu á umsóknum er á fundum nefndarinnar fjallað um menntunarmál tæknifræðinga. Má þar nefna inntökuskilyrði, námslengd, samsetningu námsins og atvinnumöguleika að námi loknu. Samtals afgreiddi Menntunarnefndin 116 umsóknir á árinu sem er mun meiri fjöldi en á fyrra ári. 59 tæknifræðingar voru samþykktir sem fullgildir félagar í TFÍ og 27 fengu aðild sem ungfélagar.


AF stjórnarborði TFÍ Ávarp fráfarandi formanns Í ávarpi sínu sagði Önundur Jónasson fráfarandi formaður meðal annars: „Eitt af meginmálefnum stjórnar TFÍ síðastliðið ár hefur verið fækkun nemenda í iðngreinum og kynningarmál. Stjórn TFÍ deilir áhyggjum af fækkun nemenda í iðngreinum með háskólum landsins sem kenna tæknifræði, þar sem stór hluti tæknifræðinga hefur komið úr röðum iðnmenntaðra. Því ákvað stjórnin að fara í markvisst kynningarstarf sem áætlað er að muni vara næstu þrjú til fimm árin hið minnsta. Meðal þess sem hefur verið sett af stað er framleiðsla kynningarmyndbanda um tæknifræði og störf tæknifræðinga. Auk þess hefur verið unnið að kynningarbæklingi og hafið er samstarf við Félag námsráðgjafa um miðlun upplýsinga um tæknifræði, með myndböndum og öðru kynningarefni. Markmið kynningarstarfsins er að auka vitund almennings um tæknifræðina og störf tæknifræðinga. Langtíma markmið er að fjölga tæknifræðingum á Íslandi og efla áhuga ungra nemenda á raungreinum og tækni.“

Stjórn TFÍ

ANTON & B ER GUR

Í aðalstjórn TFÍ starfsárið 2016-2017 sitja eftirtalin: Jóhannes Benediktsson formaður, Helgi Páll Einarsson varaformaður, Jens Arnljótsson, Sigurður Rúnar

Bjarni Bentsson nýr formaður KTFÍ og Þór Sigurþórsson fráfarandi formaður. Hreggviðsson, Þór Hallgrímsson, Þór Guðmundsson, Sigurður Örn Hreindal og Sigurþórsson og Arnlaugur Guðmundsson. Kristjana Kjartansdóttir, varameðstjórnandi, Varamenn eru Karl Jensson og Svanþór Bjarni Bessason fulltrúi KTFÍ, Arnlaugur Gunnarsson. Guðmundsson varamaður KTFÍ, Magnús Þór Karlsson fulltrúi STFÍ og Ingvar Blængsson varamaður STFÍ.

STFÍ

Kjarafélag TFÍ Aðalfundur Kjarafélags TFÍ (KTFÍ) var haldinn 30. mars 2016. Bjarni Bentsson er nýr formaður KTFÍ. Aðrir í stjórn eru: Jón Ísaksson Guðmann varaformaður, Haraldur Sigursteinsson, Samúel Smári

Aðalfundur Félags Stjórnenda og sjálfstætt starfandi í TFÍ (STFÍ) var haldinn 17. mars 2016. Daði Ágústsson er formaður, aðrir í stjórn eru: Ingvar Blængsson og Magnús Þór Karlsson. Ársskýrsla TFÍ er á : www. tfi.is.

AÐ HVERJU ÞARF ÉG AÐ HUGA? • lífeyrissjóði og eftirlaunum • vörn gegn tekjumissi vegna veikinda eða slysa • skipulegum sparnaði • uppbyggingu eigna Almenni lífeyrissjóðurinn veitir faglega og persónulega ráðgjöf og fer vel yfir þín mál. Hafðu samband við okkur og við finnum hentuga leið fyrir þig og þína Borgartúni 25 • sími 510 2500 • www.almenni.is


8 / VERKTÆKNI

Við starfslok Sveins T. Þórólfssonar Grein rituð af starfsfélögum og birtist í tímariti Norsk Vannforening (VANN 2-2016). Í september 2015 varð Sveinn Torfi Þórólfsson sjötíu ára og gekk þar með í raðir eldri borgara. Þann 1. janúar 1977 kom Sveinn til Institutt for vassbygging, NTH, nú Institutt for vann og miljøteknikk, NTNU. Hann var stjórnandi stofnunarinnar á árunum 1991-94. Sveinn á því að baki 38 ára starfsferil við NTH/NTNU í Þrándheimi í Noregi þar sem hann hefur stundað kennslu, handleiðslu og rannsóknir innan Vatns- og fráveitufræða (VAFR-fræði). Hann hefur í starfi sínu haft mikil áhrif á þróun VAFR–fræðinnar í Noregi og í heimalandi sínu, Íslandi, og víðar. Rannsóknir hans hafa að mestu snúist um Vatnsveitu- og fráveitukerfi (Vann- og Avløpssystemer) og afrennsli í köldu veðurfari, þá sérstaklega meðhöndlun ofanvatns, svokallaðar blágrænar sjálfbærar ofanvatnslausnir. Hann hefur haldið fjölda fyrirlestra á bæði innlendum og alþjóðlegum ráðstefnum, málþingum og námskeiðum. Einnig hefur hann skipulagt ráðstefnur og endurmenntunarnámskeið. Hann hefur um árabil kennt VAFR-fræði á köldum svæðum við The University Center á Svalbarða og við Endurmenntun HÍ. Einnig hefur hann haldið fyrirlestra við Háskóla Íslands og aðrar stofnanir á Íslandi. Sveinn hafði frumkvæði að stofnun Vatns- og fráveitufélags Íslands, ásamt Hilmari Sigurðssyni og Dr. Maríu Jónu Gunnarsdóttur. Sveinn hafði frumkvæði og forystu við stofnun úrkomu-afrennslis rannsóknarsvæðanna Sandsli i Bergen (1982) og Risvollan i Trondheim (1986), þar sem

„Takk for meg“ eftir bráðum 40 ár, Sveinn. Ljósmynd: Halldóra Hreggviðsdóttir

afrennsli yfir allt árið er rannsakað með einnar mínútu nákvæmni. Samtals hafa ríflega 60 meistara- og doktorsnemar unnið verkefni í tengslum við þessi svæði. Tæplega 200 nemar hafa notið handleiðslu Sveins og gegna nú áhrifastöðum í Noregi og víðar. Á Íslandi hefur hann tekið þátt í skipulagningu og hönnun á aðalfráveitunum í Reykjavík, Akureyri og Vestmannaeyjum. Einnig þróun á sjálfbærum ofanvatnslausnum á svæðinu í kringum Urriðavatn í Garðabæ, sem nú hefur hlotið BREEAM vottun. Sveinn hefur tekið þátt vatnsveituverkefnum í Xi‘an í Kína, Katmandu í Nepal og Kotor í Svartfjallalandi og í ýmsum verkefnum um ofanvatnsmál hjá EBB og UNESCO (Urban Drainage in Cold Climate-UDCC)

Sveinn tók þátt í að þróa sérstaka kennsluaðferð, hinnn svokallaða „PBLstreng“ (Problem-Bsaed-Learning), sem var tekin upp í verkfræðinámi við NTNU árið 1997. Aðferðin er grunduð á verkefnum í Steinkjer, Trondheim, Bergen og Reykjavík og hlaut sérstaka viðurkenningu: Pedagogikkprisen 2002 - „Stipend for pedagogisk nybrottsarbeid“. Sveinn fékk Vannprisen 2006 og 2012 fékk hann sérstaka viðurkenningu fyrir heilladrjúg störf: „Medaljen for lang og tro tjeneste“. 30. október hélt Institutt for vann og miljøteknikk eins dags málþing til að heiðra Svein fyrir hans merka starfsferil. Þátttakendur voru ríflega fjörutíu talsins, þar af þrír frá Íslandi en auk þeirra margir fyrrum master- og doktorsnemar Sveins til að heiðra sinn gamla lærimeistara.

VAFRÍ Vatns- og fráveitufélag Íslands (VAFRÍ) var stofnað 17. apríl 2009. Hlutverk þess er meðal annars að stuðla að bættum vatnsgæðum og vistvænum fráveitum, að auka og miðla þekkingu á vatns- og fráveitumálum og vera stjórnvöldum innan handar um setningu laga og gerð reglugerða og staðla um þessi málefni. Félagar geta þeir orðið sem hafa áhuga á vatns- og fráveitumálum, einstaklingar, fyrirtæki og stofnanir. Vefslóð félagsins er: www.vafri.hi.is

Dr.ing Bernt Matheussen, forstjóri rannsóknardeildar Agder Engineering um vatnafræði, og Sveinn. „Ungur nemur – gamall temur“


verktækni / 9

Viðurkenningar TFÍ fyrir lokaverkefni Á Tæknidegi Háskólans í Reykjavík voru afhentar viðurkenningar TFÍ fyrir framúrskarandi lokaverkefni. Jóhannes Benediktsson, formaður TFÍ, afhenti nemendum viðurkenningarnar. Fjögur verkefni hlutu viðurkenningu að þessu sinni. Guðmundur Úlfar Gíslason. - Veðurkápa á forsteyptum útveggjaeiningum með basalttrefjabendingu. Kannað var hvort hægt sé að styrkja veðurkápu á forsteyptum útveggjaeiningum með því að nota basalttrefjamottu í staðinn fyrir kambstál. Stefán Ingi Björnsson. - Steypt útveggjaklæðning með basaltbendingu. Kannaður möguleiki á steyptum plötum sem klæðningarefni á loftræstu útveggjakerfi. Í stað hefðbundinnar járnabendingar er notast við basalttrefjar sem hafa verið vafðar í form nets. Hjalti Freyr Guðmundsson. - Búnaður til rafmagnsframleiðslu í bauju. Verkefnið fólst í hanna og smíða búnað á hvalabauju til rafmagnsframleiðslu svo að baujan sé sjálfbær um orku . Sigurður Kristinn Jónsson, vélog orkutæknifræði. Svínagas á Vatnsleysuströnd. Svínabú Ali á Vatnsleysuströnd er ekki tengt við hitaveitu og treystir alfarið á rafmagn til kyndingar. Orkuauðlind sem fellur til í stórum stíl á svínabúinu er svínaskítur sem má nýta til orkuframleiðslu á orkuríku lífgasi.

Jóhannes Benediktsson, formaður TFÍ og Guðmundur Úlfar Gíslason sem fékk viðurkenningu fyrir lokaverkefni í byggingartæknifræði.

Háskóli Íslands og Keilir Föstudaginn 24. júní fór fram brautskráning ellefu kandídata í tæknifræðinámi Háskóla Íslands og Keilis. Jóhannes Benediktsson, formaður TFÍ flutti ávarp og veitti viðurkenningar fyrir áhugaverð og vel unnin lokaverkefni. Tvo verkefni hlutu viðurkenningu. Helgi Valur Gunnarsson. Pökkunarbúnaður fyrir bláskel. Hönnun á sjálfvirkum búnaði sem vigtar og skammtar bláskel og pakkar fyrirfram

Tæknidagur í HR Tæknidagurinn er haldinn ár hvert í Háskólanum í Reykjavík. Þar sýna nemendur í tæknifræði og verkfræði fjölbreytt verkefni sem þeir hafa unnið í verklegum námskeiðum yfir skólaárið og í þriggja vikna námskeiðum í lok annar. Jafnframt eru veitir TFÍ viðurkenningar fyrir framúrskarandi lokaverkefni í tæknifræði. Á myndinni er Team Sleipnir með keppnisbílinn sem fór á Silverstone.

Nýútskrifaðir tæknifræðingar frá Háskóla Íslands og Keili.

ákveðinni þyngd í poka. Búnaðurinn sem hannaður var á að leysa af hólmi þær handvirku aðferðir sem notast er við í dag. Verkefnið skilur eftir sig full hannaða frumgerð af vél- og hugbúnaði. Jón Þór Guðbjörnsson. - Miðlægur orkustýribúnaður með gagnaflutningi um raflagnir. Á heimilum er oft óþarfa

orkunotkun vegna raftækja sem eru skilin eftir í gangi. Markmið var að hanna kerfi sem gerir kleift að stjórna raforkunotkun með því að nýta samskipti um raflagnir. Búnaðurinn bíður upp á mikla möguleika á viðbótum vegna þess að með honum er sett upp samskiptaleið um húsnæði án þess að leggja nýja kapla.


Af stjórnarborði VFÍ

10 / VERKTÆKNI

Aðalfundur VFÍ – ársskýrsla 2015-2016

Ávarp fráfarandi formanns

Aðalfundur VFÍ var haldinn 8. apríl 2016. Páll Gíslason  er nýr formaður félagsins. Nýr formaður Kjaradeildar VFÍ er Birkir Hrafn Jóakimsson og  Sveinn I. Ólafsson var endurkjörinn formaður Deildar stjórnenda og sjálfstætt starfandi. Afkoma VFÍ á árinu var góð og met var slegið í fjölda umsókna um inngöngu í félagið.

Í ávarpi sínu sagði Kristinn Andersen fráfarandi formaður meðal annars: „Núna, þegar 104. starfsári Verkfræðingafélags Íslands er að ljúka, er félagið öflugra en nokkru sinni fyrr. Félögum fer fjölgandi, starfsemin eflist og fjárhagur félagsins er sterkur. Félagið er því vel í stakk búið til að þjóna félagsmönnum og vinna að vexti og viðgangi verkfræðinnar á öllum sviðum. Ég hef átt þess kost að gegna formennsku í þessu ágæta félagi okkar undanfarin ár og læt nú af störfum. Starfið hefur verið gefandi og ánægjulegt, en árangur félagsins er að þakka öllu því góða fólki sem kemur að starfi þess. Framkvæmdastjóra, starfsfólki og stjórn, ásamt félagsmönnum, þakka ég einstaklega gott samstarf með góðum

Ársreikningur Rekstrarhagnaður ársins var um 12,2 milljónir króna en rekstrartekjur námu 69,6 milljónum króna. Heildareignir í lok ársins samkvæmt efnahagsreikningi námu rúmum 103,8 milljónum króna en heildarskuldir rúmum 36,2 milljónum króna. Eigið fé var því jákvætt um rúmar 67,6 milljónir.

Á myndinni eru talið frá vinstri: Sveinn I. Ólafsson formaður Deildar stjórnenda og sjálfstætt starfandi, Páll Gíslason formaður VFÍ, Kristinn Andersen fyrrv. formaður VFÍ, Kári Steinar Karlsson fyrrv. formaður Kjaradeildar VFÍ og Birkir Hrafn Jóakimsson formaður Kjaradeildar VFÍ.

Menntamálanefnd Af 246 umsóknum um inngöngu í félagið voru 237 umsóknir samþykktar, 5 var hafnað og umfjöllun um 4 ekki lokið. Sem fyrr segir var met slegið í fjölda umsókna, voru 61 fleiri en á fyrra ári. Af 170 umsóknum um starfsheitið var 151 umsókn samþykkt, 13 hafnað og umfjöllun um 6 ekki lokið.

óskum í þeim störfum sem fyrir höndum eru. Sjálfur hlakka ég til þess að taka áfram virkan þátt í starfi Verkfræðingafélags Íslands og leggja því lið.“

Stjórnir VFÍ Í aðalstjórn VFÍ starfsárið 2016-2017

Páll Gíslason, formaður VFÍ.

sitja eftirtalin: Páll Gíslason formaður, Sveinbjörn Pálsson varaformaður, Bjarni G.P. Hjarðar, María S. Gísladóttir, Snjólaug Ólafsdóttir og Helgi Þór Ingason og Guðbjartur Jón Einarsson varameðstjórnendur. Formenn Kjaradeildar og Deildar stjórnenda og sjálfstætt starfandi sitja einnig stjórnarfundi með áheyrnar- og tillögurétt. Stjórn Kjaradeildar: Birkir Örn Jóakimsson, formaður, Hlín Benediktsdóttir, Kristinn Steingrímsson, Ólafur Vignir Björnsson og Halldór Árnason og Kristín Arna Ingólfsdóttir varameðstjórnendur. Í stjórn Deildar stjórnenda og sjálfstætt starfandi eru: Sveinn I. Ólafsson formaður, Davíð Á. Gunnarsson, Gylfi Árnason og Svana Helen Björnsdóttir, varameðstjórnandi.

Lagabreyting Lagabreyting um ungfélaga var samþykkt. Hún varðar aðild ungfélaga á þann hátt að nú er ekki skilyrði að þeir hafi lokið einu ári í námi heldur að þeir stundi nám í verkfræði. Þar með geta nemendur á fyrsta ári orðið ungfélagar. Ársskýrsla félagsins er á vefnum: www.vfi.is

Dagur verkfræðinnar 7. apríl 2017 Ertu með hugmynd? Markmiðið með Degi verkfræðinnar er að kynna verkfræðina, störf verkfræðinga og ekki síst efla tengsl og samheldni meðal íslenskra verkfræðinga. Félagsmenn VFÍ og TFÍ eru hvattir til að koma með hugmyndir fyrir næsta Dag verkfræðinnar hvort sem það eru ábendingar um áhugaverða fyrirlestra eða annað sem snertir dagskrána. VFÍ vill sérstaklega hvetja nýsköpunarfyrirtæki og nema í verkfræði að nýta þennan vettvang til að kynna áhugaverð verkefni. Senda má tölvupóst á sigrun@ verktaekni.is eða senda skilaboð í gegnum Facebook síðu félagsins.


verktækni / 11

Dagur verkfræðinnar Dagur verkfræðinnar var haldinn í annað sinn 1. apríl síðastliðinn og þótti takast einstaklega vel. Aðsóknin var frábær, yfir 300 manns sóttu ráðstefnuna á Hótel Reykjavík Natura. Nú þegar er komin dagsetning fyrir næsta Dag verkfræðinnar en hann verður 7. apríl 2017. Á ráðstefnunni voru spennandi og fjölbreyttir fyrirlestrar um hin ýmsu viðfangsefni verkfræðinga. Fyrirlestrar og kynningar voru í þremur sölum og að þessu sinni var rafmagnsverkfræðinni gert hátt undir höfði í tilefni af 75 ára afmæli Rafmagnsverkfræðingadeildar VFÍ.

Gunnar H. Pálsson, Sveinbjörn Pálsson, varaformaður VFÍ og Árni B. Björnsson, framkvæmdastjóri félagsins.

Ertu með hugmynd? Markmiðið með Degi verkfræðinnar er að kynna verkfræðina, störf verkfræðinga og ekki síst efla tengsl og samheldni meðal íslenskra verkfræðinga. Félagsmenn VFÍ eru hvattir til að koma með hugmyndir fyrir næsta Dag verkfræðinnar hvort sem það eru ábendingar um áhugaverða fyrirlestra eða annað sem snertir dagskrána. Senda má tölvupóst á sigrun@verktaekni.is eða senda skilaboð í gegnum Facebook síðu félagsins.

Jóhannes Loftsson kynnti nýtt loftræstikerfi, Andblæ, sem vakti mikla athygli.

Team Sleipnir: Team Sleipnir frá HR kynnti kappakstursbílinn.

Benedikt Skúlason kynnti Lauf forks, nýja tegund reiðhjólagaffla úr koltrefjum.

Team Spark frá HÍ kynnti kappakstursbílinn.


12 / VERKTÆKNI

Heiðursveitingar VFÍ Nýr heiðursfélagi og þrjú fengu heiðursmerki VFÍ. Nýverið var Júlíus Sólnes gerður að heiðursfélaga Verkfræðingafélags Íslands sem er æðsta viðurkenning félagsins. Við sama tækifæri voru þrír einstaklingar sæmdir heiðursmerki félagsins. Þau Guðni A. Jóhannesson, Helgi Þór Ingason og Sigrún Pálsdóttir. Heiðursfélagi Verkfræðingafélags Íslands er sæmdarheiti, sem aðeins hlotnast mönnum, sem leyst hafa af hendi sérlega mikilsverð störf á sviði félagsmála VFÍ eða frábær verkfræði- eða vísindastörf. Frá árinu 1943 hafa 26 einstaklingar hlotið þessa viðurkenningu. Heiðursmerkið má veita í viðurkenningarskyni fyrir vel unnin störf á sviði verkfræði eða  vísinda, fyrir framtak til eflingar verkfræðingastéttinni í heild eða fyrir félagsstörf í þágu verkfræðingastéttarinnar. Alls hafa 114 einstaklingar hlotið heiðursmerki VFÍ.

Helgi Þór Ingason, Júlíus Sólnes og Sigrún Pálsdóttir. Á myndina vantar Guðna Jóhannesson en hann var staddur erlendis þegar heiðursviðurkenningar VFÍ voru afhentar.

Rafbílahópur Vegir á hálendi Íslands á Facebook Rafmagnsverkfræðingadeild VFÍ hefur tekið umræðu um rafbílavæðingu upp á arma sína. Deildin hefur staðið fyrir tveimur ráðstefnum og stofnaður var umræðuhópur á Facebook. Markmiðið er að miðla upplýsingum og skapa umræðu um rafbíla á Íslandi. Hópurinn er opinn og öllum velkomið að taka þátt. Heiti hópsins á Facebook er: VFÍ rafbílar. Í framhaldi af fyrri ráðstefnunni í árslok 2014 skilaði vinnuhópur undir stjórn RVFÍ ríkisstjórn Íslands ítarlegri tillögu að stefnumótun um rafbílavæðingu. Tillögunni fylgdi greinargerð og ítarefni sem má nálgast á vef VFÍ.

rynisferdir.net Áhugi á Rýnisferðinni til Dubai sem farin verður í september sló öll met. Bæta þurfti við sætum og fara 145 manns í ferðina. Sett hefur verið upp heimasíða fyrir Rýnisferðirnar. Þar má finna myndir og upplýsingar um allar ferðirnar, allt frá árinu 1998. Ferðin til Dubai er sú sautjánda í röðinni.

Var yfirskrift morgunverðarfundar á vegum Deildar stjórnenda og sjálfstætt starfandi í VFÍ. Fundurinn var mjög vel sóttur. Markmiðið var að efla upplýsta umræðu um hálendisvegi og samhengi þeirra við sjálfbærni. – Áhrif þeirra á umhverfi, samfélag og efnahag. Fyrirlesarar voru Ólafur Árnason, umhverfisfræðingur hjá Eflu, Vilhjálmur Hilmarsson, hagfræðingur hjá Mannviti og Hallbjörn Reynir Hallbjörnsson, vega- og umferðarverkfræðingur hjá Verkís. Í lok fundar var pallborð með fyrirlesurum og fulltrúum samgönguyfirvalda, ferðaþjónustu og annarra hagsmunaaðila.

Fundarstjóri var Svana Helen Björnsdóttir verkfræðingur, stjórnarformaður Stika og fv. formaður Samtaka iðnaðarins.


verktækni / 13

Meistaranám í lögfræði Lagadeild Háskólans í Reykjavík býður upp á tveggja ára meistaranám í lögfræði (120 ECTS) sem hægt er að ljúka á allt að fjórum árum. Námið er ekki einskorðað við nemendur sem lokið hafa grunnnámi í lögfræði, heldur geta nemendur með háskólapróf í öðrum greinum lokið meistaranáminu. Námið er rannsóknartengt og veitir mikla möguleika á sérhæfingu innan lögfræðinnar. Eitt af megineinkennum námsins er fjölþætt val um áherslur og námsleiðir. Námsframboð skólaárin 20162018 liggur fyrir og má benda á eftirfarandi námskeið sem gætu vakið áhuga verkfræðinga:

Stjórnarhættir hlutafélaga, „The Law of the WTO“, umhverfisréttur, úrlausn ágreiningsmála, starfsmannaréttur, sveitastjórnaréttur, fasteignakauparéttur, lagasetning, neytendaréttur, verktaka- og útboðsréttur, vinnuréttur, hagnýtur samningaréttur, samningatækni, starfsemi lífeyrissjóða og „Trademark law“. Frekari upplýsingar má finna á vef lagadeildar: www.lagadeild.is Nemendur sem fá inngöngu skulu ljúka BA-námskeiðinu: Aðferðafræði I – réttarheimildir og lögskýringar. 

50 ára útskriftarafmæli Á hverju ári býður Tækniháskólinn í München til 50 ára Diplomog doktorsprófsfagnaðar (Goldenes Diplomjubiläum und Promotionsjubiläum). Fagnaðurinn er haldinn fyrsta sunnudag í aðventu. Einar Þorbjörnsson var einn fjögurra Íslendinga sem luku Diplomprófi frá TUM árið 1965 og sá eini sem sá sér fært að þiggja boð skólans um þátttöku í fagnaðinum. Hann segir hér frá þessum merku tímamótum. Fyrir 50 árum luku fjórir Íslendingar diplomprófi frá TUM. Á árinu 1965 luku alls 900 nemendur Diplomprófi og 165 nemendur Doktorsprófi samtals 1065 nemendur. 125 þáðu boð skólanum um að fagna tímamótunum. Ég þáði boðið og bauð með syni mínum, sem búsettur er í Sviss. Hátíðardagskráin hófst kl. 14:30 sunnudaginn 29. nóvember með Hátíðartónleikum í Gasteig tónlistarhöllinni með Sinfóníuhljómsveit München og TUM kórnum undir stjórn Felix Mayer. Dr. Wolfgang A. Hermann, rektor og forseti háskólaráðs, tók þátt í tónleikunum og flutti einleik á orgel. Eftir hlé afhenti Dr. Wolfgang A. Hermann þrettán erlendum prófessorum heiðursviðurkenningu fyrir störf þeirra í þágu TUM. Alumni- Hátíðarkvöldverður í veislusal Hofbräukeller við Vínartorg hófst kl. 17:30. Veislusalurinn var ríkulega skreyttur og sátu gestir við um tuttugu hringlaga borð. Dr. Wolfgang A. Hermann bauð gesti velkomna og flutti síðan skörulega ræðu þar sem hann fjallaði um mörg góð undanfarin ár í starfi skólans. Háskólinn hefur

Myndatexti?

tekið vaxandi þátt í hinum margvíslegum verkefnum þjóðfélagsins auk viðskipta og vísinda. Hann lagði sterka áherslu á eftirfarandi: „Þið, okkar Alumni, eruð sál okkar Háskóla og bestu sendiherrar okkar. Mér er það sönn ánægja að fá að þakka ykkur fyrir tryggð ykkar við Háskóla okkar“ Að lokinni ræðu forseta hófst afhending heiðursviðurkenninga. Hver og einn var kallaður upp á pall til forseta og aðstoðarkonu hans og heiðursviðurkenningarskjalið afhent og mynd tekin en á meðan var lesið upp mjög stutt lífshlaup hvers og eins og sagt lauslega frá fjölskylduhögum. Mönnum þótti mikið til koma hversu langt að ég var kominn og að ég ætti þrettán barnabörn

og var því fagnað með miklu lófataki. Ég verð að viðurkenna að ég hitti ekki marga fyrrverandi kollega mína. Við borð mitt sátu kollegar frá Norður-Þýskalandi , sem ég kannaðist ekki við. Þeir höfðu á sínum tíma lokið fyrrihlutaprófi frá öðrum skólum en luku námi við TUM München. Einar Þorbjörnsson, Dipl-Ing.


14 / VERKTÆKNI

Frumkvöðlar í íðorðasmíð Kynning á starfi Orðanefndar RVFÍ í 75 ár. Erindi flutt á Degi verkfræðinnar 2016. Sagan Rafmagnsverkfræðingar í Verkfræðingafélagi Íslands voru aðeins þrettán hér á landi, þegar þeir komu saman til að stofna eigin deild, fyrstu sérdeildina innan Verkfræðingafélagsins, 7. febrúar 1941. Fyrsti aðalfundur hinnar nýstofnuðu deildar var 16. maí sama ár. Að loknum aðalfundarstörfum og kosningu stjórnar var fyrsta mál á dagskrá fundarins framsögn um “orðanefndarmálið“ sem svo var nefnt. Jakob Gíslason rafmagnseftirlitsstjóri og nýkjörinn formaður deildarinnar benti í framsögn sinni á „nauðsyn þess að safna saman þeim orðum, sem til voru í rafmagnsfræðinni“. Á þessum fundi var síðan stofnuð orðanefnd rafmagnsverkfræðinga og þrír menn kosnir í nefndina. Þeir voru Gunnlaugur Briem, síðar póst- og símamálastjóri, sem kjörinn var formaður hennar, Guðmundur Marteinsson, síðar rafmagnseftirlitsstjóri ríkisins og Steingrímur Jónsson, rafmagnsstjóri í Reykjavík. Segja má með nokkrum sanni að þessi orðanefnd rafmagns­ verkfræðinga hafi verið arftaki Orðanefndar Verkfræðingafélags Íslands sem stofnuð var árið 1919. Guðmundur Finnbogason og Sigurður Nordal voru lífið og sálin í þeirri nefnd sem hélt 152 fundi á árunum 1919 -1926, einn fund 1927 og að lokum einn fund 1933, þegar fjallað var um raftækniorð í Reglugerð um raforkuvirki. Nefndin kallaði sig sjálf „Orðanefnd Verkfræðingafjelagsins”. Hin nýstofnaða Orðanefnd rafmagnsverkfræðinga (ORVFÍ) átti hauka í horni þar sem voru þeir aðrir rafmagnsverkfræðingar sem viðriðnir höfðu verið starf Orðanefndar Verkfræðinga­félagsins og veittu nefndinni liðsinni, eins og Guðmundur Hlíðdal, póst- og símamálastjóri, sem lagði til safn íðorða sem hann hafði safnað, og Jakob Gíslason, rafmagnseftirlitsstjóri, sem var höfundur áðurnefndrar reglugerðar, og mikill áhugamaður um íslenskt tæknimál. Meðal þrettán stofnfélaga RVFÍ voru ýmsir aðrir sem höfðu mikinn áhuga á málrækt og íðorðastarfi. Þeir tóku á næstu árum þátt í störfum orðanefndarinnar og fleiri orðanefnda sem voru stofnaðar beint eða óbeint af rafmagnsverkfræðingum, svo sem orðanefndir Ljóstæknifélagsins og Kjarnfræðifélagsins. ORVFÍ starfaði vel eftir að hún var sett á laggirnar og hefur starfað óslitið frá því að hún var stofnuð, í 75 ár. Á vegum hennar kom fyrst út Orðasafn II, Rafmagnsfræði, prentað 1952 sem handrit. Orðasafn I var íðorðasafn sem Orðanefnd VFÍ gaf út árið 1928. Orðanefndarmenn rafmagnsverkfræðinga söfnuðu saman íðorðum og íðorðaskrám sem einstaklingar meðal rafmagnsverkfræðinga áttu í fórum sínum og sömdu auk þess sjálfir geysimörg íðorð. Þannig varð Orðasafn II til með nærri 2200 uppsláttarorðum, íðorðum úr rafmagnsfræði og rafmagnstækni á íslensku og samsvarandi íðorðum á dönsku. Árið 1965 kom út ný bók á vegum ORVFÍ sem fékk heitið Raftækni- og ljósorðasafn, en bókin var gefin út af Bókaútgáfu Menningarsjóðs. ORVFÍ fór þarna inn á nýja braut með því að þýða íðorð úr fjórum köflum í orðasafni IEC, sem stendur fyrir Alþjóða raftækniráðið, International Electrotechnical Commission. Yfir 60 lönd eiga nú fulla aðild að IEC og 23 lönd eiga aukaaðild, m.a. Ísland. Í orðasafni IEC eru nú rúmlega 20.000 uppsláttarorð sem skiptast í 86 kafla, hvert og eitt íðorð með skilgreiningu á ensku og frönsku. Í bókinni Raftækni- og ljósorðasafn voru auk þeirra fjögurra kafla sem ORVFÍ sá um einn kafli sem Orðanefnd Kjarnfræðaf­élags Íslands þýddi og ennfremur hafði Orðanefnd Ljóstæknifélags Íslands þýtt íðorð úr ljóstækniorðasafni sem Alþjóðlega ljóstækninefndin gaf út árið 1957. Íðorð allra þessara kafla, alls rúmlega 2100 uppsláttarorð á íslensku birtust í þessari nýju bók, Raftækni- og ljósorðasafni, auk samsvarandi íðorða á ensku, þýsku og sænsku. Engar skýringar á hugtökum fylgdu þó íðorðunum.

Annað bindi orðabókar með þessu nafni kom út árið 1973. Þá hafði orðanefndin lokið þýðingu íðorða úr tíu nýjum köflum í orðasafni IEC og birtust þeir í þessari bók. Í bókinn var svipaður fjöldi íðorða og í fyrri bókinni eða um 2100 uppsláttarorð. Eftir miklar vangaveltur um frágang og innihald næstu bóka ORVFÍ hóf ný ritröð göngu sína árið 1988, enn með aðstoð Bókaútgáfu Menningarsjóðs, og hlaut nafnið Raftækniorðasafn. Fyrsta bókin í ritröðinni bar undirtitilinn Þráðlaus fjarskipti. Þessi nýja ritröð var um flest ólík fyrri bókum ORVFÍ. Hér fylgdu skilgreiningar hugtaka á tveimur tungumálum, ensku og frönsku. Auk íslenskunnar voru erlend íðorð á átta tungumálum. Næstu bækur ORVFÍ komu út árlega næstu árin með aðstoð Bókaútgáfu Menningar­sjóðs þar til Bókaútgáfan var lögð niður um ármótin 1991/1992. Þar með voru orðabækur ORVFÍ orðnar sjö talsins. Nú varð nokkurra ára hlé í útgáfu Raftækniorðasafns. Almenn bókaútgáfufyrirtæki voru ekki reiðubúin að taka að sér að gefa út orðabækur sem ætla mætti að skiluðu ekki nauðsynlegum hagnaði. Nýr Menningarsjóður var stofnaður sem fékk það hlutverk að veita stuðning til útgáfu þeirra bóka á íslensku sem verða mættu til eflingar íslenskri menningu. Sérstaka áherslu átti að leggja m.a. á að efla útgáfu orðabóka. Við tilurð nýs Menningarsjóðs, og með nýstofnuðum Málræktarsjóði sem einnig hafði það meginhlutverk að styðja íðorðanefndir fjárhagslega í starfi, rofaði nokkuð til. ORVFÍ ákvað að taka sjálf að sér útgáfu næstu orðabóka sinna og treysta á vilja og getu fyrrnefndra sjóða eða annarra til að veita styrki til útgáfunnar þegar á þyrfti að halda. Fimmta bindi Raftækniorðasafns kom loks út 1996 og nú á vegum ORVFÍ. Nefndin hlaut til þess styrk úr Menningarsjóði. Á næstu árum og allt til ársins 2004 komu út orðabækur að meðaltali árlega í umsjón og á vegum ORVFÍ. Ein þessara bóka var með nokkuð öðru sniði en aðrar í ritröðinni Raftækniorðasafn. Hér birtust íslensk og ensk íðorð úr báðum bindum Raftækni- og ljósorðasafns og fyrstu fimm bindum Raftækniorðasafnsins, raðað í stafrófsröð íslensk-enskri og enskíslenskri. Í Raftækniorðasafni 7 sveigði ORVFÍ enn lítillega af braut með því að birta í bókinni þýðingar sínar á orðasafni Alþjóðlega orkuráðsins WEC til viðbótar köflum úr safni IEC. Síðasta bindi ritraðarinnar sem gefið var út í bókarformi, Raftækniorðasafn 13, kom út á árinu 2008. Eftir það var í bili horfið frá frekari útgáfu orðabóka þar sem eftirspurn eftir slíkum bókum fór minnkandi en notkun Netsins til uppflettingar íðorða fór hins vegar vaxandi. Starf ORVFÍ hélt þó áfram með svipuðum hætti næstu árin en áherslan var þá fremur á samræmingu orðaforða eldri og yngri útgáfubóka nefndarinnar og að bæta við orðaforða Raftækniorðasafns 6 til13 með það fyrir augum að gefa út nýja tveggja tungumála orðabók, íslensk-enska. Af því varð þó ekki af fyrrgreindum ástæðum. Endurskoðað raftækniorðasafn nefndarinnar var á miðju sumri 2012 loks sett inn í Orðabanka Íslenskrar málstöðvar en dráttur hafði orðið á því um alllangt árabil. Síðla þess sama sumars hafði Snara vefbókasafn samband við ORVFÍ til þess að kanna áhuga á því að raftækniorðasafn nefndarinnar yrði notendum aðgengilegt til uppflettingar á vefsíðunni snara.is Þetta hlaut jákvæðar undirtektir í nefndinni og var gengið frá samningi fyrir jól 2012. Orðasafnið birtist síðan á vefsíðunni strax um áramótin 2012/2013 og hefur verið uppfært þar tvisvar á ári síðan.


verktækni / 15

Núverandi staða Heildarumfang raftækniorðasafnsins nemur nú rúmlega 20.000 íðorðum. Til viðbótar liggur fyrir frumþýðing um 3.000 íðorða sem ORVFÍ á eftir að yfirfara áður en þau verða birt í Snöru og í Orðabankanum. Þetta er verkefni sem líklega á eftir að taka nefndina 1-2 ár. Þessu til viðbótar koma áfram ný og endurskoðuð íðorð hjá Alþjóðlega raftækniorðasafninu í samræmi við tækniþróun. ORVFÍ ásamt VFÍ eru meðal stofnenda Málræktarsjóðs og eiga því rétt á að sitja aðalfundi sjóðsins. Til þess að mæta kostnaði við starf orðanefndarinnar hefur hún hlotið styrki frá RVFÍ og Málræktarsjóði auk hlutdeildar í arði af uppflettingu raftækniorða í Snöru. Þess ber þó að geta að starf nefndarmanna hefur frá upphafi í þessi 75 ár ávallt verið ólaunað en drifið áfram af faglegum og málfarslegum áhuga þeirra. Það hefur mjög auðveldað störf nefndarinnar að hún hefur notið velvilja og rausnar Orkustofnunar varðandi fundaraðstöðu og kaffiveitingar. Auk framangreindra starfa hafa ýmsir aðilar og ekki síst Þýðingamiðstöð utanríkis­ráðuneytis iðulega leitað til ORVFÍ með fyrirspurnir. Ávallt er reynt að taka slík erindi til umfjöllunar án tafar og komast að niðurstöðu.

Fundir og verklag

Jóhannes Bjarni Sigtryggsson, Ph.D. í íslenskri málfræði, hefur starfað með nefndinni undanfarin ár sem sérfræðingur og ráðgjafi um íslenskt mál, og situr hann flesta fundi hennar. Á hverju ári heldur ORVFÍ um 30-35 vikulega fundi og er hver fundur um tvær klukkustundir. Verklag hefur að sjálfsögðu tekið talsverðum breytingum á þessu 75 ára tímabili. Fyrr á árum voru íðorðakaflar IEC ljósritaðir og frumþýðing gerð af einum tilteknum verkfræðingi sem gat verið nefndarmaður eða utan nefndarinnar. Síðan voru gerð ljósrit af frumþýðingunni og fékk hver nefndarmaður sitt eintak sem hann hafði með sér heim og krotaði vangaveltur sínar og tillögur í það milli funda. Handrit að væntanlegri orðabók var síðan sett upp í samræmi við ákvarðanir á fundum. Nú er hins vegar unnið með Excel-skjal á stórum tölvuskjá á vegg í fundarherberginu. Þar kemur fram frumþýðing viðkomandi íðorðs auk þess sem fljótlegt er að kalla fram skilgreiningar hugtaksins á ensku og frönsku. Þar má einnig sjá hvaða íðorð hafa verið valin á hinum ýmsu tungumálum. Niðurstöður eftir umræður og vangaveltur fundarmanna eru settar inn á Excel-skjalið og því dreift með tölvupósti til nefndarmanna eftir fundinn. Fyrir jólahlé og sumarhlé er afrakstur nefndarstarfsins settur inn í heildarlista sem síðan er sendur Snöru og Orðabankanum. Sigurður Briem, formaður Orðanefndar RVFÍ.

Í Orðanefnd rafmagnsverkfræðinga eiga nú sæti eftirtaldir sex menn sem flestir hafa tekið þátt í störfum hennar um langt árabil og allt upp í 47 ár: Gunnar Ámundason Ívar Þorsteinsson Jón Þóroddur Jónsson Ólafur Pálsson Sigurður Briem, formaður nefndarinnar Ann_184x132_samf_infra_VIANOVA-jun27-2014-BLEED.pdf 1 27/06/14 Torfi Þórhallsson

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

10:55


16 / VERKTÆKNI

Í klóm ísbjarnarins Að lifa og starfa sem verkfræðingur á Grænlandi. Vorið 2014 varð á vegi undirritaðs atvinnuauglýsing á dönskum atvinnuvef frá verkfræðistofu á Grænlandi. Á þeim tíma var ég búsettur í Kaupmannahöfn og búinn að vera í atvinnuleit frá útskrift úr dönskum háskóla sumrinu áður. Eftir ótal „desværre“ og „vi beklager“ var brúnin tekin að þyngjast og til einhvers konar upplyftingar datt mér í hug að sækja um stöðuna, eiginlega bara til að geta sjálfur sagt „desværre“ eða „jeg beklager“ til atvinnurekanda ef ske kynni að mér yrði boðið starfið. Viðurkenni að þetta var ekki djúp hugsun eða þroskuð en eftir tíu mánuði í atvinnuleit detta manni ýmsar aðferðir í hug til að lyfta sér upp. Úr varð að mér var boðin staðan og eftir nokkurn umhugsunartíma, þar sem undirritaður og eiginkonan skiptu um skoðun nánast daglega, (ættum við að vera rífa okkur upp eina ferðina enn og flytja úr veðursældinni og annars fyrirmyndar þjóðfélaginu sem Danmörk er og flytja til Nuuk á Grænlandi, þar sem veraldarvefurinn sýndi á þeim tíma 3 gráðu hita í stað 25 gráðanna sem voru í Danmörku, eða fara hvergi?) ákváðum við að breyta til og gera eitthvað nýtt og spennandi. Nokkru síðar lentum við í Nuuk í hauststormi, myrkri og ausandi rigningu.

Líf og starf í Nuuk Í dag starfa ég sem verkfræðingur hjá verkfræðistofu sem heitir Orbicon Grænland. Aðal verkefni okkar eru þau sem snúa að innviðum s.s. hafnargerð og viðhaldi sem og frá- og vatnsveitu. Verkefni sem snúa að byggingum, bæði endurnýjun og nýbyggingum, eru þó farin að aukast talsvert. Við erum sérhæfð í að hanna innviði og byggingar á norðurslóðum og höfum nýlega hafið samstarf við kanadíska verkfræðistofu þar sem við munum vinna að verkefnum í Kanada norðan heimskautsbaugs. Við búum í Nuuk sem er á svipaðri breiddargráðu og Reykjavík. Lengd dags og nætur er nánast sú sama og á Íslandi og norðurljós sýnileg frá hausti til vors. Umhleypingar, sem svo margir kannast við á Íslandi, verða nánast ekki hér á veturna þar sem hitastigið fer sjaldan yfir -5°C. Á sumrin er hitinn svona frá 5 - 15°C og oftast mjög stabílt veður.

Við fyrstu sýn var Nuuk ekkert sérstaklega aðlaðandi staður. Það eru engin tré, nánast enginn gróður bara berar klappir, margar byggingar sem þurfa á viðhaldi að halda og talsvert af rusli og drasli á víð og dreif, en landslagið sem bærinn er í er ægifagurt. Fyrir okkur minnti kalda, þurra loftið og fjallasýnin á bæ í Ölpunum en bærinn sjálfur minnti okkur á dæmigert íslenskt sjávarþorp fyrir um 25 árum síðan. Nuuk er með um það bil 17 þúsund íbúa og er bærinn höfuðstaður Grænlands og öll opinber stjórnsýsla er hér staðsett. Nuuk er að flestu leyti talsvert öðruvísi en aðrir bæir á Grænlandi. Það fyrsta sem við tókum eftir er hvað danskan er mikið notuð og oft sem maður heyrir að fólk blandar grænlensku og dönsku saman í samtölum, ein setning á grænlensku og önnur á dönsku. Grænland er afskaplega stórt land, um tvær milljónir ferkílómetra að flatarmáli en 410 þúsund ferkílómetrar eru ísfríir. Til samanburðar er Ísland 103 þúsund ferkílómetrar og Indland um þrjár milljónir ferkílómetra. Landið er erfitt yfirferðar, með fáa innviði og enga vegi nema í bæjum. Talsverður munur er á lífsgæðum eftir því hvar menn búa. Bestu lífsgæðin eru í Nuuk og í stærri bæjum, s.s. Ilulissat og Sisimiut á Norður-Grænlandi og Qaqortoq á Suður-Grænlandi. Það kom mér á óvart að Austur-Grænland er kapítuli út af fyrir sig. Þar er talað öðruvísi tungumál en á vesturströndinni sem Veststrendingar eiga erfitt með að skilja, þ.a.l. er austurströndin talsvert einangruð og íbúar þar eiga varla neitt sameiginlegt með þeim á vesturströndinni, frekar að þeir líti á Íslendinga sem sína landa.

Næg verkefni Sem dæmi um eitt af verkefnunum sem ég er að vinna að er uppbygging á öllum innviðum í lítilli byggð rétt sunnan við Ilulissat og Ísfjörðinn, um það bil 350 km fyrir norðan heimskautsbaug. Byggðin Ilimanaq telur um 80 íbúa sem nú búa við frumstæðar aðstæður með enga fráveitu og litla sem enga vatnsveitu. Sökum staðsetningar byggðarinnar við mynni hins stórkostlega Ísfjarðar, þar sem 70 milljónir tonna af ís rekur út í Diskóflóa á hverjum degi og er á heimsminja-

Til að komast til afskekktra byggða er stundum best að notast við þyrlu. Hér er greinarhöfundur nýlentur í byggðinni Isortoq á austurströnd Grænlands til eftirlits á vinnu við litla höfn.


verktækni / 17

Á siglingu á Diskóflóanum á leið til bæjar á Diskóeyju. Gríðarlegt ísmagn er á þessari siglingaleið sem er ættað frá Ísfirðinum við Ilulissat. skrá UNESCO, á að byggja upp ferðamannastað með gistimöguleikum, vegum og stígum, nútíma vatns- og fráveitu, sem og bættu hafnaraðgengi. Drykkjarvatn er yfirborðsvatn úr nálægu vatni sem mun streyma í 2,3 km langri yfirborðslögn í 600 m3 vatnstank. Þar sem lögnin er ofanjarðar og frostið getur náð -35°C um veturinn verður að nota einangraða lögn sem er upphituð með rafmagnsleiðurum. Ég hef átt afskaplega góð samskipti við Set efh. röraverksmiðju á Selfossi sem hefur boðið góðar vörur og lausnir á sanngjörnu verði. Fyrir þessa vatnslögn er notað Elipex frá Set, sem er einangrað með polyurethan, og sérstaklega meðhöndlaða PE-kápu til að þola hina sterku útfjólubláu geisla sem eru á norðurslóðum. Það hefur ekki verið með öllu vandræðalaust að fá að nota vörur frá Íslandi þar sem sterk hefð er fyrir að nota danskar vörur og eru nánast

„Vegvísir“ í Tasiilaq (áður Angmagssalik) á austurströnd Grænlands. Eins og sjá má þá er maður nánast hálfnaður til Reykjavíkur frá Nuuk þegar maður er kominn til bæjarins. allar reglugerðir og lög hannaðar eftir dönskum stöðlum og vöruúrvali. Þar sem takmarkið var að hanna eins ódýra en samt nothæfa lögn og hægt var, var ákveðið að nota sveigjanleg rör með PE-kápu, en ekki rör klædd hinni hefðbundnu blikkkápu þar sem það hefði kostað hið minnsta 380 samsetningar þar sem einungis er hægt að flytja stíf 6 m löng rör til byggðarinnar. Þar sem kápa með PE samræmist ekki reglugerðum var óskað eftir undanþágu sem fékkst að lokum eftir 4 mánaða bréfaskriftir og fundahöld.

VIÐ KJÓSUM OPIÐ SKRIFSTOFURÝMI Í Orbicon er víðsýni ekki kenning, heldur það hvernig við lítum á verkefnin. Hvernig við getum deilt, útskýrt og notað það sem við vitum og það sem við hönnum, svo það virki sem best verður á kosið. Það getur kostað regngalla og vöðlur og fullan skilning á að stundum geti verið skynsamlegt að fara á móti straumnum.

Fyrir utan að meta bráðnun Grænlandsjökuls, vinnum við með innviðahönnun, byggingar og veitur sem þurfa að standast hin erfiðu skilyrði á norðurslóðum, sem og ýmsa sérhæfða norðurslóðaráðgjöf fyrir fyrirtæki og stofnanir. Við vinnum með verkefni frá syðstu byggðum Grænlands til heimskautabyggðanna á Norður-Grænlandi við Thule og í Kanada til landamæranna að Alaska. www.orbicon.gl


18 / VERKTÆKNI

Dönsk einokun Mér hefur fundist að dönsk einokun sé í raun í fullu gildi á Grænlandi. T.a.m. eru nánast allar matvörur frá Danmörku og dönskum birgjum. Þó rekst maður á einstöku íslenskar matvörur í sumum verslunum, eins og skyr frá MS og KEA og einstaka sælgæti (er sjálfur sérstaklega hrifinn af Freyju Sterkum Djúpum, sem voru ekki komnar á markað þegar ég flutti frá Íslandi í byrjun árs 2007). Svo rakst ég á ferska mjólk um daginn en öll önnur mjólk er geymsluþolin mjólk frá Danmörku. Sama gildir þegar verk eru boðin út. Þá hafa verktakarnir oftast samband við heildsala í Danmörku sem gefur þá verð fyrir allt það byggingarefni sem nota á, auðvitað eru það allt danskar vörur. Þetta er á stundum bagalegt þar sem maður hefur kannski haft í hyggju að nota annað efni en það er ekki hægt þar sem dönsku heildsalarnir hafa ekki þekkingu á eða verð fyrir það tiltekna efni. Gott dæmi um þetta er eitt verkefni þar sem ég hef starfað sem verkefnastjóri og vildi að notuð yrði kanadísk viðhaldsfrí klæðning. Þegar tilboð frá verktaka var opnað var þar gefið upp verð á danskri viðhaldsfrírri klæðningu sem að mínu mati var ekki sambærileg gæðum og sú kanadíska. Eftir umtalsverða rekistefnu ákvað verkkaupi að notast yrði við hefbundna tréklæðningu úr furu. Önnur áskorun við að starfa sem verkfræðingur á Grænlandi er að afskaplega erfitt getur verið að reikna kostnað við verkefni sökum stærðar landsins og vegna land- og veðurfræðilegra aðstæðna. Taka þarf með í reikninginn að framkvæmdatími á sumrin getur verið og er oftast stuttur og það þarf að vera öruggt að allt efni sé pantað og sent á staðinn tímanlega því ekki er hægt að skjótast út í búð ef eitthvað vantar. T.a.m. er enginn stállager á Grænlandi, einungis þrjár steypustöðvar og þrjár malbikunarstöðvar í landi með strandlínu sem mælist rúmir 44.000 kílómetrar.

Almennt er verkefnastaðan góð hjá verkfræðistofum á Grænlandi og litlar líkur eru á að það breytist eitthvað á næstunni. Í Nuuk er mikil vöntun á íbúðum og það stendur yfir mikil endurnýjun á núverandi byggingakosti og í umræðunni er að það verði brátt stofnaður norðurslóðasjóður. Hann á að nota til að bæta innviði á Grænlandi, þannig að fátt bendir til að verkefnastaðan muni dragast saman. Helstu vandamálin sem verkfræðistofur hérna eiga við að stríða er að fá hæft starfsfólk. Flestir verkfræðingar og tæknifræðingar sem hér starfa koma frá Danmörku og eru hér yfirleitt aðeins í eitt til tvö ár. Grænlendingar eru að sækja í sig veðrið og nú er hægt að læra tæknifræði með áherslu á norðurslóðir í Sisimiut og hjá DTU í Kaupmannahöfn.

Góð reynsla Þegar þetta er skrifað, í maí 2016, höfum við fjölskyldan búið hér í tæp tvö ár og líkar alveg ágætlega. Það er svo sem ekkert alveg gallalaust að búa hérna, flestir hlutir eru tiltölulega dýrir og maður getur upplifað skort á afþreyingu. Fyrir þá sem eru gefnir fyrir veiðar er þetta þó gósenland, með hreindýraveiðum, sauðnautaveiðum, rjúpu og fiski. Ég er þó ekkert sérstaklega gefinn fyrir veiðar og hef því eytt tíma mínum við skíðaiðkun á veturna og í gönguferðir í náttúrunni á sumrin. Ég get hiklaust mælt með því við íslenska tæknifræðinga og verkfræðinga að flytja hingað og prófa að búa á Grænlandi í einhvern tíma. Það er hollt fyrir sálina að skipta um umhverfi og búa þar sem er mun minna stress og áreiti en á Íslandi. Þó nokkrir Íslendingar búa í Nuuk og eru þeir almennt mjög vel séðir meðal Grænlendinga. Ég hef nokkrum sinnum upplifað algjöra kúvendingu í samskiptum við Grænlendinga þegar þeir hafa uppgvötað að ég er frá Íslandi en ekki Danmörku. Grænlendingar eru að jafnaði afskaplega elskulegir og þægilegir, á morgnana þegar maður röltir í vinnuna bjóða ókunnugir manni oft góðan dag sem er góð byrjun á deginum. Birkir Rútsson, verkfræðingur hjá Orbicon Grønland.

VINNSLA OG GREINING GAGNA Hagnýt námslína við Opna háskólann í HR Árangur skipulagsheilda í síbreytilegum heimi byggir í auknum mæli á greiningu gagna til stuðnings ákvörðunartöku. Það er því sífellt mikilvægara að átta sig á þeim verðmætum sem felast í gögnum, og hafa kunnáttu á þeim aðferðum og verkfærum sem notuð er við greiningu og framsetningu þeirra. Námið hefst 13. september 2016. Nánari upplýsingar og skráning á opnihaskolinn.is „Starf mitt hjá Orkustofnun felst að miklu leyti í gagnavinnslu. Námið nýtist mér vel í því starfi þar sem það veitti mér fleiri tæki og tól til úrvinnslu gagna sem hafa aukið afköst mín. Námið veitir grunnþekkingu og opnar tækifæri til að bæta enn frekar við þá þekkingu.“

Ágústa Steinunn Loftsdóttir Verkefnastjóri eldsneytis og vistvænnrar orku hjá Orkustofnun


ritrýndar vísindagreinar

Tjónnæmi lágreistra íbúðarhúsa byggt á gögnum frá Suðurlandsskjálftunum 2000 og 2008 Bjarni Bessasona, Jón Örvar Bjarnasonb

Umhverfis- og byggingarverkfræðideild, Háskóli Íslands, Hjarðarhaga 2-6, 107 Reykjavík b Viðlagatrygging Íslands, Hlíðarsmára 14, 201 Kópavogi

a

Fyrirspurnir: Bjarni Bessason bb@hi.si Greinin barst 30. september 2015 Samþykkt til birtingar 13. janúar 2016

ÁGRIP

Abstract

Í júní 2000 urðu tveir jarðskjálftar á Suðurlandi af stærðinni Mw 6,5 og í maí 2008 varð einn til viðbótar af stærðinni Mw6,3 í Ölfusi. Útgildi hröðunar var yfir 0,6 g (g er þyngdarhröðun jarðar) í öllum þessum þremur skjálftum. Um 9.500 íbúðarbyggingar eru staðsettar á áhrifasvæði þessara skjálfta. Töluvert tjón varð í skjálftanum, en til allra hamingju urðu nánast engin slys á fólki og ekkert dauðsfall. Allar byggingar á Íslandi eru skráðar í opinberri fasteignskrá sem inniheldur margvíslegar upplýsingar um þær. Samkvæmt lögum eru allar fasteignir landsmanna tryggðar gegn náttúrvá hjá Viðlagatryggingu Íslands. Til að meta tryggingarbætur eftir skjálftana voru matsmenn fengnir til að skoða skemmdir og áætla viðgerðarkostnað fyrir allar byggingar á svæðinu, þar sem tilkynnt var um tjón. Mesta tjónið reyndist vera nálægt upptökum og þá gjarnan í 0-10 km fjarlægð frá kortlögðum jarðskjálftasprungum. Tjón í fyrri tveimur 6,5 skjálftunum var meira og útbreiddara en í 6,3 skjálftanum. Í öllum þremur var töluvert um byggingar sem sluppu án skemmda. Mesta tjónið reyndist vera útlitstjón á léttum innveggjum og gólfefnum sem og skemmdir á innréttingum. Nýrri byggingar sem hannaðar voru eftir innleiðingu jarðskjálftastaðla stóðu sig að jafnaði betur en eldri byggingar.

In June 2000, two Mw6.5 earthquakes occurred in South Iceland and in May 2008 an Mw6.3 quake struck in the same area. High PGAs (>0.6 g) were registered in all three events. The epicentres were located in an agriculture region and close to small towns and villages. In total, nearly 9,500 residential buildings were affected. A great deal of damage occurred but there was no loss of life. Insurance against natural disasters is obligatory for all buildings in Iceland and they are all registered in a comprehensive property database. Therefore, after each earthquake a field survey was carried out where damage and repair costs were estimated for every structure. Most of the damage was observed in the near-fault area (0-10km) but at longer distances it was significantly less. The damage in the two Mw6.5 events was considerably greater than in the Mw6.3 event. In all the events a high proportion of buildings suffered no damage, even in the near-fault area. The main damage was nonstructural, in interior walls and flooring. New buildings built after implementation of seismic codes performed better than those built pre-code.

Lykilorð: Lærdómur af jarðskjálftum, Lágreist hús, Steinsteyptar byggingar, Timburhús, Tjón­næmi, Tölfræði tjóns

Keywords: Learning from earthquakes, Low-rise buildings, RC-buildings, Timber buildings, Vulnerability, Damage statistics.

INNGANGUR Bakgrunnur Mikilvægt er að þekkja tjónnæmi (e. vulnerability) bygginga gagnvart jarðskjálftaáraun þegar meta á jarðskjálftaáhættu, bæði við áhættustjórnun og þegar byggingarstaðlar eru uppfærðir og endurbættir. Jarðskjálftaáhrif og jarðskjálftaþol bygginga eru staðbundin og því mismunandi á milli svæða og landa. Eftir stóra jarðskjálfta er mikilvægt að kortleggja og greina tjón til að læra af þeim og byggja upp þekkingu á styrk og veikleika mannvirkja á viðkomandi svæði. Byggt á upplýsingum úr fasteignaskrá eru um 54% íbúða á Ísland að finna í lágreistum (1-3 hæðir) járnbentum steinsteyptum byggingum og um 26% eru í steinsteyptum meðalháum (4-7 hæðir) byggingum. Flestar þessar bygginga eru svo nefndar staðsteyptar skúfveggjabyggingar. Loks eru um 12% íbúða í lágreistum timburbyggingum. Hlaðnar byggingar úr múrsteini, sem eru algengar í Suðurevrópu, þekkjast nánast ekki á Íslandi. Um tíma voru þó reist hús hér á landi úr vikurholsteini, en síkar byggingar hafa varla verið byggðar eftir 1980. Hægt er tala um fjórar meginaðferðir við að meta tjónnæmi bygginga. Í fyrst lagi matsaðferðir þar sem verkfræðingar leggja huglægt mat á jarðskjálftaþol bygginga (ATC-13, 1985; ACT-13.1, 2002). Í öðru lagi fræðilegar aðferðir þar sem stuðst er við tölvutæk reiknilíkön og greiningar­hugbúnað (Rota, Penna og Magenes, 2010; Silva, Crowley, Varum, Pinho og Sousa, 2014). Í þriðja lagi eru aðferðir sem byggja á tjónagögnum sem safnað er saman í kjölfar jarðskjálfta (Shinozuka, Feng og Lee, 2000; Rossetto og Elnashai, 2003; Rota, Penna og Strobbia, 2008; Colombi og fleiri, 2008; Rossetto, Ioannou, Grant og Maqsood, 2014). Í fjórða lagi eru svo aðferðir sem flétta saman aðferðunum, sem nefndar voru hér að framan.

Grundvallaratriði í aðferðum sem byggja á notkun tjónagagna er að hafa nákvæma fasteignaskrá. Stundum eru slíkir gagnagrunnar ekki til eða takmarkaðir við einstök svæði eða þorp. Einnig geta tjónagögn verið rýr, ónákvæm og takmörkuð við úrtak. Gögnin sem notast er við í þessari rannsókn eru ítarleg, bæði hvað varðar tjónskráningu og fasteignaskrá, og sömuleiðis fullþekjandi og án eyða. Tjóngögnin eru frá þremur Suðurlandsskjálftum, nánar tiltekið tveimur frá júní 2000 (Mw6,5 og Mw6,5) og einum frá maí 2008 (Mw6,3). Upptök skjálftanna og tilheyrandi sprungur sem hreyfðust í þessum atburðum eru sýnd á mynd 1. Gögnin frá 2008 eru nákvæmari en frá 2000 og þau hafa áður verið notuð til að rannsaka tjónnæmi og tölfræði tjóns (Bjarni Bessason, Jón Örvar Bjarnason, Ari Guðmundsson og Júlíus Sólnes, 2011 og 2013; Bjarni Bessason, Jón Örvar Bjarnason, Ari Guðmundsson, Júlíus Sólnes og Steadman 2012 og 2014). Í þessari rannsókn eru hins vegar í fyrsta sinn skoðuð gögn frá öllum þremur skjálftunum frá 2000 og 2008.

Markmið Aðalmarkmið rannsóknarinnar var að læra af skráðu tjóni sem varð í Suðurlandsskjálftunum 2000 og 2008, þar sem tæplega 9.500 lágreist íbúðarhús voru útsett fyrir áhrifum þeirra. Í alþjóðlegu samhengi er sjaldgæft að hafa tjóngögn fyrir sams konar byggingar­gerð frá fleiri en einum skjálfta (Rossetto, D’Ayala, Ioannou og Meslem, 2014). Enn fremur var í könnuninni unnið með gögn frá bæði skemmdum og óskemmdum byggingum, sem er sömuleiðis fágætt í rannsóknum af þessu tagi (Pitilakis, Crowley og Kaynia, 2014). Til viðbótar gefur nákvæmi og undirflokkun gagnanna möguleika á að sundurgreina tjón eftir eðli skemmda (burðarvirki, sökklar, fastar innréttingar, laganakerfi o.s.frv.). Í rannsókninni er tjón skilgreint sem hlutfallið:

verktækni 2016/22

19


ritrýndar vísindagreinar

sem og til að bera saman við tjónaföll úr öðrum rannsóknum. Hin leiðin, sem valið var að fara, er hefðbundnari og gekk hún út á að tengja tjónið við reiknuð jarðskjálftaáhrif. Þar sem byggingarnar í þessari rannsókn voru allar lágreistar og stífar var ákveðið að notast þar sem áætlaður viðgerðarkostnaður er samanlagður viðgerðarkostnvið PGA stikann. Allir þrír atburðirnir höfðu sömu brotlausn, voru 1. Hnit upptaka og endapunkta sprungna í Suðurlandsskjálftunum 2000 og 2008 (mynd 1). aðar á öllu tjóni í viðkomandi byggingu sem metin er af sérfróðum nánar tiltekið svo nefndir grunnir sniðgengisskjálftar með lóðrétta Jarðskjálfti Sprunga Upptök Suðurendi sprungu Norðurendi sprungu tæknimönnum. Tjón getur ekki orðið meira en einn (100%). Í Breidd Lengd Breidd Lengd Breidd Lengd brotfleti í jörðu, sem réttlætti að hægt væri að flétta tjónagögnin Suðurlandsskjálftunum 2000 var tjón upp að 70% gert upp samkvæmt 17. júní 2000 Aðal 63.97°N 20.35°W 63.915°N 20.380°W 64.029°N 20.355°W saman til að meta hefðbundin tjónaföll. mati. Aðal Hins vegar eftir jarðskjálftann 2008 var tjón sem var á64.049°N bilinu 50 20.694°W 21. júní 2000 63.97°N 20.70°W 63.900°N 20.700°W til 70% eða meira flokkað sem altjón og fullt brunabótamat greitt til 21.07°W Eystri 63.95°N 21.07°W 64.03°N 29. maí 2008* 63.98°N 21.13°W Suðurlandsskjálftarnir í júní 2000 og maí 2008 viðkomandi er í rannsókninni með 21.15°W Vestari eiganda. Í slíkum tilfellum 63.89°N 21.17°W unnið 64.07°N Brotabelti Suðurlands er eitt virkasta jarðskjálftasvæði Íslands (Páll 100% tjónshlutfall. Brunabótamat sótt í Sigbjörnsson, fasteignaskrá Þjóðskrár kningsleg staðsetning upptaka (Benedikt Halldórsson var og Ragnar 2009) . Einarsson, 1991). Nokkrir stórir jarðskjálftar verða þar á hverri öld, en Íslands. þeir koma þó gjarnan í runum líkt og gerðist í Suðurlandsskjálftunum Jarðskjálftar sem valda tjóni á Íslandi eru gjarnan af stærðinni 6,01896. Þá urðu fimm skjálftar stærri en 6,0 á tæplega tveggja vikna 7,0. Stærri skjálftar en sjö verða varla á Íslandi og kemur þar til brottímabili, eða frá 26. ágúst til 6. september. Árið 1912 kom svo einn lausn skjálfta, sem og brotstyrkur og þykkt jarðskorpu. Söguleg gögn stór stakur skjálfti austarlega á svæðinu, kenndur við Selsund á styðja sömuleiðis þessa fullyrðingu (Páll Einarsson, 1991; Júlíus Rangárvöllum. Telja sumir jarðvísindamenn að hann hafi verið síðasti Sólnes, Freysteinn Sigmundsson og Bjarni Bessason, 2013). Því er skjálftinn í rununni sem hófst 1896 (Decriem o.fl., 2010). óhætt að segja að fyrirgreindir þrír jarðskjálftar gefi dýrmætar upplýsÞann 17. og 21. júní árið 2000 skóku tveir skjálftar Suðurland sem ingar um tjónnæmi íslenskra mannvirkja þó fræðilega séð hefðu þeir báðir voru af stærðinni Mw6,5. Sá fyrri átti upptök við Skammbeinsstaði gefið enn betri upplýsingar hefðu þeir verið stærri og nær efri mörkum. í Holtum og sá síðari við Hestfjall í Grímsnesi. Hágildi hröðunar í Í tjónnæmisgreiningum er venja að nota einhvern stika til að lýsa þessum skjálftunum mældist við gömlu Þjórsárbrúna eða 0,84 g (sjá jarðskjálftaáhrifum (e. intensity measure). Áður fyrr var gjarnan notast kjavík t.d. Bjarni Bessason og Einar Hafliðason, 2004). Út frá eftirskjálftum við áhrifakvarða eins og Mercalli-kvarðana (Páll Halldórsson, 2013). Í og smáskjálftarannsóknum hefur brotflötur fyrri skjálftans verið áætlseinni tíð er frekar stuðst við stika sem eru skráðir beint eða óbeint aður um 12,5 km langur og 10 km djúpur, með stefnu 7° austur af með mælitækjum. Hér má nefna stika eins og hágildi yfirborðs-hröðnorðri, N7°A (Kristín Vogfjörð o.fl., 2013). Brotflötur seinni skjálftans unar, -hraða eða -færslu (e. peak ground acceleration, velocity or Hveragerði hefur með samskonar aðferðum verið metinn sem 16,5 km langur og displacment, PGA, PGV, PGD). Einnig má nefna svörunarrófsgildi sem 29.05.2008 17.06.2000 21.06.2000 7-9 km djúpur með stefnuna, N1°A. Báðir sprungufletirnir eru sem Mw6.3 Mw6.5 miðast við grunnsveiflutíma viðkomandi bygginga, og loks stika sem Mw6.5 Selfoss næst lóðréttir. Stærsti eftirskjálftinn var af stærðinni 5,0 (ML). Hér á tengjast orkuinnihaldi hreyfingar. Fræðileg rannsókn á tengslum misÞorlákshöfn eftir verður 17. júní skjálftinn auðkenndur sem Skj1 og 21. júní Eyrabakki munandi stika við tjón á meðalháum járnbentum steinsteyptum Stokkseyri atburðurinn sem Skj2. Hella byggingum sýndi að hröðunarsvörunarrófsgildi fyrir grunntíðni Þriðji stóri skjálftinn varð svo 29. maí 2008 í Ölfusi, Mw6,3 að bygginga sýndi bestu fylgnina við tjón og millihæðabjögun (e. interstærð. Í þeim atburði mældist hröðun yfir 0,8 g á nokkrum stöðum í Hvolsvöllur story drift) og þar á eftir hágildi yfirborðshraða (Kostinakis, Hveragerði, í svokölluðu ICEARRAY mælaneti sem Jarðskjálfta­miðstöð Athanatopoulou, og Morfidis, 2015). Þetta er þó ekki algild niðurstaða Háskóla Íslands á Selfossi rekur (Benedikt Halldórsson og Ragnar og vitað er margir þættir yfirborðshreyfingar skipta máli sem erfitt er Upptök jarðskjálfta Sigbjörnsson, 2009). Skjálftinn varð á tveimur misgengjum í Ölfusi. að fanga í einum stika. Þegar tjónnæmi bygginga er metið út frá tjónaMisgengi 0 10 20 30 Fyrst hreyfðist misgengi í vestanverðu Ingólfs­fjalli til. Það ræsti um gögnum þarf Kílómetrar að styðjast við dvínunarlíkön til að meta jarðskjálfta­áhrif einni sekúndu síðar hnik á mun stærra misgengi vestar á svæðinu við á hverjum stað. Í sumum tilvikum er einnig hægt að styðjast við skráðd 1 - Kort sem sýnir upptök og misgengi Suðurlandsskjálftanna 2000 og 2008. Blái rétthyrningurinn sýnir Kross. Litið hefur verið á þessar tvær misgengishreyfingar sem bæinn ar raunhreyfingar (t.d. frá Selfossi og Hveragerði eftir Suðurlandsskjálftana svæði 17. júní 2000 skjálftans sem notað var í þessari rannsókn. Sá rauði sýnir áhrifasvæði 21. júní 2000 og og 2008) Ölfusskjálftans. og nota slík gögn með dvínunarlíkingum til að áætlaÍslands.einn atburð og verður hann hér eftir auðkenndur sem Skj3. hringurinn 2000 sýnir áhrifasvæði Kortið er byggt á kortagrunni Landmælinga Á mynd 1 eru skjálftaupptök og sprungur skjálftanna þriggja sýnd. staðbundin áhrif. Fjöldi dvínunarlíkinga hafa verið þróaðar. Sumar Í töflu 1 eru sýnd hnit upptaka sem og endahnit sprungna allra byggja á gögnum frá mörgum svæðum á meðan aðrar byggja á staðskjálftanna. Valdar tímaraðir sem skráðar voru í þessum jarðskjálftum bundnari gögnum. Í seinni tilvikunum eru gagnasöfnin minni og geta eru vistaðar í opna evrópska gagnagrunninum ISESD (Ambraseys o.fl. því af þeim sökum verið óáreiðanleg. Í þessari rannsókn var ákveðið 2002). að fara tvær leiðir við að kanna gögnin og tjónnæmið. Í fyrsta lagi að Engin íbúðarhús hrundu í þessum þremur jarðskjálftunum, en örfá tengja tjónið við fjarlægðina frá skjálftaupptökum. Þessi aðferðafræði útihús féllu. Eignatjón var þó mikið. Sömuleiðis urðu engin dauðsföll gefur ákveðið yfirlit yfir hvernig mannvirkjatjón dvínar með fjarlægð né alvarleg slys á fólki. Um 40 íbúðarhús voru metin óviðgerðarhæf í frá upptökunum og er ekki háð einhverjum áhrifastika sem getur dregskjálftunum árið 2000 og um 30 í 2008 atburðinum. Vænta má fleiri Áætlaður v iðgerðarko stnaður ið inn óvissu og haft takmarkaða fylgni við tjón. Ókosturinn er sá að Tjón = jarðskjálfta af svipaðri stærð í náinni framtíð til að losa uppbyggða aðferðin skilar ekki hefðbundnum tjónaföllum (e. fragility functions) Brunabótam at á svæðinu (Decriem o.fl., 2010). streituorku sem hægt er að nota til að spá fyrir tjón í skjálftum af annarri stærð

Áætlaður viðgerðarkostnaður Tjón = Brunabótamat

Tafla 1. Hnit upptaka og endapunkta sprungna í Suðurlandsskjálftunum 2000 og 2008 (mynd 1). Jarðskjálfti

Sprunga

Upptök Breidd Lengd

Suðurendi sprungu Breidd Lengd

Norðurendi sprungu Breidd Lengd

Skj1- 17. júní 2000 Skj2- 21. júní 2000

Aðal Aðal

63.97°N 63.97°N

20.35°W 20.70°W

63.915°N 63.900°N

20.380°W 20.700°W

64.029°N 64.049°N

20.355°W 20.694°W

Skj3- 29. maí 2008*

Eystri Vestari

63.98°N

21.13°W

63.95°N 63.89°N

21.07°W 21.17°W

64.03°N 64.07°N

21.07°W 21.15°W

*) Reikningsleg staðsetning upptaka (Benedikt Halldórsson og Ragnar Sigbjörnsson, 2009). 20

verktækni 2016/22


Skj1- 17. júní 2000 Skj2- 21. júní 2000

Aðal Aðal

Breidd

Lengd

Breidd

63.97°N 63.97°N

20.35°W 20.70°W

63.915°N 63.900°N

Lengd

Breidd

Lengd

20.380°W 64.029°N 20.355°W ritrýndar vísindagreinar 20.700°W 64.049°N 20.694°W

Eystri 63.95°N 21.07°W 64.03°N 21.07°W Skj3- 29. maí 2008* 63.98°N 21.13°W Vestari 63.89°N 21.17°W 64.07°N 21.15°W íbúðir flokkaðar eftir hæð bygginga og byggingarefni. Gagnagrunnurinn FASTEIGNASKRÁ OG TJÓNAGAGNAGRUNNUR gefur ekki upplýsingar um meginburðarform, en segja má að meginog Ragnar Sigbjörnsson, 2009). Fasteignaskrá *) Reikningsleg staðsetning upptaka (Benedikt Halldórsson Allar byggingar á Íslandi eru skráðar í opinberan fasteignagrunn hjá Þjóðskrá Íslands (2015). Skráin inniheldur upplýsingar um notkun fasteignar, byggingarár, fjölda hæða, byggingarefni, landfræðilega staðsetningu og fleira. Enn fremur er bæði fasteignamat og brunabótamat skráð. Í fjölbýlishúsum er hver íbúð með sér skráningu og sér fasteignanúmer í grunninum. Byggt á gagnagrunninum er hægt að flokka allar íbúðir á Íslandi með mismunandi hætti. Í töflu 2 eru allar

þorri íslenskra íbúðabygginga innihaldi skúfveggi, sem veita viðnám gegn láréttri jarðskjálftaáraun. Hlaðnar byggingar eða vægisþolnir burðarrammar með músteinshleðslum, eins og velþekkt er að nota í suðurevrópskum byggingum, þekkjast varla hér á landi. Það er helst að íslenskar byggingar úr vikurholsteini megi líta á sem hlaðnar byggingar.

Reykjavík

Hveragerði

29.05.2008 Mw6.3

17.06.2000 Mw6.5

21.06.2000 Mw6.5

Selfoss Þorlákshöfn

Eyrabakki Stokkseyri

Hella

Hvolsvöllur

Upptök jarðskjálfta Misgengi

0

10 20 Kílómetrar

30

Mynd 1 - Kort sem sýnir upptök og misgengi Suðurlandsskjálftanna 2000 og 2008. Blái rétthyrningurinn sýnir

Mynd 1 - Kort sem sýnir upptök og misgengi Suðurlandsskjálftanna 2000 og 2008. Blái rétthyrningurinn sýnir áhrifasvæði 17. júní 2000 skjálftans sem áhrifasvæði 17. júní 2000 skjálftans sem notað var í þessari rannsókn. Sá rauði sýnir áhrifasvæði 21. júní 2000 og notað var í þessari rannsókn. Sá rauði sýnir áhrifasvæði 21. júní 2000 og græni hringurinn sýnir áhrifasvæði Ölfusskjálftans. Kortið er byggt á kortagrunni græni hringurinn sýnir áhrifasvæði Ölfusskjálftans. Kortið er byggt á kortagrunni Landmælinga Íslands. Landmælinga Íslands. Fasteignaskráin inniheldur engar upplýsingar um jarðvegsaðstæður á þeim stöðum þar sem byggingar standa. Algengt er á byggingarlóðum að efst sé þunnt lag af lífrænum jarðvegi, gjarnan 1-3 m að þykkt. Við byggingarframkvæmdir síðustu áratugi hefur verið venja að hreinsa þetta lag í burtu og annaðhvort að byggja beint á klöpp eða endurfylla með möl og sandi sem síðan er þjappað og bygging reist þar ofan á. Á sumum stöðum á Suðurlandi eru þó að finna þykk setlög sem geta mótað og magnað jarðskjálfta­bylgjur (Bjarni Bessason og Kaynia, 2004; Bjarni Bessason og Sigurður Erlingsson, 2011). Flokkun bygginga eftir byggingarefni og fjölda hæða á áhrifasvæði Suðurlandskjálftanna er allt önnur en fram kemur í töflu 2. Hver skráning í fasteignagrunn miðast við íbúðareiningu og jarðskjálftatjón var metið fyrir hverja slíka einingu. Hver gagnapunktur í

rannsókninni er því tjón í einni íbúð sem getur tilheyrt einbýlishúsi, parhúsi, raðhúsi eða fjölbýli. Flest íbúðarhús á Suðurlandi eru lágreist einbýlis- par- eða raðhús og rannsóknin takmarkast við lágreist íbúðarhúsnæði, fjórar hæðir eða lægra. Fjölbýlishús eru fá á svæðinu og mjög fá þeirra ná fjórum hæðum og ekkert þeirra er hærra en fimm hæðir. Örfá fjölbýlishús, hærri en 2-3 hæðir, urðu fyrir áhrifum jarðskjálftanna í júní 2000. Gögnin fyrir jarðskjálftann í maí 2008 innihalda ekki tjónaupplýsingar fyrir fjölbýlishús sem eru 3 hæðir eða meira. Ætla má að það hafa óverulega áhrif á rannsóknaniðurstöður hvort unnið sé með íbúð eða byggingu sem grunneiningu, en rétt þykir að nefna þetta sem forsendu. Loks skal undirstrikað að sumarhús og frístundarhús eru ekki hluti af rannsókninni.

Tafla 2. Flokkun íbúða á Íslandi eftir hæð viðkomandi byggingar og efni (Þjóðskrá Íslands, 2015).

Byggingarefni Járnbent steinsteypa

Burðarkerfi með tilliti til jarðskjálfta Skúfveggir

Timbur Vikurholsteinn

Skúfveggir Skúfveggir

Fjöldi hæða

1-3 hæðir 4-7 hæðir 8 eða fleiri hæðir 1-3 hæðir 1-3 hæðir Samtals:

Hlutfall bygginga í hverjum flokki 53,7% 26,4% 4,6% 12,5% 2,8% 100%

verktækni 2016/22

21


ritrýndar vísindagreinar Tafla 3. Sundurgreining á tjóni í Suðurlandsskjálftunum 2000 í fimm undirflokka.

Yfirflokkar Tjón á burðarvirki Annað tjón

Nr. Undirflokkur 1 Grunnur, undirstöður og botnplata 2 Burðarvirki (innveggir, útveggir, súlur, bitar, plötur, stigar og þakvirki) 3 4 5

Innanhússvinna (skilveggir, múrverk, niðurhengd loft, klæðning) Ýmis frágangur (málning, gólfefni, veggflísar, gluggar, bað- og eldhúsinnréttingar) Lagna- og þjónustukerfi (kalt vatn, heitt vatn, skólplagnir, ofnar, rafkerfi)

svæði 21. júní skjálftans væri eingöngu vestan megin við hann og er Lágreistum íbúðabyggingum á Suðurlandi var í rannsókninni skipt í það svæði sömuleiðis sýnt með rétthyrning á mynd 1. Byggingar sem fimm flokka eftir byggingar­efni og aldri. Aðalbyggingarefnin eru steinlenda á milli misgengjanna, þ.e. á milli rétthyrninganna á mynd 1 var steypa, timbur og vikurholsteinn. Jarðskjálftastaðall var fyrst innleiddhins vegar sleppt í rannsókninni. Fjarlægð á milli sprungnanna er um ur á Íslandi 1976, en frá þeim tíma eykst járnbending í steinsteyptum 14 km. Tjón vegna Suðurlands­skjálftans í maí 2008 er eingöngu vegna byggingum. Almennt má þó segja að gömlu lágreistu húsin séu vel Tafla 4. Fjöldi óskemmdra fjöldi skemmdra (Nskjálfta. altjóns íbúða (Ner ) fyrir hverja ÓS),til S) og fjöldi ATafmarkað þess Áhrifasvæði þess skjálfta með hring með 35 byggð þó þau fæst þeirra hafi verið hönnuð með(N tilliti jarðskjálfta. byggingargerð sem fall af byggingar minnstu hafi fjarlægð í misgengi fyrirí kringum 17. júníupptök 2000 hans jarðskjálftann (Skj1), 21.íbúðareinjúní km radíus (mynd 1). Heildarfjöldi Einnig má halda því fram að nýrri lágreistar almennt 2000 skjálftann (Skj2) og skjálftann (Skj3). inga á þessum merktu svæðum er 9.259. ekki krafist sérhæfðrar jarðskjálftahönnunar þar29. semmaí þau 2008 eru í eðli sínu Fjarlægð Steypa Steypaný Timbur gömul ný Í töflu 4 erugömul sýndur fjöldiTimbur óskemmdra íbúða,Holsteinn fjöldi skemmdra íbúða bæði stíf og sterk. JarðNýr staðall gerði þó kröfu um lágmarksjárnbendingu skjálfti (km) Einnig NÓS var NSí kringum NAT 1980 NÓS farið NS aðNAT ogNfjöldi Nfyrir NÓS NS fjarlægð NAT Nfrá NS NATfyrir hvern ÓS N S AT mismunandi ÓSmisgengjum altjóna sem jók styrk steyptra burðarvirkja. Skj1 2,5til að auka 7 veðrunarþol. 13 1 Loks1 má nefna 2 0 skjálfta 5 fyrir2 sig. Fjöldinn 0 11er sýndur 9 fyrir 0 5 km4 breið1fjarlægðarbil. 1 Sem nota sterkari steypu í byggingar 7,5 hefur 54 einnig 90 batnað 3 með 6 árunum 16 0 dæmi 13 sýnir32fjarlægðin 1 32 km23 0 sem 14 staðsettar 23 5eru í 0-5 km 2,5 allar íbúðir að frágangur og styrkur undirstaða 12,5 ár 49 7 0 Niðurstaðan 19 0 í 0 fjarlægð 9 frá5misgengi.Taflan 0 61 sýnir 2 að fjöldi 0 þeirra 18 er2mjög ójafnt 0 dreifðþótt erfitt sé að tilgreina eitthvað í því sambandi. 97 til 45 0 á milli 48 eldri 16og 0 ur með 27 tilliti 6 til fjarlægðar 0 38 frá 4misgengi. 0 Til19dæmis8 má nefna 0 að fyrir þessari rannsókn var að nota17,5 ártalið 1980 að greina 31samræmis 5 0 sama 0 ártal0líka 0 21. 17 3 0 9 fjöldi1 íbúða0 af gerðinni 4 2Steypa0ný í 0-10km júní jarðskjálftann er nýrri steinsteyptra bygginga. 22,5 Til að gæta var 27,5 hvíla40 10 0á steyptum 3 undir2 0 fjarlægð 22 3 misgengi 0 10 aðeins 0 sex0 (1+1+2+2) 2 2 á meðan 0 frá 308 notað fyrir timburbyggingar enda þær gjarnan 20 hafa8 ekki 0verið 1reistar0um 0 (181+3+122+2) 5 1 0 á fjarlægðarbilinu 13 0 010-205km. Mikilvægt 2 0 er að hafa eru stöðum. Byggingar hlaðnar 32,5 úr holsteini Skj2þess og 2,5 7 þær13 1 að 1hafa 0 þetta5í huga6 þegar0 gögn 7frá mismunandi 8 0 jarðskjálftum 2 4 er 1sameinuð. áratuga skeið. Vegna hversu fáar eru var0 ákveðið 7,5 14 er 14 1 á 2milli fimm 2 0 7 3 0 17 1 0 4 6 0 þær allar í einum flokki. Í rannsókninni því greint 12,5verða252 23 Steypa 1 ný,181 0 46 2 0 254 7 0 56 6 3 byggingargerða, sem hér eftir kallaðar Steypa3 , GREINING Á TJÓNAGÖGNUM gömul 17,5 509 24 1 122 2 0 Meðaltjón 227 6 sem 1fall af93fjarlægð 1 0 112 8 0 Timburný, Timburgömul og Holsteinn. 22,5 325 1 0 131 1 0 Í stærri 247 jarðskjálftum 0 0 þar77sem misgengi 0 0 geta90 1 verið margir 0 kílómetrar er 27,5 3 0 0 1 0 0 5 0 0 9 0 0 4 0 en0fjarlægð frá Tjóngögn og undirflokkun á skemmdum umfang tjóns frekar tengt fjarlægð frá sprungu fremur 1 Brunabótamat 0 97 miðast 0 0 upptökum 50 1 epicentre). 0 28Í rannsókninni 0 0 var34 0 miða0fjarlægð við Skylt er að brunatryggja allar32,5 fasteignir218 á Íslandi. (e. valið að Skj3 2,5 186 728 3 204 391 0 185 294 4 499 602 3 48 179 11 við áætlað endurbyggingarverð, að teknu tilliti til ástands og aldurs. stystu fjarlægð frá misgengi (mynd 1). Á mynd 2 er sýnt meðaltjónhlut7,5 56 24 0 14 8 0 82 25 0 89 23 0 26 12 0 Viðlagatrygging Íslands vátryggir allar brunatryggðar fasteignir gagnfall íbúða (skemmdar og óskemmdar) fyrir hverja byggingargerð og 12,5 201 15 0 121 6 0 60 5 0 131 10 0 38 4 0 fyrir allar vart náttúruhamförum, meðal annars jarðskjálftum og eldgosum. Í áhrifasvæði hvers jarðskjálfta (mynd 1). Meðaltjón er fundið 17,5 31 1skemmdir 0 á12 1 0 íbúðir 15 á 50 km breiðum 0 70 fjarlægðarbilum. 2 0 7 Fyrst 0er skoðaðar 0 kjölfar náttúruhamfara eru því allar tilkynntar fasteignum allar 22,5 41 1 0 4 0 0 15 3 0 52 21 0 12 2 0 metnar og skráðar af sérstökum matsmönnum sem greina og flokka byggingar sömu gerðar á bilinu 0-5km með miðgildi fjarlægðar sem 27,5 þakvirki, 48 o.s.frv.) 2 0 áætla 17viðgerða0 0 2,5 20 0 með 19miðgildi 1 fjarlægðar 0 tjónið (undirstöður, burðarveggir, og km, því1 næst 0allar á61 bilinu05-10 km sem kostnað. 7,5 km o.s.frv. Punktarnir sem fást með þessu móti eru svo teiknaðir Eftir Suðurlandsskjálftana í júní 2000 var tjón metið í öllum húsum upp með ferlum. Þegar fjöldi íbúða í einhverju fjarlægðarbili reyndist (íbúðum) þar sem tilkynnt var um skemmdir. Tjónið var greint í fimm fimm eða færri var viðkomandi bili sleppt og enginn punktur ákvarðundirflokka (tafla 3). Fyrstu tveir lúta að burðarkerfi byggingar og aður fyrir það bil. seinni þrír eiga við um annars konar tjón á byggingu. Tjón í skjálftunÝmislegt fróðlegt má lesa út úr þessum ferlum. Meðaltjón er markum 2008 var greint enn ítarlegar eða í alls tíu undirflokka. Hver þerra tækt lægra í 2008 skjálftanum en í 2000 skjálftunum á svæðinu næst þeirra var svo með fjögur til átta efnisatriði eða samtals 62 efnisatriði misgengi (0-10 km). Fyrir meiri fjarlægðir var meðaltjónið minna og Bjarni Bessason o.fl. 2013 og 2014). Í þessari rannsókn er verið að erfiðara að greina mun. Hátt meðaltjón teygði sig lengra frá upptökum skoða tjónagögn frá öllum þremur Suðurlandsskjálftunum og því verðí 17. júní skjálftanum en í hinum tveimur. Eldri byggingargerðirnar, ur grófasta flokkunin frá 2000 að stýra sundurgreiningunni (tafla 3). Steypagömul og Timburgömul skemmdust meira en nýrri gerðirnar. Þetta á Auðvelt var að raða gögnum frá 2008 í þá flokka til að samræma við í öllum þremur jarðskjálftunum. Meðaltjón fyrir holsteinsgögnin. byggingarnar eru mun meira en fyrir steinsteypu- og timburbyggingarnar í öllum skjálftunum. Fyrir fjarlægðarbilið 10-15 km er meðaltjónið miklu lægra en fyrir skemmri fjarlægðir. Með öðrum orðum tjónið Áhrifasvæði jarðskjálfta dvínar hratt með fjarlægð. Þetta síðasta atriði réttlætir að meðhöndla Tjónagögnin í þessari rannsókn eru tilkomin vegna þriggja jarðskjálfta. sjálfstætt tjón frá annars vegar 17. júní 2000 og hins vegar 21. júní Skráningum tjóna eftir Suðurlandsskjálftana 2000 var safnað saman 2000 skjálftunum, ef svæðinu á milli skjálftanna er sleppt (mynd 1). eftir að báðir atburðir voru yfirstaðnir. Því má ætla að tjón á einstökum byggingum sé vegna áhrifa frá báðum skjálftum. Gögnin sýna hins vegar að tjón dvínar hratt með fjarlægð frá jarðskjálftasprungum og í Hlutfallslegur fjöldi skemmdra bygginga sem fall af fjarlægð 10-15 km fjarlægð hefur tjónið minnkað mikið samanborið við styttri Á mynd 3 er sýnt hlutfall skemmdra íbúða af heildafjölda íbúða sem fjarlægðir. Í rannsókninni var því talið raunhæft að gera ráð fyrir að fall af fjarlægð fyrir hverja byggingargerð og hvern skjálfta. Eins og hér allar byggingar austan megin við 17. júní jarðskjálftann hefðu skemmst að framan var unnið með allar byggingar innan sama fjarlægðarbils, eingöngu vegna áhrifa hans. Austari rétthyrningur á mynd 1 afmarkar 0-5 km, 5-10 km o.s.frv. Fyrir byggingar næst misgengi var hlutfall áhrifasvæði þess skjálfta. Á tilsvarandi hátt var miðað við að áhrifaskemmdra íbúða á bilinu 30-75%, en fyrir lengri vegalengdir (>10km)

(

22

verktækni 2016/22


ritrýndar vísindagreinar Tafla 4. Fjöldi óskemmdra (NÓS), fjöldi skemmdra (NS) og fjöldi altjóns íbúða (NAT) fyrir hverja byggingargerð sem fall af minnstu fjarlægð í misgengi fyrir 17. júní 2000 jarðskjálftann (Skj1), 21. júní 2000 skjálftann (Skj2) og 29. maí 2008 skjálftann (Skj3). Jarð- Fjarlægð Steypagömul Steypaný Timburgömul Timburný skjálfti (km) NÓS NS NAT NÓS NS NAT NÓS NS NAT NÓS NS NAT Skj1 2,5 7 13 1 1 2 0 5 2 0 11 9 0 7,5 54 90 3 6 16 0 13 32 1 32 23 0 12,5 49 7 0 19 0 0 9 5 0 61 2 0 17,5 97 45 0 48 16 0 27 6 0 38 4 0 22,5 31 5 0 0 0 0 17 3 0 9 1 0 27,5 40 10 0 3 2 0 22 3 0 10 0 0 32,5 20 8 0 1 0 0 5 1 0 13 0 0 Skj2 2,5 7 13 0 1 1 0 5 6 0 7 8 0 7,5 14 14 1 2 2 0 7 3 0 17 1 0 12,5 252 23 1 181 3 0 46 2 0 254 7 0 17,5 509 24 1 122 2 0 227 6 1 93 1 0 22,5 325 1 0 131 1 0 247 0 0 77 0 0 27,5 3 0 0 1 0 0 5 0 0 9 0 0 32,5 218 1 0 97 0 0 50 1 0 28 0 0 Skj3 2,5 186 728 3 204 391 0 185 294 4 499 602 3 7,5 56 24 0 14 8 0 82 25 0 89 23 0 12,5 201 15 0 121 6 0 60 5 0 131 10 0 17,5 31 1 0 12 1 0 15 0 0 70 2 0 22,5 41 1 0 4 0 0 15 3 0 52 21 0 27,5 48 2 0 17 0 0 20 1 0 61 0 0

lækkar þetta hlutfall, eins og við var að búast. Mikilvægt er að taka tillit til þessa þegar tjónalíkön eru búin til. Hlutfallið er að jafnaði hærra fyrir íbúðir sem urðu fyrir áhrifum 17. júní skjálftans heldur en þeirra sem lentu í hinum tveimur skjálftunum. Athyglisvert er að ferlarnir flökta mikið upp og niður fyrir þennan skjálfta og ennfremur fyrir fjarlægðarbilið 25-30 km rís hlutfallið upp í 35% fyrir holsteinsbyggingarnar. Fyrir 21. júní 2000 og 29. maí 2008 skjálftana er hlutfallið af skemmdum íbúðum af öllum íbúðum innan saman fjarlægðar-

Meðaltjónhlutfall (%)

a)

Meðaltjónhlutfall (%)

b)

Meðaltjónhlutfall (%)

c)

Steinsteypubyggingar

25

gömul

20

20

15

15

10

10

10

5

5

5

0

0

0

10

20

30

40

Steinsteypubyggingar

25

20

30

40

0

15

10

5

5

5

0

0

20

30

40

Steinsteypubyggingar

25

20

30

40

0

10

10

5

5

5

0

10

20 30 Fjarlægð (km)

40

0

0

10

0

20 30 Fjarlægð (km)

10

20

30

40

Holsteinsbyggingar

15

10

0

40

20

15

30

Holsteinsbyggingar

25 gömul

20

15

10

Timburbyggingar

25

gömul

20

0

20

15

10

10

10

20

10

0

0

25 gömul

20

15

10

Timburbyggingar

25

gömul

20

0

Holsteinsbyggingar

25 gömul

20

15

bils minna en 15% fyrir öll fjarlægðarbil 10-15 km eða lengra í burtu (myndir 3b og 3c). Ferlarnir sýna jafnframt að í sumum tilvikum er hlutfallið hærra fyrir nýrri byggingargerðir en þær eldri. Þetta er ekki eins og búast hefði mátt við, en sýnir vel flöktið í niðurstöðunum. Í þessu sambandi verður þó að hafa í huga að tjónahlutfallið var ávalt lægra fyrir nýrri byggingargerðirnar en þær eldri. Febrúar 2016

Timburbyggingar

25

Holsteinn NÓS NS NAT 4 1 1 14 23 5 18 2 0 19 8 0 4 2 0 2 2 0 5 2 0 2 4 1 4 6 0 56 6 3 112 8 0 90 1 0 4 0 0 34 0 0 48 179 11 26 12 0 38 4 0 7 0 0 12 2 0 19 1 0

40

0

0

10

20 30 Fjarlægð (km)

40

ga (%)

Mynd 2. Meðaltjónhlutfall sem fall af minnstusem fjarlægð alla fimm a) jarðskjálfti 17. júní 2000, b) jarðskjálfti Mynd 2. Meðaltjónhlutfall fall tilafmisgengis minnstufyrir fjarlægð til byggingargerðirnar; misgengis fyrir alla fimm byggingargerðirnar; a) 21. júní 2000jarðskjálfti og c) jarðskjálfti 29. maí 2008. 17. júní 2000, b) jarðskjálfti 21. júní 2000 og c) jarðskjálfti 29. maí 2008. a) 100

Steinsteypubyggingar

100

Timburbyggingar

verktækni 2016/22

100

Holsteinsbyggingar

23


25

25 gömul

20

ritrýndar vísindagreinar 15 Sundurgreining tjóns

25 gömul

20

20

15

15

10

10

10

5

5

5

0 eru 0

0 sundurgreina 40 0 10

Hlutfall skemmdra bygginga (%)

Hlutfall skemmdra bygginga (%)

Hlutfall skemmdra bygginga (%)

finna meðaltal hlutfallsskiptingar fyrir hverja byggingargerð og hvern 0 jarðskjálfta (mynd 4). Aðeins skemmdar íbúðir voru teknar með og Það hversu ítarleg gögnin gefur10möguleika á að 20 30 20 30 40 0 10 20 30 40 byggingum á öllum fjarlægðarbilum er blandað saman. Þetta skilar tjónið. Tjóni fyrir hverja skemmda íbúðareiningu var skipt hlutfallslega sér í 15 og sést súla 4byggingargerðirnar; hæst í öllum tilvikum.a)Hún á undirflokkana fimm2. sem skilgreindir voru í töflu þannig heildar-fjarlægð Mynd Meðaltjónhlutfall sem 3fall af að minnstu til línuritum. misgengisEins fyrir alla erfimm innanhúsfrágangi, svo sem máluðu yfirborði, gólsumman var jarðskjálfti einn (100%). frá 2000, þessumb)hlutfallstölum var júní hægt2000 að og endurspeglar 17.Útjúní jarðskjálfti 21. c) jarðskjálftitjón 29.á maí 2008. a) 100

Steinsteypubyggingar

Timburbyggingar

100

gömul

gömul

50

0

50

0

b) 100

10

20

30

40

Steinsteypubyggingar

0

50

0

10

20

30

gömul

c) 100

10

20

30

40

0

0

10

20

30

40

Timburbyggingar

100

gömul

30

40

Holsteinsbyggingar

0

0

10

20

30

40

Holsteinsbyggingar

100 gömul

50

50

20 30 Fjarlægð (km)

20

50

10

10

gömul

Steinsteypubyggingar

0

0

100

50

0

0

50

0

40

Timburbyggingar

100

0

Holsteinsbyggingar

100

40

0

50

0

10

20 30 Fjarlægð (km)

40

0

0

10

20 30 Fjarlægð (km)

40

Mynd 3. Hlutfall skemmdra íbúða skemmdra sem fall af minnstu misgengis fyrirfjarlægð fimm byggingagerðirnar; a) jarðskjálfti 17. júní 2000, b) jarðskjálfti Mynd 3. Hlutfall íbúða fjarlægð sem falltil af minnstu til misgengis fyrir fimm byggingagerðirnar; a) 21. júní 2000jarðskjálfti og c) jarðskjálfti 29.2000, maí 2008. 17. júní b) jarðskjálfti 21. júní 2000 og c) jarðskjálfti 29. maí 2008.

Hlutfall (%)

a) 100

50

0

Hlutfall (%)

b) 100

c) 100

1 2 3 4 5 Steypagömul

Steypa ný

0

100

1 2 3 4 5 Steypagömul

0

100

1 2 3 4 5 Steypa ný

0

Timburgömul

0

100

1 2 3 4 5 Steypa ný

0

100

1 2 3 4 5 Timburgömul

0

Timburný

0

100

1 2 3 4 5 Timburgömul

0

100

1 2 3 4 5 Timberný

0

Holsteinn

10

0

100

1 2 3 4 5 Holsteinn

50

1 2 3 4 5 Timburný

50

1 2 3 4 5 Undirflokkur

100

50

50

50

1 2 3 4 5 Undirflokkur

100

50

50

50

1 2 3 4 5 Undirflokkur

100

50

50

50

0

100

50

50

0

Hlutfall (%)

Steypagömul

0

100

1 2 3 4 5 Holsteinn

50

1 2 3 4 5 Undirflokkur

0

1 2 3 4 5 Undirflokkur

Mynd 4. Hlutfallsleg skipting tjóns á milli undirflokka fyrir hverja byggingargerð; a) jarðskjálfti 17. júní 2000, b) jarðskjálfti 21. júní 2000 og c) Mynd 4. Hlutfallsleg skipting tjóns á milli undirflokka fyrir hverja byggingargerð; a) jarðskjálfti 17. júní 2000, b) jarðskjálfti 29. maí 2008. Gögnum fyrir allar fjarlægðir er blandað saman.

jarðskjálfti 21. júní 2000 og c) jarðskjálfti 29. maí 2008. Gögnum fyrir allar fjarlægðir er blandað saman.


Hlutfall (%)

b) 100

50

100

100

50

50

100

100

ritrýndar vísindagreinar 50

50

Hlutfall (%)

2000 en í Ölfusskjálftanum 2008. Ætla má að stærð fyrri tveggja fefnum, veggflísum, gluggum, dyrum, og skemmdum á bað- og eld0 0 0 0 húsinnréttingum. Ef byggt er á nákvæmari greiningu0 gagna eftir 1 2 3 4 5 skjálftanna 1 2 ráði 3 4 þar 5 mestu (6,5 1 2 á 3móti 4 56,3). 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Ölfusskjálftann 2008 og það heimfært yfir á tjónið í 2000 skjálftanum Steypa Steypa Timburgömul Timburný gömul TJÓNAFÖLL ný Holsteinn má ætla að megnið af þessu tjóni hafi verið útlitsskaðar á léttum innc) 100 100 100 100 100 veggjum, sem hafa þarfnast minniháttar sprungu­viðgerða, spörtlunar Áhrifastiki og skemmdarstig og málunar, sem og skemmdir á gólfefnum sem þurfti að endurnýja Tjónagögnin má nota til að ákvarða tjónaföll fyrir byggingargerðirnar (Bjarni Bessason o.fl. 2013 og 2014). Einnig sést að skemmdir í þessfimm. Fjöldi aðferða er til í heimildum til að stilla upp og kvarða 50 50 50 50 50 um undirflokki eru að jafnaði meiri í Ölfusskjálftanum 2008 en hinum tjónaföll þar sem byggt er á tjónagögnum. Yfirlit yfir helstu og nýjustu næstgömul hæst á myndunum. Hún tengist Holsteinn pagömul tveimur skjálftunum. Steypa ný Súla 2 er Timbur Timburný aðferðirnar á þessu svið má finna í skýrslu eftir Rossetto, Ioannou, skemmdum á burðarvirki bitar, plötur, þak). 100 Eftir Grant og Maqsood (2014). Þar er mælt með að prófa mismunandi 100 100 (veggir, súlur, 100 0 0 0 0 0 skjálftana árið 2000 var þessi tegund skemmda á bilinu 20-35% 1 2 3 af 4 5 líkön og 1 prófa 2 3 4sömuleiðis 5 1 2 áhrifastika. 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 ólíka Undirflokkur Undirflokkur Undirflokkur heildartjóni á meðan hún var undir 10% eftir Ölfus­skjálftannUndirflokkur 2008 ef Í þessari rannsókn var til einföldunar og sem fyrsta skref aðeins prófaðUndirflokkur 50 50 undanskildar eru gamlar50steyptar byggingar 50 þar sem hún var nálægt að nota hágildi yfirborðshröðunar (PGA) sem áhrifastika. Mannvirkin Mynd 4. Hlutfallsleg skipting tjóns á milli undirflokka fyrir hverja byggingargerð; a) jarðskjálfti 17. j 20%. í rannsókninni eru öll lágreistar og stífar skerveggjabyggingar með jarðskjálfti 21. júní 2000 og c) jarðskjálfti 29. maí 2008. Gögnum fyrir allar fjarlægðir er blandað saman. Með því að leggja saman súlur 1 og 2 má sjá að skemmdir á burðarstuttan grunnsveiflutíma. Þar sem hágildi yfirborðshröðunar er nátengd 0 virki 0voru að jafnaði undir0 40% af heildartjóni0 í öllum tilvikum nema við stutta sveiflutíma var álitlegt að nota 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 orku 3 4yfirborðshreyfingarinnar 5 fyrir gamlar timburbyggingar í 17. júní skjálftanum. Í heild má segja PGA sem áhrifastika. Til að áætla PGA á hverjum stað var stuðst við pagömul að skemmdir Steypa Timbur Timberný á burðarvirki voru marktækt dvínunarlíkan frá Rajesh Rupakhety og Ragnari Sigbjörnssyni (2009): ný gömul meiri í Suðurlandsskjálftum Holsteinn 100

100

100

100

50

50

50

50

log10 ( PGA) = − 1,038 + 0,387 ⋅ M w − 1,159 ⋅ log10

(

)

H 2 + 2 ,6 2 + 0 ,123 ⋅ S (m/s 2 )

þar sem Mw er vægisstærð jarðskjálfta, H (km) er stysta fjarlægð í er notuð til að reikna skjálftavægið M0 og orkulosunina. Ef hins vegar dvínunarlíking (1) er notuð sést að hágildi hröðunar er aðeins 20% áætlaðan feril misgengis á yfirborði (e. surface trace). Misgengin eru 0 0 0 0 3 4 5 sem næst1 lóðrétt 2 3 4og5 því jafngildir 1 2 þetta 3 4 5minnstu fjarlægð 1 2 3 4í misgengin 5 1 2hærra 3 4 5á hverjum stað fyrir Mw6,5 skjálfta borið saman við Mw6,3 2 skjálfta. eins og þau eru sýnd á mynd 1. Loks tekur stuðullinn S tilliti til gerða M w = log10 M 0 − 6,0 (2) pagömul Steypa ný Timburgömul Timburný Holsteinn 3 er nauðsynlegt að skilgreina skemmdarstig. Til að ákvarða tjónaföll jarðvegs undir mannvirki. Ef það er reist á klöpp eða öðru tilsvarandi 100 100 100 100 Ýmsar skilgreinar eru til í heimildum og stundum eru þær huglægar stífu undirlag er S=0, en ef bygging hvílir á mjúkum setlögum er S=1 og skemmdum lýst með orðum, en í öðrum tilvikum er byggt á tjónog PGA-gildi hækkar um 33% (100,123). Hvorki tjónmatsskýrslur né hlutfalli. Í þessari rannsókn var valið að byggja á skilgreiningu eftir fasteignaskrá gefa upplýsingar um jarðvegsaðstæður fyrir einstaka 50 50 50 50 Dolce, Kappos, Masi, Penelis og Vona (2006) (tafla 4). byggingar. Til að ákvarða hvort byggingar hvíli á stífu undirlagi (klöpp eða hrauni) eða setlögum verður því nota jarðfræðikort eða önnur Tafla 4. Skilgreining á skemmdarstigum. gögn0sem byggja á staðbundnum jarðvegsrannsóknum. Til einföldunar 0 0 0 Tjónhlutfall Lýsing skemmda 3 4 5 var þó í þessari 1 2 3 rannsókn 4 5 1 2að3 leggja 4 5 mat á jarðvegsaðstæður 1 2 3 4 5 4 5 sleppt og 1 2 3Skemmdastig Undirflokkur Undirflokkur UndirflokkurDS0 Undirflokkur rflokkur 0% Ekkert tjón notast var við S=0 í öllum tilvikum. DS1 >0 – 5% Lítið Dvínunarlíkingin, jafna (1),fyrir var kvörðuð að mestu með íslenskum skipting tjóns á milli undirflokka hverja byggingargerð; a) jarðskjálfti 17. júní DS22000, b) >5 – 20% Nokkuð (e. moderate) gögnum en auk þess var bætt við gögnum frá meginlandi Evrópu og 00 og c) jarðskjálfti 29. maí 2008. Gögnum fyrir allar fjarlægðir er blandað saman.DS3 >20 – 50% Töluvert til mikið frá Austurlöndum (Rajesh Rupakhety og Ragnar Sigbjörnsson, 2009). DS4 >50% Mjög mikið til altjóns Báðir láréttu þættir mældra yfirborðshreyfinga voru notaðir frá hverri mæli­stöð. Aðaleinkenni líkingarinnar, er að hún spáir háum PGA gildSem fyrr segir þekkjast nokkrar aðferðir við að ákvarða tjónaföll. Hér um nálægt misgengi sem dvína svo hratt með fjarlægð. Aðrar hliðstæðvar valið að styðjast við aðferð sem kennd er við Shinozuka (Shinozuka, ar líkingar sýna gjarnan lægra PGA við upptök sem aftur á móti dvína 2 2 2 ⋅ S (m/s ,159 (1)og Naganuma, 2000). − 1,038 + 0,387 ⋅ M w − 1(sjá log10 HSimpson + 2 ,6og + 0 ,1231996). ) Lee, Feng, hægar með fjarlægð t.d. ⋅Ambraseys, Bommer, Þó hér sé valið að byggja á PGA stikanum má benda á að orkan sem losnar í skjálfta af stærðinni Mw6,5 er um tvisvar sinnum meiri (100%) Aðferð Shinozuka en í skjálfta af stærðinni Mw6,3. Þessi niðurstaða fæst ef líkingu Hanks Til að fá yfirlit yfir gögnin var þeim stillt upp í töflu þar sem flokkaðar og Kanamori (1979): voru saman íbúðareiningar sem urðu fyrir svipaðri reiknaðri yfirborðs-

(

(

2 M w = log10 ( M 0 ) − 6,0 3

)

)

hröðun, byggt á líkingu (1). Unnið var með hröðunarbil sem byggja á fyrirmynd úr grein eftir Wald, Quitoriano, Heaton, og Kanamori (1999) þar sem hröðun var tengd saman við Mercalli kvarðann (tafla 5). Efra

(2)

Tafla 5. Fjöldi íbúða sem raðast í mismunandi yfirborðshröðunarbil fyrir hvern jarðskjálfta. Hröðun

Steypagömul

(g)

Skj1 Skj2 Skj3

Steypaný

Timburgömul

Timburný

Holsteinn

Skj1 Skj2 Skj3 Skj1 Skj2 Skj3 Skj1 Skj2 Skj3 Skj1 Skj2 Skj3 230 26 42 302 41 31 113 152 17 128 37 Skemmdastig Lýsing83skemmda 193 803 240 308 135 46 280 79 99 352 199 41 183 46 0,09−0,18Tjónhlutfall DS00,18−0,34 153 0% 30 Ekkert21 tjón 2 74 22 51 8 103 51 17 104 45 9 37 DS10,34−0,65 >0 Lítið 2 15– 5%21 726 2 449 8 13 318 20 15 971 6 8 171 DS2 >5 – 20%8 Nokkuð 193 2 (e. moderate) 2 146 3 3 168 12 5 137 3 3 68 0,65−1,05 13 DS3 >20 – 50% Töluvert til mikið N 479 1406 1337 114 544 778 150 606 709 213 502 1563 112 331 359 DS4 >50% Mjög mikið til altjóns

Tafla 4. 0,05−0,09 Skilgreining105 á skemmdarstigum. 544 104 6

*) Skj1−Jarðskjálfti 2000; Skj2−Jarðskjálfti 21 júní Skj3−Jarðskjálfti 29. maí 2008. *) Skj1−Jarðskjálfti17. 17.júní júní 2000; Skj2−Jarðskjálfti 212000; júní og 2000; og Skj3−Jarðskjálfti 29. maí 2008.

verktækni 2016/22

25


a sem raðast í mismunandi yfirborðshröðunarbil fyrir hvern jarðskjálfta. sem raðast í mismunandi yfirborðshröðunarbil fyrir hvern jarðskjálfta. búða sem raðast í mismunandi yfirborðshröðunarbil fyrir hvern jarðskjálfta. pa Steypa Timbur Timbur Holsteinn gömul ný gömul ný Steypa Timbur Timbur Holsteinn gömul ný vísindagreinar gömul gömul ný teypagömul ritrýndar Steypa Timbur Timbur Holsteinn ný ný

kj2Skj3 Skj3 Skj1 Skj1Skj2 Skj2Skj3 Skj3Skj1 Skj1Skj2 Skj2Skj3 Skj3Skj1 Skj1Skj2 Skj2Skj3 Skj3 Skj1 Skj1Skj2 Skj2Skj3 Skj3 Skj2 Skj3 Skj1 Skj2 Skj3 Skj1 Skj2 Skj3 Skj1 Skj2 Skj3 Skj1 Skj2 Skj3 44 104 104 6 6 230 230 2626 4242 302 302 4141 3131 113 113 152 152 1717 128 128 3737 544 104 6 230 26 42 302 41 31 113 152 17 128 37 03 240 240 gildi 308 135 4646í töflunni 280 79 99 352 352 199 199fæst 183fundið neðsta hröðunarbilsins var79 svo 99 g sem ingu út hlutfall íbúða í hverri grúppu sem höfðu hærra 8383 308 135 280 4141 41 183 4646 46 803 240 83 308 135 46 280 79sett sem 99 1,05352 199 183 30 7474 með 21líkingu 2(1) 22 22 H=0 51og M 8 103 51 17 104 45 9 37 þegar skemmdarstig en DS0, DS1, DS2 og DS4, eða samtals fjögur hlutfalls6,5 og S=0. Hvernig húsin raðast á 21 2 51 8 103 51 17 104 45 9 37 30 74 21 2 22 51 w 8 103 51 17 104 45 9 37 21 726 726 hröðunarbilin 2 2 2 var 449 8 1313 318 318 skjálfta. 20 15 971 6 gildi 8 (y-gildi) 171fyrir hverja grúppu. Þessi hlutfallsgildi, sem og PGA-gildi mjög8mismunandi milli Til15 dæmis þegar 2 449 20 971 6 8 171 21 726 2 2 449 8 13 318 20 15 971 6 8 171 8 193 193 hæsta 2 bilið 2er skoðað 146 (0,65-1,05 3 3 3g) sést 168 5 137 137 3 3 hverrar 3 68 68 voru svo notuð til að setja gagna­punkta á sama línurit að þar eru flestar íbúðareingrúppu, 1212 8 1932 22 2146 1463 3 3168 168 125 5 137 33 3 68 og331 þar 359 sem frá544 Ölfusskjálftanum (Skj3) sem var minnstur 2000112 og112 331 406 1337ingar 114 544 778 778 150 150 606 709 213­skjálftanna 5021563 1563 359útreiknuðu lognormal tjónaföllin voru sýnd. Niðurstaða 6 1406 1337 114 606 709 213 502 1337 114 544 778 150 606 709 213 502 1563 112 331 359

2008 að stærð. Eins og myndir 2 til 4 sýna29.ermaí ákveðinn í 2000; Skj2−Jarðskjálfti 2000; og Skj3−Jarðskjálfti 2008. eðlismunur á 000; 21 21 júníjúní 2000; Skj3−Jarðskjálfti 29. maí29. 2008. júní Skj2−Jarðskjálfti 2000; Skj2−Jarðskjálfti 21 júní og 2000; og Skj3−Jarðskjálfti maí 2008.

milli tjóna í skjálftunum þremur og því er fróðlegt og gagnlegt að reikna tjónaferla fyrir hvern skjálfta sér áður en gögnin eru sameinuð. Fyrir hverja byggingargerð, hvert skemmdarstig og hvern jarðskjálfta gengur aðferðafræði Shinozuka út á að máta (e. to fit) tveggja stika lognormal dreifingu við gögnin með aðferð sennilegustu gilda (e. maximum likelihood method). Sennileikafallið er skilgreint sem: N N

N

y

1− y

yi (3) =L∏ [(Ga[(i G)a]i(y)ia][i1i)[]−1yiG−[1(Ga−(i G)a]i1()−a]yii )]i1−(3) LL =∏ (3) =[G ∏ i =1i =1 i =1

Þar sem G er tjónafall fyrir tiltekið skemmdarstig; ai er útreiknað PGA gildi fyrir byggingu nr. i þar sem notast er við dvínunarlíkingu (1); yi er útkoma fyrir slembitöluna Y sem fylgir Bernoulli dreifingu og tekur gildið 1 ef tjón er meira en skemmdarstigið sem til athugunar er en 0 annars; N er svo fjöldi íbúða í hverju tilvik (neðsta lína í töflu 5). Byggt á forsendunni um að tjónaföllin fylgi lognormal dreifingu þá er G skilgreint sem:

⎛ ⎛ ln ⎛⎛a⎛ a⎞⎛⎞⎞a⎞ ⎞ ⎞ ⎜ ln ⎜ ⎜⎜ ⎜lnµ ⎟⎜⎟⎟⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎝ µ ⎜ ⎝ ⎜= Φ ⎜ ⎠⎝⎟µ⎟ ⎠ ⎟ (4)(4)(4) a=)(aΦ =)Φ G (Ga()G ⎜ ⎜ ζ⎜ ζ ζ⎟ ⎟ ⎟ ⎜ ⎜ ⎜ ⎟ ⎟ ⎟ ⎝ ⎝ ⎝ ⎠ ⎠ ⎠

þar sem Φ er staðlað normaldreifingarfall og μ og ζ eru miðgildi og dreifistuðull fyrir lognormal­dreifinguna. Til að meta þessa stika er notast við innbyggt Matlab® fall sem leitar með tölulegum aðferðum að lággildi fallsins -ln(L) þar sem L er sennileikafallið samkvæmt jöfnu (3). Þegar lágildi finnast er samhliða athugað hvort hlutafleiðurnar af -ln(L) með tilliti til μ og ζ séu núll eins og vera ber fyrir útgildi:

−d (ln −d (ln d (d−(ln L−)Lln) L=) 0 d (d−(ln L−)Lln) L=) 0 = 0 = 0ogogog = 0 = 0(5)(5)(5) d µd µd µ dζdζdζ Hefðbundnir stikar í lognormaldreifingu, LN(α,β), eru tengdir μ og ζ með jöfnunum α=ln(μ) og β=z. Loks má ákvarða meðalgildi m og staðalfrávík σ af lognormaldreifðu slembibreytunni með vel þekktum jöfnum út frá α og β. Kannað var hvernig tjónaföllin passa við gögnin fyrir gefna húsgerð og tiltekinn jarðskjálfta. Fyrsta skrefið var að raða gögnunum í hverjum dálki fyrir sig í töflu 5 eftir stærð PGA. Því næst voru 40 fyrstu íbúðirnar í röðuðum dálk settar í grúppu eitt, síðan næstu 40 í grúppu tvö og svo koll af kolli. Síðasta grúppan innhélt svo afganginn af íbúðunum sem ekki náðu að fylla nýja 40 eininga grúppu. Næst var PGA-gildi hverrar grúppu fundið sem meðaltal af reiknuðum PGA gildum fyrir allar íbúðirnar í viðkomandi grúppu. Ennfremur var með beinni taln-

þessara útreikninga er sýnd á mynd 5 fyrir gamlar og nýjar steinsteyptar byggingar, á mynd 6 fyrir gamlar og nýjar timburbyggingar og á mynd 7 fyrir holsteinshús. Gagnapunktar dreifast töluvert í kringum tjónaföllin. Eins og áður hefur komið fram er nóg af byggingum með hátt útreiknað PGA gildi til fyrir Ölfusskjálftann 2008 (Skj3), á meðan gagna­punktarnir (byggingarnar) fyrir báða Suðurlandsskjálftana 2000 (Skj1 og Skj2) raðast meira við lægri PGA gildi. Aðferðafræði Shinozuka o.fl. (2000) gengur út á að meta miðgildi og dreifni í lognormal dreifingu. Miðgildið sýnir í reynd það PGA gildi þar sem 50% af íbúðaeiningum yfirstíga tiltekið skemmdarstig. Aðferðafræðin virkar trúverðug fyrir lægri skemmdarstigin DS0 (ekkert tjón) og DS1 (0-5% tjón). Hins vegar fyrir DS2 (5-20% tjón) og DS3 (20-50% tjón) má segja að byggingar með umfangsmeiri skemmdir vanti í gagnasafnið til að fá áreiðanlegt mat á stikunum. Einfaldur framreikningur sýnir að miðgildi PGA er miklu hærra en 1 g fyrir skemmdarstigin DS2 og DS3. Gagnapunktarnir eru því fyrst og fremst að raða sér á vinstri hala lognormaldreifingarinnar og því fæst ekki áreiðanlegt mat á stika dreifingarinnar fyrir þessi skemmdarstig út frá gögnunum. Einnig má nefna að einungis örfáar nýjar steinsteyptar byggingar voru útsettar fyrir mikla yfirborðshröðun í Skj2 og því má segja að allir þeir ferlar séu óáreiðanlegir og ómarktækir. Loks má taka fram að lítið járnbentar steinsteyptar byggingar sem og holsteins­byggingar eru líklegar til að brotna stökkt. Skemmdir í slíkum byggingum gætu því stigmagnast þegar jarðskjálftaáraun fer yfir einhver ákveðin mörk og burðarþoli þeirra er ofboðið. Allir framreikningar eru því vafasamir. Niðurstaðan er eigi að síður nokkuð skýr. Í öllum þremur Suðurlandsskjálftunum og fyrir allar byggingargerðirnar gildir að aðeins lítill hluti íbúða yfirsteig skemmdastig DS2 (5-20% tjón) eins og sést glögglega af útreiknuðum tjónaföllum og gagnapunktum. Það eru því litlar líkur að fá „töluvert til mikið tjón“ jafnvel þótt yfirborðshröðun sé nálægt því að vera 1 g og byggingarnar staðsettar nálægt misgengjum fyrir jarðskjálfta af stærðinni 6,5 eða minni. Á mynd 8 eru sýnd tjónaföll þar sem búið er að leggja saman gögn frá öllum þremur skjálftunum. Sem fyrr er byggt á aðferð Shinozuka. Þegar gögnin eru fléttuð saman með þessum hætti verður að hafa í huga að gögn frá Ölfusskjálftanum 2008 vega mest fyrir háu hröðunargildin á meðan Suðurlandsskjálftarnir frá 2000 hafa meira vægi við lág hröðunargildi. Tjónaferlarnir sýna að líkurnar á að yfirstíga DS1, DS2 og DS3 er minni fyrir nýjar steyptar og timburbyggingar en fyrir gamlar steyptar og timburbyggingar, sem kemur ekki á óvart. Sömuleiðis sést að holsteinsbyggingarnar eru tjónnæmari heldur en aðrar byggingar­gerðir. Meðalgildi og staðalfrávik fyrir tjónaferla fyrir skemmdarstigin DS0 og DS1 eru sýnd í töflu 6 fyrir allar byggingargerðirnar en ekki fyrir DS2, nema fyrir holsteinsbyggingar, og DS3, þar sem þeir stikar eru talar óáreiðanlegir eins og áður hefur komið fram.

Tafla 6. Metið meðalgildi (m) og staðalfrávik (σ) fyrir tjónaföll þar sem byggt er á lognormal dreifingu og aðferð Shinozuka o.fl. (2000). Stikarnir byggja gögnum frá öllum þremur Suðurlandsskjálftunum 2000 og 2008. Steypagömul

Skemmdastig Ekkert tjón Lítið tjón Nokkuð tjón Töluvert til mikið 26

verktækni 2016/22

Steypaný

Timburgömul

Timburný

Holsteinn

m

σ

m

σ

m

σ

m

σ

m

σ

0,381 0,957 NaN

0,334 1,09 NaN

0,514 3,73 NaN

0,466 6,85 NaN

0,708 2,89 NaN

0,927 6,24 NaN

0,700 5,42 NaN

0,853 14,4 NaN

0,413 0,988 12,8 NaN

0,423 1,320 50,7 NaN


Lítið tjón Nokkuð tjón Töluvert til mikið

0,957 NaN

1,09 NaN

3,73 NaN

6,85 NaN

2,89 NaN

6,24 NaN

5,42 NaN

14,4 NaN

0,988 1,320 12,8 50,7 NaNvísindagreinar NaN ritrýndar

Mynd 5. Tjónaföll sem fall af PGA fyrir Steypagömul og Steypaný byggingar fyrir Suðurlandsskjálftana 2000 og 2008 (Skj1, Skj2 og Skj3). Blár ferill er fyrir skemmdarstigið DS0, bleikur fyrir DS1, svartur fyrir DS2 og rauður fyrir DS3 (sjá nánar töflu 4). Gögn fyrir há PGA-gildi eru rýr í sumum tilvikum og því eru nokkrir ferlana klipptir

Mynd 6. Tjónaföll sem fall af PGA fyrir Timburgömul og Timburný, byggingar fyrir Suðurlandsskjálftana 2000 og 2008 (Skj1, Skj2, Skj3). Blár ferill er fyrirMynd DS0, bleikur fyrir DS1, DS2 og rauður DS3 4).nýGögn fyrir há fyrir PGA-gildi eru rýr í sumum tilvikum og því eru nokkrir 6. Tjónaföll semsvartur fall affyrir PGA fyrir Timburfyrir og (tafla Timbur , byggingar Suðurlandsskjálftana 2000 og gömul (Skj1, Skj2, Skj3). Blár ferill er fyrir DS0, bleikur fyrir DS1, svartur fyrir DS2 og rauður fyrir DS3 (tafla 4). ferlana2008 klipptir

Gögn fyrir há PGA-gildi eru rýr í sumum tilvikum og því eru nokkrir ferlana klipptir aðferðum en ekki byggð á tjónagögnum eins og í þessari rannsókn sem Samanburður á tjónaföllum Áhugavert hefði verið að bera saman tjónaföllin úr þessari rannsókn við tjónaföll úr öðrum heimildum. Í skýrslu eftir Crowley o.fl. (2011) er sýndur fjöldi tjónafalla fyrir dæmigerðar evrópskar steinsteypu- og múrveggjabyggingar. Föllin þar voru ákvörðuð með fræðilegum

gerir samanburðinn strax óáreiðanlegri en ef bæði byggðu á sömu aðferðafræði. Erlendu tjónföllin fyrir lágreist hús eiga einnig illa við íslenskar byggingargerðirnar þar sem burðarvirkið fyrir þau er seigjuþolið rammavirki en ekki skúfveggjavirki eins og í þeim íslensku. Samanburði við erlend tjónaföll er því sleppt í þessari rannsókn. verktækni 2016/22 27


Mynd 6. Tjónaföll sem fall af PGA fyrir Timburgömul og Timburný, byggingar fyrir Suðurlandsskjálftana 2000 og 2008 (Skj1, Skj2, Skj3). Blár ferill er fyrir DS0, bleikur fyrir DS1, svartur fyrir DS2 og rauður fyrir DS3 (tafla 4). ritrýndar vísindagreinar Gögn fyrir há PGA-gildi eru rýr í sumum tilvikum og því eru nokkrir ferlana klipptir

Mynd. 7. Tjónaföll sem fall af PGA fyrir holsteinsbyggingar fyrir Suðurlandsskjálftana 2000 og 2008 (Skj1, Skj2, Skj3). Blár ferill er fyrir DS0, bleikur fyrir DS1, svartur fyrir DS2 og rauður fyrir DS3 (tafla 4). Gögn fyrir há PGA-gildi eru rýr í sumum tilvikum og því eru nokkrir ferlana klipptir

0.5 0

1

0

0.2

yfirstíga DS Líkur á

0

0.4 0.6 PGA (g)

0.8

1

0.8

1

0.8

1

0

0.5 0

0

0.2

0.4 0.6 PGA (g) Timburný

0.8

1

0

0.2

0.4 0.6 PGA (g)

0.8

1

1

Holsteinn

1 0.5

0.4 0.6 PGA (g) Steypaný

yfirstíga DS

0.2

Líkur á

0

0.5

yfirstíga DS

yfirstíga DS Líkur á yfirstíga DS

0

Líkur á

0.5

Timburgömul

1

Líkur á

Steypagömul

1

0

0.2

0.4 0.6 PGA (g)

Mynd 8. Tjónaföll sem fall af PGA fyrir fimm byggingargerðir. Tjónagögn frá öllum þremur Suðurlandsskjálftunum hafa verið lögð saman. Blár ferill er fyrir DS0, bleikur fyrir DS1, svartur fyrir DS2 og rauður fyrir DS3 (tafla 4).

LOKAORÐ Í þessari grein hefur verið fjallað um rannsóknir á tjóni á lágreistum íbúðarbyggingum úr þremur stórum Suðurlandsskjálftum. Allt tjón sem var tilkynnt í þessum skjálftum var skráð og metið af matsmönnum á vegum Viðlagatryggingar Íslands. Tveir jarðskjálftanna urðu árið 2000 og voru af sömu stærð Mw6,5, en sá þriðji varð 2008 og var af stærðinni Mw6,3. Munur á orkulosun í þessum tveimur skjálftastærðum var um 100%. Allir þrír skjálftarnir hristu og skóku sömu gerðir bygginga. Í rannsókninni voru einnig teknar með óskemmdar byggingar sem skiptir máli þegar lagt er mat á líkur á að hús sleppi við tjón, sem og þegar meðaltjón er ákvarðað. Um 9.500 íbúðabyggingar urðu fyrir áhrifum frá þessum skjálftum (PGA>5%) og af þeim skemmdust um 3.200. Aðeins íbúðabyggingar voru skoðaðar í þessari rannsókn. Byggingunum var raðað í fimm tegundaflokka: Einn flokk fyrir gamlar steinsteyptar byggingar sem reistar voru fyrir 1980, áður en innleiddir voru sérstakir jarðskjálftastaðlar á Íslandi; einn flokk fyrir nýjar steinsteyptar byggingar reistar eftir 1980; einn flokk fyrir gömul timburhús byggð fyrir 1980; einn flokk fyrir ný timburhús reist eftir 1980; og loks 28 verktækni 2016/22

einn flokk fyrir hlaðin holsteinshús. Í rannsókninni var tjón skilgreint sem hlutfall af áætluðum viðgerðakostnaði á móti brunabótamati samkvæmt Þjóðskrá Íslands. Ýmsan lærdóm má draga af rannsókninni. Aðalatriðin og helstu uppgötvanir og eru sýndar hér að neðan: l Engin dó eða slasaðist illa í þessum þremur jarðskjálftum. Örfáir (<10) urðu fyrir minniháttar meiðslum. l Engar íbúðarbyggingar hrundu í skjálftunum þremur. Hins vegar voru nokkrar byggingar (<0,5% af heildarfjölda bygginga á áhrifasvæði) það illa laskaðar eftir skjálftana að þær voru metnar sem ónýtar og greiddar út að fullu. l Mesta tjónið var á svæðum í 0-10 km fjarlægð frá misgengjum. Fyrir meiri fjarlægðir var tjónið marktækt minna. l Fjarlægð milli misgengja skjálftanna 17. júní og 21. júní 2000 var tæpir 15 km. Hin mikla dvínun tjóns með fjarlægð gerir það að verkum að með því að fjarlægja byggingar úr gagnagrunninum sem staðsettar eru á milli misgengjanna má nálga tjón á öðrum byggingum (austan misgengis fyrir 17. júní skjálftann, og vestan misgengis


ritrýndar vísindagreinar fyrri 21. júní skjálftann) eins og það væri frá tveimur óháðum jarðskjálftum. l Gögnin sýndu að tjón á nýrri byggingum, sem byggðar voru eftir að jarðskjálftastaðlar voru innleiddir, þ.e. reist eftir 1980, var marktækt minna en í eldri húsum. Leiða má líkur að því að hér hafi þrjú atrið skipt mestu máli fremur en vönduð jarðskjálftahönnun. Í fyrsta lagi voru settar fram nýjar kröfur um lágmarksbendingu í byggingum, í öðru lagi aukinn styrkur steypu, sem var til kominn til að auka veðrunarþol steypu, og í þriðja lagi bættur frágangur á undirstöðum og undirlagi. Hér má nefna að nýrri timburhús eru gjarnan með steypta sökkla og steypta plötu og því gagnast þeim líka lágmarksbending, aukin steypustyrkur og betri frágangur undirstaða. l Meðaltjónshlutfall næst misgengjum, nánar tiltekið fyrir fjarlægðarbilin 0-5 km og 5-10 km frá misgengum, fór aldrei yfir 12% fyrir steinsteyptar byggingar né timburhús. Þetta á við bæði gamlar og nýjar byggingar. l Fyrir holsteinsbyggingar fór meðaltjónshlutfall upp í 25% fyrir báða skjálftana 2000 á upptakasvæðunum (0-10km). Þær löskuðust því mun meira en steyptar byggingar og timburhús. Hlutfall slíkra bygginga er mjög lítið á landsvísu (< 3%) og hafa varla verið byggðar eftir 1980. l Tjóngögnin sýndu að á öllum fjarlægðarbilum var umtalsvert hlutfall bygginga sem sluppu án skemmda. Á upptakasvæðunum, 0-10km frá misgengi, var hlutfall óskemmdra bygginga gjarnan á bilinu 30-40%, fór niður í 25% og upp í 60%. Mikilvægt er að taka þessar niðurstöður með í tjónnæmislíkön og þegar tjón er hermt. l Tjón var bæði meira og útbreiddara í Mw6,5 Suðurlandsskjálftunum tveimur frá 2000 en tjónið í Mw6,3 Ölfusskjálftanum frá 2008. l Rannsóknin sýndi að tjón á öðrum hlutum bygginga en burðarvirki (e. none-structural) voru að jafnaði töluvert meira en tjón á burðarvirki. Fyrir Mw6,5 skjálftana frá 2000 var þetta tjón gjarnan á bilinu 60-70% á meðan þetta hlutfall var gjarnan á bilinu 80-90% fyrir Mw6,3 skjálftann frá 2008. Í öllum tilvikum var mesta tjónið tengt innanhússfrágangi, máluðu yfirborði, gólfefnum, veggjaflísum gluggum og dyrum. Varðandi áframhaldandi rannsóknir á gögnunum má nefna að aðeins einni þekktri aðferðafræði var beitt til að meta stika í tjónaföllum. Fleiri fullkomnari tölfræðilegar aðferðir eru þekktar og ætti að skoða í náinni framtíð. Einungis var stuðst við hágildi yfirborðshröðunar (PGA) sem áhrifastika þegar tjónaföll voru kvörðuð. Athuga þarf hvort aðrir stikar séu heppilegri. Tjónagögnin frá jarðskjálftunum þremur voru ekki jafndreifð með tilliti til fjarlægðar frá misgengjum og reiknaðrar yfirborðshröðunar. Skoða þarf fleiri aðferðir en hér var beitt við að flétta gögnin saman. Sú staðreynd að aðeins fáar byggingar voru mikið skemmdar eftir jarðskjálftana gerir það að verkum að erfitt er að meta áreiðanleg tjónaföll fyrir hærri skemmdarstigin (DS2, DS3 og DS4) byggt á fyrirliggjandi gögnum. Þetta þarfnast nánari skoðunar. Íslensk veðrátta og byggingarhefðir hafa leitt af sér sterkbyggð, lágreist hús, óháð þekkingu manna á jarðskjálftaálagi. Lærdómurinn af þessari rannsókn gefur til kynna að lágreistar íslenskar íbúðarbyggingar standi vel af sér jarðskjálfta af stærðinni Mw6,5 eða minni jafnvel þótt þau standi nærri misgengjum. Út frá rannsóknarlegu sjónarmiði þyrfti í raun stærri og kröftugri jarðskjálfta til að virkilega láta reyna á byggingarnar og fá betri upplýsingar um styrk þeirra og brotmörk en hægt var í þessari rannsókn. Ætla má að byggingar séu nokkuð einsleitar fyrir allt Ísland þannig að óhætt er að heimfæra tjónaföllin sem byggja á gögnum frá Suðurlandi yfir á sambærilegar byggingar um allt land. Fyrirvari gildir fyrst og fremst um að jarðskjálftar séu ekki mikið stærri en þeir sem hér voru lagðir til grundvallar.

Þakkir Höfundar vilja þakka Rannsóknasjóði Háskóla Íslands fyrir veittan styrk.

Heimildir Ambraseys, N. N., Simpson, K. A., Bommer J. J. (1996). Prediction of horizontal response spectrum in Europe, Earthquake engineering and structural dynamics, 25:371-400. Ambraseys, N. N., Smit, P., Ragnar Sigbjörnsson, Suhadolc, P., Margaris, B. (2002). Internet-Site for European Strong-Motion Data (ISESD). European Commission, Research-Directorate General, Environment and Climate Programme. ATC-13 (1985). Earthquake damage evaluation data for California. Applied Technology Council, Redwood City, CA, 492 bls. ATC-13-1 (2002). Commentary on the use of ATC-13 earthquake damage evaluation data for probable maximum loss studies of California buildings. Applied Technology Council, Redwood City, CA, 66 bls. Benedikt Halldórsson, Ragnar Sigbjörnsson (2009). The Mw6.3 Ölfus earthquake at 15:45 UTC on 29 May 2008 in South Iceland: ICEARRAY strongmotion recordings. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29:1073– 1083. Bjarni Bessason, Kaynia, A. M. (2002). Site amplification in lava rock on soft sediments, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 22:309-332. Bjarni Bessason, Einar Hafliðason (2004). Recorded and Numerical Strong Motion Response of a Base-Isolated Bridge, Earthquake Spectra, 20(2):309332. Bjarni Bessason, Sigurður Erlingsson (2011). Shear wave velocity in surface sediments, Jökull, 61:51–64. Bjarni Bessason, Jón Örvar Bjarnason, Ari Guðmundsson og Júlíus Sólnes (2011). Jarðskjálftatjónaföll fyrir lágreistar byggingar, Árbók VFÍ/TFÍ, 23:273-281. Bjarni Bessason, Jón Örvar Bjarnason, Ari Guðmundsson, Júlíus Sólnes, Steedman, S. (2012). Probabilistic damage curves for low-rise buildings based on field data, Earthquake Spectra, 28(4): 1353-1378. Bjarni Bessason, Jón Örvar Bjarnason, Ari Guðmundsson, Júlíus Sólnes (2013). Tölfræðileg greining á tjóni í Ölfusskjálftanum 2008, Verktækni, 19:37-42. Bjarni Bessason, Jón Örvar Bjarnason, Ari Guðmundsson, Júlíus Sólnes, Steedman, S. (2014). Analysis of damage data of low-rise building subjected to a shallow Mw6.3 earthquake. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 66:89–101. Colombi, M., Borzi, B., Crowley, H., Onida, M., Meroni, F., Pinho, R. (2008). Deriving vulnerability curves using Italian earthquake damage data, Bulletin of Earthquake Engineering, 6:485–504. Crowley, H., Colombi, M., Silva, V., Ahmad, N., Fardis, M.,Tsionis, G., Papilia, A., Taucer, F., Hancilar, U., Yakut, A., Erberik. M. A. (2011) D3.1 Fragility functions for common RC buildings types in Europe, SYNER-G Deliverable 3.1. 2011. Available from URL: http://www.vce.at/SYNER-G/files/dissemination/deliverables.html. Decriem, J., Þóra Árnadóttir, Hooper, A., Halldór Geirsson, Freisteinn Sigmundsson, Keiding, M., Benedikt Gunnar Ófeigsson, Sigrún Hreinsdóttir, Páll Einarsson, LaFemina, P., Bennett, R. A. (2010). The 2008 May 29 earthquake doublet in SW Iceland. Geophysics Journal International, 181(2):1128–1146. Dolce, M., Kappos, A., Masi, A., Penelis, G., Vona, M. (2006). Vulnerability assessment and earthquake damage scenarios of the building stock of Potenza (Southern Italy) using Italian and Greek methodologies. Engineering Structures, 28:357-351. Hanks, T. C., Kanamori, H. (1979). Moment magnitude scale, Journal of Geophysical Research, 84(B5): 2348–50. Júlíus Sólnes, Freysteinn Sigmundsson, Bjarni Bessason ritsjórar (2013). Náttúruvá á Íslandi, Eldgos og jarðskjálftar. Háskólaútgáfan og Viðlagatrygging, 789 bls. Kostinakis, K., Athanatopoulou, A., Morfidis, K. (2015). Correlation between ground motion intensity measures and seismic damage of 3D R/C buildings. Engineering Structures, 82:151–167. Kristín Vogfjörð, Ragnar Sigbjörnsson, Jónas Þór Snæbjörnsson, Benedikt Halldórsson, Júlíus Sólnes, Ragnar Stefánsson (2013). Suðurlandsskjálftarnir 2000 og 2008. Í: Júlíus Sólnes, Freysteinn Sigmundsson, Bjarni Bessason ritstjórar. Náttúruvá á Íslandi, Eldgos og jarðskjálftar, Háskólaútgáfan og Viðlagatrygging, 789 bls. Páll Einarsson (1991). Earthquakes and present-day tectonics in Iceland, Tectonophysics, 189:261-279. Páll Halldórsson (2013). Áhrif jarðskjálfta. Í: Júlíus Sólnes, Freysteinn

verktækni 2016/22

29


ritrýndar vísindagreinar

Sigmundsson, Bjarni Bessason ritstjórar. Náttúruvá á Íslandi, Eldgos og jarðskjálftar. Háskólaútgáfan og Viðlagatrygging, 789 bls. Páll Halldórsson, Sveinbjörn Björnsson, Bryndís Brandsdóttir, Júlíus Sólnes, Ragnar Stefánsson, Bjarni Bessason (2013). Jarðskjálftar á Íslandi. Í: Júlíus Sólnes, Freysteinn Sigmundsson, Bjarni Bessason ritstjórar. Náttúruvá á Íslandi, Eldgos og jarðskjálftar. Háskólaútgáfan og Viðlagatrygging, 789 bls Pitilakis, K., Crowley, H., Kaynia, A. M. (2014). Introduction. In: K. Pitilakis, H. Crowley, A. M. Kaynia (Editors) SYNER-G: Typology definition and fragility curves for physical elements at seismic risk. Springer, 2014. Rajesh Rupakhety, Ragnar Sigbjörnsson (2009). Ground-motion prediction equations (GMPEs) for inelastic response and structural behavior factors, Bulletin of earthquake engineering, 7(3):637–659. Rossetto, T., Elnashai, A. (2003). Derivation of vulnerability functions for European-type RC structures based on observational data. Engineering Structures, 25:1241–1263. Rossetto, T., Ioannou, I., Grant, D. N., Maqsood T. (2014). Guidelines for empirical vulnerability assessment, GEM Technical Report 2014-08, 140 pp. GEM Foundation, Pavia, Italy, doi: 10.13117/GEM.VULN-MOD. TR2014.11.

Rossetto, T., D’Ayala, D., Ioannou I., Meslem, A. (2014). Evaluation of existing fragility curves. In: K. Pitilakis, H. Crowley, A. M. Kaynia (Editors) SYNER-G: Typology definition and fragility curves for physical elements at seismic risk. Springer, 2014. Rota, M., Penna, A., Strobbia, C. L. (2008). Processing Italian damage data to derive typological fragility curves, Soil Dynmics and Earthquake Engineering, 28:933–947. Rota, M., Penna, A., Magenes, G. (2010). A methodology for deriving analytical fragility curves for masonry buildings based on stochastic nonlinear analysis, Engineering Structures, 32:1312–1323. Shinozuka, M., Feng, M. Q., Lee, J., Naganuma, T. (2000). Statistical analysis of fragility curves, Journal of Engineering Mechanics, 126:1224-1231. Silva V., Crowley, H., Varum, H., Pinho, R., Sousa R. (2014). Evaluation of analytical methodologies used to derive vulnerability functions, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 43(2):181–204. Wald, D. J., Quitoriano, V., Heaton, T. H., Kanamori, H. (1999). Relationship between peak ground acceleration, peak ground velocity, and Modified Mercally Intensity in California, Earthquake Spectra, 15(3):557-564. Þjóðskrá Íslands (2015). http://www.skra.is/

Þar sem tvær lagnir koma saman þar ætti að vera brunnur

Byggingarreglugerðir krefjast þess að brunnar séu settir við allar nýbyggingar enda er mikið öryggi og kostnaðarhagkvæmni fólgin í að hafa aðgang að lögnum utanhúss vegna eftirlits og viðhalds. Sæplast framleiðir brunna til fráveitulagna úr polyethylene-efni (PE). Í Sæplast-vörulínunni er fjölbreytt úrval brunna til að mæta mismunandi notkunarkröfum. Brunnarnir eru fáanlegir í þremur þvermálsstærðum: 400 mm, 600 mm og 1000 mm. ATH. Hægt er að fá upphækkanir á alla brunna. Fást í byggingavöruverslunum um land allt. Sæplast ráðleggur að ætíð sé leitað til fagaðila um niðursetningu á brunnum. HLUTI AF RPC GROUP

SÆPLAST • Gunnarsbraut 12 • 620 Dalvík • Sími 460 5000 • sales.europe@saeplast.com • www.saeplast.com

30

verktækni 2016/22

® Sæplast er skrásett vörumerki í eigu RPC GROUP


ritrýndar vísindagreinar

Til að ná forystu á þínu sviði skaltu reiða þig á hraðabreytasérfræðinga Danfoss Líklega er besta lausnin við stjórnun á mótorum í kerfum þínum að nota VLT® rafeindastýrða hraðabreyta. Hraðabreytasérfræðingar Danfoss um allan heim eru tilbúnir að finna bestu lausnina fyrir þig.

1968

Var árið sem Danfoss kom með fyrsta fjöldaframleidda hraðabreytinn á markaðinn - og kallaði hann VLT®

www.danfoss.com/drives verktækni 2016/22

Danfoss hf. • Skútuvogi 6 • 104 Reykjavík • Sími: 510 4100

31


ritrýndar vísindagreinar

Íslenskt neysluvatn: Yfirlit og staða gæða María J. Gunnarsdóttira, Sigurður Magnús Garðarssona og Sigrún Ólafsdóttirb a

Fyrirspurnir: María J. Gunnarsdóttir mariag@hi.is

Vatnaverkfræðistofa, Háskóla Íslands, Hjarðarhagi 6, 107 Reykjavík b Matvælastofnun, Austurvegi 64, 800 Selfoss

Greinin barst 14. október 2015 Samþykkt til birtingar 5. janúar 2016

ÁGRIP Aðgengi að heilnæmu vatni er ein af mikilvægustu stoðum lýðheilsu í hverju landi. Helsta ógnin við heilnæmi neysluvatns er saurmengun og það er hún sem veldur flestum vatnsbornum faröldrum. Gerð hefur verið samantekt á örveruástandi neysluvatns á Íslandi fyrir árin 2010-2012 bæði eftir stærð vatnsveitna og eftir heilbrigðiseftirlitssvæðum. Þar kemur fram að örveruástand er almennt gott hjá stærri vatnsveitum en lakara hjá þeim minni. Eiturefni yfir heilsufarsmörkum er mjög sjaldgæft í neysluvatni hér á landi. Samanburður við lönd Evrópusambandsins sýnir að ástandið er svipað hér á landi og þar er varðar örverur en með því besta er varðar eiturefnin. Gerðar eru tillögur til úrbóta til að tryggja betur gæði neysluvatns. Sérstaklega þarf að lagfæra ástandið hjá minni vatnsveitunum. Einnig þarf að bæta skráningu á frávikum og eftirfylgni með þeim. Vatnsveitur eiga að hafa innra eftirlit og auka þarf eftirfylgni með að því sé komið á og einnig að gera reglulegar úttektir á virkni þess. Lykilorð: Gæði neysluvatns, reglugerð um neysluvatn, vatnsveitur.

Abstract Safe drinking water is one of the fundaments of public health. The main threat to water safety is faecal contamination which is the reason for most waterborne outbreak. In this research microbiological status of drinking water in Iceland for the period 2010-2012 was analyzed, both according to size and areas of the local competent authorities. It reveals that microbiological status is mostly good at the larger water supplies but less so at the smaller ones. Non-compliance in health-based chemical parameters is very rare. Comparison with countries within the European Union reveals that microbiological status is similar in Iceland whereas compliance in health based chemicals are among the best in Europe. Recommendation for improvements to secure water safety are discussed. It is especially important to improve the situation within the small supplies. Registration of incidents and feedback is lacking and needs to be improved. Water supply are supposed to have a water safety plan in place however there is a need to follow up on implementation and external audit of these to verify functionality. Keywords; Drinking water quality, drinking water regulation, water supply.

Inngangur Aðgengi að nægu og hreinu neysluvatni er ein af mikilvægustu stoðum lýðheilsu og hagsældar í hverju samfélagi. Helstu ógnir eru vatnsskortur og mengun sem ber með sér sjúkdómsvaldandi örverur. Aðgangur að nægu vatni er sjaldan vandamál hér á landi þar sem við erum með vatnsríkustu þjóðum í heimi miðað við höfðatölu en vatnsbornir faraldrar eru því miður ekki óþekktir (UNESCO-WWAP, 2006; Geirsdóttir, 2011). Að minnta kosti tólf vatnsbornir faraldrar hafa orðið á undanförnum fimmtán árum og voru allir hjá litlum vatnsveitum (Briem, 2005; Atladottir, 2006; Gunnarsdottir o.fl., 2014). Til að tryggja heilnæmi vatns er í gildi reglugerð um neysluvatn frá 2001 (nr. 536/2001) sem byggir á kröfum í tilskipun Evrópu­ sambandsins um neysluvatn frá 1998 (European Council, 1998). Þessar kröfur eiga sér samsvörun í leiðbeiningum Alþjóða heilbrigðismálastofnunarinnar um gæði neysluvatns og eru þær leiðbeiningar í stöðugri endurskoðun (WHO, 2011). Markmið reglugerðarinnar er að vernda heilsu manna með því að tryggja að neysluvatn sé heilnæmt og hreint. Neysluvatn er skilgreint sem vatn ætlað til neyslu eða matargerðar og einnig vatn sem notað er í matvælafyrirtækjum. Í reglugerðinni segir að vatnsveitur og aðrir sem dreifa neysluvatni skulu sjá til þess að það uppfylli kröfur um gæði og skal það „vera laust við örverur, sníkjudýr og efni í því magni sem getur haft áhrif á heilsu manna“. Vatnsveitur bera þannig ábyrgð á að neysluvatn sé ekki skaðlegt heilsu manna og miðast sú ábyrgð við afhendingarstað í inntaksgrind í fasteignum. Húseigendur bera ábyrgð á heilnæmi neysluvatns innanhúss. Heilbrigðiseftirlitið á hverju svæði hefur opinbert eftirlit með að ákvæðum neysluvatns­reglugerðarinnar sé framfylgt og taka meðal annars sýni reglulega. Eftirlitið er tvíþætt; annarsvegar reglubundið eftirlit aðallega með örverufræðilegum þáttum og hinsvegar heildarúttektir með efna- og eðlisfræðilegum þáttum. Fyrrnefnda eftirlitið er tíðara og víðtækara þ.e. með öllum eftirlitsskyldum vatnsveitum á meðan það síðastnefnda hefur til viðmiðunar vatnsveitur sem þjóna fleirum en 500 íbúum, en eftirlitsaðilar ákveða tíðni heildarúttekta hjá 32 verktækni 2016/22

minni vatnsveitum. Matvælastofnun hefur yfirumsjón með málaflokknum fyrir hönd Atvinnuvega- og nýsköpunar­ráðuneytisins þar sem neysluvatn hér á landi er skilgreint sem matvæli í lögum um matvæli nr. 93/1995. Samkvæmt þeim lögum ber matvælafyrirtækjum þ.m. vatnsveitum að starfrækja innra eftirlit með starfseminni til þess að tryggja öryggi matvælanna. Starfsleyfis- og eftirlitsskyldar vatnsveitur skv. neysluvatnsreglugerð eru vatnsveitur sem þjóna 50 manns eða fleirum, eða 20 heimilum/ sumarbústöðum, eða matvælafyrirtækjum. Þetta þýðir að ef rekið er matvælafyrirtæki á staðnum, þó íbúar séu færri en 50, þá er þar eftirlitsskyld vatnsveita. Matvælafyrirtæki er skilgreint sem fyrirtæki eða aðili sem annast framleiðslu og dreifingu matvæla. Umfang eftirlitsins ræðst af fjölda íbúa og er oftast miðað við íbúa með fasta búsetu þó það sé ekki tekið fram í reglugerðinni hvernig á að meðhöndla breytilegan íbúafjölda. Evróputilskipunin um neysluvatn er nú til endurskoðunar og helstu breytingar sem rætt er um eru m.a. að bæta við kröfum um innra eftirlit, að auka upplýsingagjöf, skilgreina helstu aðgerðir sem minnka hættu fyrir lýðheilsu, bæta eftirlit með virkni og viðhaldi kerfisins og eftirlit með vatnsverndarsvæðum. Hægt er að fylgjast með framvindu þessarar endurskoðunar á vefsíðunni http://www.safe2drink.eu/. Nú nýverið var gerð breyting á tilskipuninni og bætt inn m.a. kröfum um áhættugreiningu og möguleikum á að fækka sýnatökum að uppfylltum skilyrðum (European Council, 2015). Markmið þessarar rannsóknar er að skoða hvernig vatnsveitur á Íslandi uppfylla kröfur neysluvatnsreglugerðarinnar um gæði neysluvatns og þá sérstaklega með tilliti til örverumengunar. Hún byggir á niðurstöðum verkefnis sem var unnið nýverið fyrir Matvælastofnun um gæði neysluvatns 2002 -2012 (Gunnarsdottir & Gardarsson, 2015b).

Aðferðafræði Gerð var samantekt á vatnsveitum sem voru starfræktar árið 2012 og voru skráðar eftirlitsskyldar hjá viðkomandi heilbrigðiseftirliti. Heilbrigðiseftirlitssvæði landsins eru tíu talsins og eru sýnd á mynd 1.


ritrýndar vísindagreinar

HVF HVF

HNV

HNE

HNV HAUST HVL HVL

HRV HSN

HKS HSL

HHK

Mynd 1 Heilbrigðiseftirlitssvæði landsins: HRV (Reykjavík), HKS (Kjósasvæði), HVL (Vesturland), HVF (Vestfjarða), HNV (Norðurlands vestra), HNE Norðurlands eystra), HAUST (Austurlands), HSL (Suðurlands), HHK (Hafnarfjarðar- og Kópavogssvæðis) og HSN (Suðurnesja). Vatnsveita er skilgreind sem veita sem fær vatn frá einu eða fleiri Heilbrigðis-­‐ <50  oveitu, g   dreifir 51  -­‐því     til not151  -­‐ vatnsbólum eða kaupir í heildsölu frá annarri enda og gera má ráð fyrir að vatnið sématv.f.   nokkurn veginn eftirlitssvæði   150  eins í öllu 500   kerfinu. Vatnsveitur eru stærðarflokkaðar eftir íbúafjölda í sjö flokka. HRV   0   0   0   Skoðað er hvernig neysluvatn uppfyllir reglugerð í þremur rannHKS   18   1   0   sóknaþáttum hjá þessum vatnsveitum, þ.e. heildargerlafjölda við 22°C HVL  og E.coli. Þessir eftirlitsþættir 95   12  helstu vísar4   (HGF 22°C), kólígerlum eru HVF   42   2   um saur-7   á lífræna mengun vatns en aðeins E.coli er örugg vísbending mengun. Leyfð hámarksgildi er 100 í einum HNV   í reglugerðinni 127   7   ml fyrir1   HGF 22°C og 0 í 100 ml fyrir kólígerla og E.coli. Finnist E.coli í vatni16   HNE   151   22   veitunnar er ástandið flokkaði í viðbragðsflokk A skv. neysluvatnsHAUST   83   9   5   reglugerðinni þar sem segir að tafarlaust eigi að upplýsa neytendur og HSL   aðgerða. 90   46   5   grípa strax til nauðsynlegra HSN   1   1   Hér eru notaðar niðurstöður sýnatöku heilbrigðiseftirlitsins á neyslu-0   vatni sem greindHHK   voru hjá rannsóknastofunum 3   0  Matís ohf,0   Rannsóknaþjónustunni Sýni ehf og dótturfyrirtæki hennar ProMat ehf.38   Samtals   610   100   Sýnin voru tekin á árabilinu 2010 til og með 2012 og einungis notuð   sýni sem voru tekin í reglubundnu eftirliti. Hafa verður í huga að skráning á tilgangi sýnatöku er ekki að fullu samræmd milli heilbrigðiseftirlita landsins og skortur er á leiðbeiningum um flokkun sýna eftir tilefni. Heildarfjöldi sýna var 2478 sýni í reglubundnu eftirliti á þessu þriggja ára tímabili. Að auki til samanburðar var skoðað hvernig vatnsveitur uppfylla kröfur í heildarúttekt eftir stærð og flokkað í tvo flokka í samræmi við tilskipun Evrópusambandsins um neysluvatn. Þar eru eftirlitsþættir flokkaðir niður í efnafræðilegir þættir sem hafa bein áhrif á heilsu og í vísum á mengun sem getur bent til heilsufarslegra áhrifa og/eða áhrifa á bragðgæði og útlit (European Council, 1998 Annex I, Part B og Part C). Í samanburðinum eru 345 sýni frá 83 vatnsveitum. Sýnin voru tekin sem hluta af heildarúttekt og á árabilinu 2002-2012. Efni hættuleg heilsu eru 21 t.d. nítrat, þungmálmar og tilbúin efni og þættir sem eru vísar á mengun eru 12 t.d. járn, klór, sýrustig, grugg og leiðni. Á rannsóknarniðurstöðum vatnssýna koma fram upplýsingar um gerð og ástand vatnsbóla. Þar er tilgreint hverrar gerðar vatnsbólið er (borhola, brunnur, lindarvatn, geislað eða yfirborðsvatn), hvernig frá   byrgt eða opið vatnsból) og hvert sé mat á gangi sé háttað (lokað, ástandi þess (gott, sæmilegt eða lélegt). Í þessari samantekt var tekin

saman ástandskönnun á 299 vatnsbólum á sjö heilbrigðiseftirlitssvæðAlls heilum frá501-­‐ árinu 2012.1001-­‐ Ekki eru til 5001-­‐ samræmdar>10000   leiðbeiningar fyrir brigðiseftirlitin þessa flokkun frekar en í flokkun í tilgangi sýna1000   fyrir5000   10000   töku. Vatnsbólin voru 0   flokkuð í fjóra0  stærðarflokka 0   1  þ.e. þau sem 1   þjóna færri en 50 manns, 50-500, 501-5000 og fleirum en 5000 manns. 0   1   1   0   21   Eftirfarandi þættir voru skoðaðir: 2   eftirlitsskyldra 3   vatnsveitna 1   í sjö stærðarflokkum 0   117   1) Fjöldi árið 2012, 2   1   0   0   54   samtals yfir allt landið og eftir heilbrigðiseftirlitssvæðum. 2) Hvernig í þremur 4   uppfyllir2  neysluvatn kröfur 0   reglugerðarinnar 0   141   þáttum örverumengunar þ.e. heildargerlafjölda við 22°C (HGF 0   2   0   1   192   22°C), kólígerlum og E.coli m.t.t. 3   5   0   0   105   a) Örverulegra vatnsgæða eftir sjö stærðarflokkum vatnsveitna árin 4   5   1   0   151   2010-2012. 0   4   0   1   7   b) Hlutfall frávika á hverju heilbrigðiseftirlitssvæði 2010-2012. 3) Hvernig 0   uppfyllir1  neysluvatn kröfur 0   í tveimur 3  flokkum í heildar- 7   úttekt þ.e. efnum hættulegum heilsu og vísum á mengun. Þar 15   24   3   6   796   eru stærðarflokkar aðeins þrír (>5000 íbúa, 500-5000, <500) þar sem engar heildarúttektir eru í minnsta flokknum, færri en 50 manns. 4) Samanburður við gæði neysluvatns 2008-2010 í aðildarríkjum Evrópusambandsins. 5) Ástand 299 vatnsbóla hjá sjö heilbrigðiseftirlitssvæðum árið 2012 í fjórum stærðarflokkum. 6) Tillögur að úrbótum.

Niðurstöður og umræður Fjöldi eftirlitskyldra vatnsveitna á Íslandi. Samantekt á fjölda eftirlitsskyldra vatnsveitna á landinu árið 2012 og dreifing í stærðarflokka er sýnd í töflu 1. Heildarfjöldi eftirlitsskyldra vatnsveitna er 796. Af þeim eru 610 einkaveitur með færri en 50 íbúa í fastri búsetu en hafa verið skráðar eftirlitsskyldar vegna þess að þar er matvælafyrirtæki, oftast annaðhvort kúabú eða ferðaþjónusta. Heildarfjöldi lítilla einkaveitna er þó mikið meiri þar sem veitur sem þjóna einu eða fáum býlum, eða sumarhúsum, en eru ekki með kúabú eða ferðaþjónustu eru ekki skilgreindar sem eftirlitsskyldar og því ekki tekin sýni þar nema að sérstakri beiðni. Einnig er nokkuð misjafnt milli heilbrigðiseftirlitssvæða hvernig flokkað er í minni flokkana og hvernig tekið er tillit til breytilegs fjölda notenda.

verktækni 2016/22

33

3


ritrýndar vísindagreinar

Tafla 1

Heilbrigðis-­‐ <50 og   51  -­‐     151  -­‐ 501-­‐ 1001-­‐ 5001-­‐ eftirlitssvæði   matv.f.   150   500   1000   5000   10000   HRV   0   0   0   0   0   0   HKS   18   1   0   0   1   1   HVL   95   12   4   2   3   1   HVF   42   2   7   2   1   0   HNV   127   7   1   4   2   0   HNE   151   22   16   0   2   0   HAUST   83   9   5   3   5   0   HSL   90   46   5   4   5   1   HSN   1   1   0   0   4   0   HHK   3   0   0   0   1   0   Samtals   610   100   38   15   24   3   Fjöldi  eftirlitsskyldra vatnsveitna á hverju heilbrigðiseftirlitssvæði árið 2012 eftir stærðarflokkum.

Níu vatnsveitur eru með fleiri en 5000 íbúa en það er sú stærð sem lengi vel hefur verið tilgreind sem skil milli lítilla og stórra vatnsveitna hjá alþjóðlegum stofnunum sem fjalla um vatnsveitur (Hulsmann, 2005; WHO-EU, 2011, EC, 1998). Aðildarríki Evrópusambandsins og ríki Evrópska efnahagssvæðisins skila á þriggja ára fresti skýrslu til Framkvæmdastjórnar ESB um gæði neysluvatn í ríkjunum. Skila skal skýrslu um veitur sem þjóna fleiri en 5000 íbúum en ríkjum er í sjálfsvald sett hvort þau veita upplýsingar um minni veitur. Hér á landi á betur við að miða við yfir 500 íbúa þegar talað er um stórar vatnsveitur þar sem flestar vatnsveitur af þeirri stærðargráðu og stærri eru reknar af sveitarfélögum sem hafa starfsmenn sem hafa umsjón með vatnsveitunni. Af 31 vatnsveitu með innra eftirlit eru 23 í stærðarflokkunum fleiri en 500 og 8 í flokknum 151-500 (Gunnarsdottir, 2012). Alls eru 48 vatnsveitur hér á landi með fleiri en 500 íbúa og þjóna þær um 93% landsmanna að staðaldri. Vatnsgæði. Á mynd 2 er sýnt hvernig sýni uppfylla neysluvatnsreglugerðina m.t.t. örvera eftir stærð veitu. Stærri vatnsveitur uppfylla frekar kröfurnar en þær minni og hjá sex stærstu vatnsveitunum (>10.000) greinist saurmengun aldrei á árunum 2010-2012 á meðan slík mengun greinist í 8% sýna hjá minnstu veitunum. Á þessu þriggja   það 84 sýni af 2478 hjá öllum vatnsveitunum, eða ára tímabili voru 3,4% sem greindust með saurmengun. Mynd 3 sýnir hvernig gæðum neysluvatns m.t.t. örverumengunar er háttað á heilbrigðiseftirlitssvæð   unum tíu. Þar kemur fram að frávik eru algengust á Vestfjörðum og

100%

100%

99%

98%

>10000

Alls

1 0   0   0   0   1   0   0   1   3   6  

1 21   117   54   141   192   105   151   7   7   796  

Austurlandi og 59 af þessum 84 sýnum sem greinast með saurmengun eru á þeim svæðum. Þar er vatnsöflun erfiðari og meira um að yfirborðsvatn sé notað. Á mynd 4 er sýnt hlutfall sýna sem ekki uppfyllir kröfur neysluvatnsreglugerðarinnar í heildarúttekt m.t.t. efna sem eru hættuleg heilsu og m.t.t. vísa á mengun. Þar eins og í örverum eru frávik í vísum um mengun algengari hjá minni vatnsveitum en allar vatnsveitur uppfylla reglugerð nær 100% m.t.t. eiturefna. Þau efni sem eru yfir mörkum í flokknum hættuleg heilsu eru nikkel og bensen og í flokknum vísar (án HGF 22°C og kólígerlar) eru það aðallega ál, járn, klór, pH og grugg sem eru yfir mörkum. Erlendur samanburður. Framkvæmdastjórn Evrópusambandsins hefur nýverið látið gera samanburð um hvernig aðildarríkin uppfylla kröfur í tilskipun um neysluvatn á árunum 2008-2010 (European Commission, 2014). Samanburður við önnur lönd getur verið nokkuð flókinn því allar forsendur þurfa að vera sambærilegar og oft koma þær ekki vel fram. Í skýrslunni kemur fram að 317 milljónum manna er þjónað af stórum veitum (11.233 vatnsveitur) og 65 milljónum af litlum vatnsveitum (85.559 vatnsveitur). Gert er ráð fyrir að tilskipunin sé uppfyllt ef 99% af sýnum uppfyllir kröfurnar og er þá gert ráð fyrir 1% 3 skekkjumörkum sem eru óvissa og atvik sem hafa að gera með sýnatöku og greiningaskekkju. Í tilskipuninni eru saurkokkar og E.coli tilgreint sem örverulegur þáttur og kólígerlar sem vísar á mengun. Stóru vatnsveiturnar (>5000) uppfylla kröfurnar í örverulegum þátt-

97%

96%

96% 92%  

95%

Hluball sýna  

90% 85%   80%   75%   70%   65%   60%   55%   50%  

>10.000

5.001-­‐10.000 1.001-­‐5.000  

501-­‐1.000

151-­‐500

Stærð vatnsveitu  -­‐  Íbúadöldi   HGF  22°C  

Kóligerlar

51-­‐150

<50 matv.fyrirt.  

E.Coli

Mynd 2 Hlutfall sýna sem uppfyllir reglugerð m.t.t. örvera 2010-2012 eftir stærðarflokkum.

34

verktækni 2016/22

Mynd 2    Hlutfall  sýna  sem  uppfyllir  reglugerð  m.t.t.  örvera  2010-­‐2012  eftir  stærðarflokkum  


ritrýndar vísindagreinar Mynd 2    Hlutfall  sýna  sem  uppfyllir  reglugerð  m.t.t.  örvera  2010-­‐2012  eftir   stærðarflokkum     16%   14%  

Hluball sýna  

12% 10%   8%   6%   4%   2%   0%  

HRV

HKS

HVL

HVF

HNV

HNE

HAUST

HSL

HSN

HHK

Heilbrigðiseeirlitssvæði HGF  22°  C  

Kólígerlar

E.coli

Mynd 3 Hlutfall sýna í reglubundnu eftirliti heilbrigðiseftirlitssins 2010-2012 sem uppfylla ekki reglugerð m.t.t. heildargerlafjölda við 22°C, kólígerla ogMynd   E.coli. 3   Hlutfall   sýna   í   reglubundnu   eftirliti   heilbrigðiseftirlitssins   2010-­‐2012   sem   uppfylla   ekki  

reglugerð m.t.t.  heildargerlafjölda  við  22°C,  kólígerla  og  E.coli      

Hluball sýna  

1,20%

1,10%

1,00%

0,84%

0,80% 0,60%   0,40%  

0,20%  

0,16% 0,05%  

0,00%

>5000  

6

0,03%

0,00%

500-­‐5000  

<500  

Stærð vatnsveitu   Efni  hæxuleg  heilsu  

Vísar á  mengun  

Mynd 4 Hlutfall sýna í heildarúttektum sem uppfyllir ekki reglugerð í efnum sem eru hættuleg heilsu og vísum á mengun.

Tegund vatnsbóla    

um í 23 af 27 ríkjum með 99-100% af sýnum og eru það aðeins Búlgaría, Kýpur, Ungverjaland og Lettland sem hafa 95-99%. Til samanburðar þá uppfylla þær 9 vatnsveitur sem eru með fleiri en 5000 íbúa á Íslandi neysluvatnsreglugerðina varðandi E.coli í 99,4% sýna. Hvað varðar stóru veiturnar og heilsufarsmörk í eiturefnum, bæði náttúrulegum og tilbúnum efnum, í aðildarríkjum ESB þá uppfylla 11 aðildarríki kröfurnar í 99-100% sýna, 11 í 95-99% sýna, 2 í 90-95% sýna og þrjú ríki með minna 90% sýna sem uppfylla heilsufarsmörk í eiturefnum. Þessi þrjú ríki eru Írland með trihalómetan sem aðalvandamálið, Litháen með flúor og Ungverjaland með arsen. Á Íslandi 100% í eiturefnum í 99,97% sýna hjá öllum uppfyllum við heilsufarsmörkin vatnsveitum þar sem sýni hafa 90%  verið tekin, bæði stórum og smáum. Þegar minni vatnsveiturnar eru skoðað kemur í ljós að aðeins þrjú 80%   ríki eru á bilinu 99-100% og uppfylla þannig kröfur um örverur (Eistland, Malta og Svíþjóð)70%   á meðan 95-99% sýna uppfylla tilskipunina í 14 aðildarríkjum, 90-95% í 4 ríkjum (Búlgaríu, Kýpur, Ítalíu og 60%   Bretlandi) og fyrir neðan 90% í 6 ríkjum (Danmörku, Grikklandi, Litháen, Póllandi, Rúmeníu50%   og Slóveníu). Til samanburðar þá uppfylla þær 787 vatnsveitur á Íslandi, sem þjóna færri en 5000 íbúum og eru 40%  

30% 20%  

skilgreindar sem eftirlitsskyldar, kröfu um enga E.coli í sýni í 93,9% tilfella og er þar samsvarandi og ríkin fjögur með 90-95%. Síðastnefndi samanburðurinn er þó háður töluverðri óvissu þar sem ekki kemur skýrt fram hvernig flokkað er í minnstu vatnsveiturnar í skýrslu Evrópusambandsins. Þar eru mestar líkur á frávikum og leiða má líkum að því að í mörgum löndum sé ekki mikið um sýnatökur hjá minni vatnsveitum. Það er þó ljóst að örverufræðileg gæði neysluvatns hjá stóru vatnsveitunum hér á landi er jafn gott og í þeim löndum Evrópu sem við berum okkur helst saman við og hvað varðar eiturefni er það eins og best gerist í Evrópu. Niðurstöðurnar gefa einnig til kynna að   þar, eins og hér á landi, er ástandið töluvert verra hjá minni vatnsveitum. Ástand vatnsbóla. Myndir 5 til 7 sýna niðurstöður á ástandskoðun á 299 vatnsbólum. Þetta er einungis hluti vatnsbóla á landinu en gefur þó mynd af ástandinu. Þar kemur fram að vatnsveitur með færri en 500 Borholuvatn   íbúa nýta frekar lindarvatn á meðan þær stærri virkja vatnsból með borunum. Borholur eru almennt taldar öruggari vatnsból og gæði Brunnvatn   vatnsins betur tryggð með því að taka vatnið með þeim hætti eins og kemur vel í ljós þegarUppsprexur-­‐lindarvatn   vatnsgæði eru skoðuð. Um 6% vatnsbóla eru skráð með geislað vatn. Gera vmá Geislað   atn  ráð fyrir að það sé oftast yfirborðs-

Yfirborðsvatn Ekki  {lgreint  

verktækni 2016/22

35


Hluball sýna  

0,80%

ritrýndar vísindagreinar 0,60% 0,40%   vatnsból eða vatnsból sem geta mengast af yfirborðsvatni tímabundið. Í nýlegri úttekt á gæðum vatns í ferðaþjónustu kemur fram að mun Á Vestfjörðum er yfir 30% vatnsbóla skráð með geislað vatn en þrátt meira er af örverum í neysluvatni hjá vatnsveitum í dreifbýli sem þjóna 0,16%   0,20%   fyrir það er þar hæsta hlutfall sýna með E.coli, eða 10,5%. Yfirleitt eru ferðamönnum en öðrum vatnsveitum af sömu stærð og aukinn ferða0,05%   vatnsból skráð sem lokuð ef það er tekið fram og sjaldgæft að þau séu 0,03%   mannastraumur eykur nauðsyn0,00%   þess að taka þessi mál fastari tökum flokkuð sem opin,0,00%   þó ekki óþekkt. Einnig er ástand vatnsbóla talið (Gunnarsdóttir & Gardarsson, 2015a). Skortur er á skráningu og eftir>5000     hjá vatnsveitu sem 500-­‐5000   <500   betra hjá þeim stærri og aldrei er skráð lélegt ástand fylgni við   frávik og vatnsborna faraldra hér   á landi eins og kemur fram þjónar fleirum en 500 íbúum. Þegar vatnsgæði eru skoðuð til saman-Stærð   í nýlegri úttekt á lagaramma og eftirfylgni til að tryggja gæði neysluvatnsveitu   burðar eru a.m.k. 12 tilfelli af saurmengun hjá vatnsveitum sem hafa vatns (Gunnarsdottir o.fl., 2015). Nauðsynlegt er að semja leiðbeinEfni  hæxuleg  heilsu   Vísar  á  mengun   fleiri en 500 íbúa á þremur árum svo eitthvað hefur verið þar ábótaingar fyrir heilbrigðiseftirlitin og samræma aðferðir um ýmsa þætti s.s. um hvernig eigi að gera úttektir á vatnsbólum og vatnsveitum, fylgja vant annað hvort við vatnsbólið eða í kerfinu. Annað sem vekur athygli   því eftir að vatnsveitur komi upp innra eftirliti til að tryggja gæði er að í 20-30% tilfella er tegund og ástand vatnsbóla ekki skráð við neysluvatns og hafa leiðbeiningar um ytri úttektir á því. Slík kerfi hafa reglubundið eftirlit heilbrigðiseftirlits þannig að nokkuð vantar á að sýnt sig að bæta vatnsgæði og lýðheilsu (Gunnarsdottir o.fl., 2012). upplýsingarnar gefi heildstæða mynd af ástandinu. Samræma þarf skráningu í gagnagrunna s.s tilefni sýnatöku og ástand Tillögur um úrbætur. Ýmislegt er það sem betur má fara til að vatnsbóla. Einnig þarf að bæta verklag sem snýr að viðbrögðum við tryggja gæði neysluvatns. Sérstaklega þarf að leita orsaka og bæta frávikum og skráningu á þeim þannig að unnt sé að læra af reynslunni. ástand minni vatnsveitna m.a. með leiðbeiningum um rekstur og Bæta þarf eftirfylgni við að vatnsveitur hafi virkt innra eftirlit og gera viðhald kerfis og tækja s.s. eins og geislunartækja og frágang vatnsreglulega ytri úttektir á virkni þess. bóla. Samræma þarf reglur um hvernig vatnsveitur eru flokkaðar í   eftirlitsskyldar vatnsveitur og hvernig tekið skal tillit til breytilegs notendafjölda t.d. á ferðamannastöðum og sumarbústaðasvæðum.

100% 90%   100%   90%  

70% 60%   50%   40%   30%   20%  

70% 60%   50%   40%  

<50

50-­‐500  

501-­‐5000

Lokað

Uppsprexur-­‐lindarvatn

Byrgt Opið   Ekki  vitað  

Yfirborðsvatn

20% 0%  

Brunnvatn

Geislað vatn  

30% 10%  

10% 0%  

Borholuvatn

80%

Frágangur vatnsbóla  

Tegund vatnsbóla    

80%

Ekki skráð  

Ekki {lgreint   <50  

>5000

50-­‐500  

501-­‐5000

>5000

Stærð vatnsveitna  -­‐  íbúar  

Stærð vatnsveitna  -­‐  íbúar  

Mynd 6    Frágangur  vatnsbóla  flokkað  eftir  stærð  vatnsveitna  

Mynd 5 Tegund vatnsbóla flokkað eftir stærð vatnsveitna.

Mynd 5    Tegund  vatnsbóla  flokkað  eftir  stærð  v100%   atnsveitna  

100% 90%  

90% 80%  

70%

Lokað

60% 50%  

Byrgt

40%

Opið

30%

Ekki vitað  

20% 10%   0%  

Ekki skráð  

<50

50-­‐500  

501-­‐5000

Gox

50%

Sæmilegt

40%

Lélegt

30%

7

Ekki skráð  

20% 10%   <50  

50-­‐500  

501-­‐5000

>5000

Mynd 7 Mat á ástandi vatnsbóla flokkað eftir stærð vatnsveitna.

Mynd 6    Frágangur  vatnsbóla  flokkað  eftir  stærð  vatnsveitna  

Mynd 7    Mat  á  ástandi  vatnsbóla  flokkað  eftir  stærð  vatnsveitna  

100%   90%  

tnsbóla

60%

Stærð vatnsveitna  -­‐  íbúar  

Mynd 6 Frágangur vatnsbóla flokkað eftir stærð vatnsveitna.

80%

verktækni 2016/22

70% 60%  

70%

0%

>5000

Stærð vatnsveitna  -­‐  íbúar  

36

Ástand vatnsbóla  

Frágangur vatnsbóla  

80%

Gox


ritrýndar vísindagreinar Samantekt Örveruástand er almennt gott hjá stærri vatnsveitum en lakara hjá minni vatnsveitum og sérstaklega hjá þeim allra minnstu. Það er þó ekki óþekkt að vart verði við saurmengun í neysluvatni hjá stærri vatnsveitum. Samanburður við lönd Evrópusambandsins sýnir að örverufræðileg gæði vatns hér á landi hjá stóru vatnsveitunum er eins og best gerist þar, en ástandið er svipað hjá litlu vatnsveitunum, þar sem það er almennt töluvert lakara í Evrópu, eins og raunin er hér á landi. Varðandi eiturefni er mjög sjaldgæft að þau greinist hér á landi í neysluvatni yfir heilsufarsmörkum. Bæta þarf skráningu og eftirfylgni við frávik og vatnsborna faraldra hér á landi. Það er orðið brýnt að endurskoða neysluvatnsreglugerðina miðað við reynslu síðasta áratugar með tilliti til margra þátta. Verið er að endurskoða Evróputilskipunina um neysluvatn og þar er boðað að tekið verið öðruvísi á ýmsum þáttum m.a. með fyrirbyggjandi innra eftirliti, upplýsingagjöf, viðhaldi og eftirliti með kerfinu, og nú þegar er komið inn ákvæði um áhættugreiningu.

Heimildir Atladóttir, A. (2006). Outbreaks of Norovirus Infections in Two tourist Resorts in Iceland in the Summer of 2004. 5. Nordic Water Supply Conference 8-10 June 2006 in Reykjavik. Proceeding bls. 67-70. Briem, H. (2005). Nóróveirusýkingar yfir sumarmánuðina. Farsóttafréttir Júní 2005. Geirsdóttir, M. (2011). Óopinber listi yfir vatnsborna faraldra. Matís ohf. European Commission (2014). Report from the Commission – Synthesis Report on the Quality of Drinking water in the EU examing the Member states report for the period 2008-2010 undir Directive 98/83/EC. European Council (2015) Directive (EU) 2015/1794 amending Directives 2008/94/EC, 2009/38/EC and 2002/14/EC of the European Parliament and of the Council, and Council Directives 98/59/EC and 2001/23/EC

European Council (1998). Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption. Gunnarsdottir, M.J. & Gardarsson, S.M. (2015a). Gæði neysluvatns í ferðaþjónustu á Íslandi. Verktækni Tímarit VFÍ/TFÍ 01/2015 http://vfi.is Gunnarsdottir, M.J. & Gardarsson, S.M. (2015b) Gæði neysluvatns á Íslandi 2002-2012. Skýrsla unnin fyrir Matvælastofnun Gunnarsdottir, M. J., Gardarsson, S. M., and Bartram, J. (2015). Developing a national framework for safe drinking water – Case study from Iceland. Int. J. Hyg. Environ. Health. 218; 196-202; DOI 10.1016/j.ijheh.2014.10.003. Gunnarsdóttir, M.J., Gardarsson, S.M. & Sigmundsdottir G. (2014) Áhrif gæðakerfa vatnsveitna á lýðheilsu. Verktækni Tímarit VFÍ/TFÍ 01/2014. Gunnarsdottir, M.J., Gardarsson, S.M., Elliott, M., Sigmundsdottir, G., Bartram, J. (2012). Benefits of Water Safety Plans: Microbiology, Compliance, and Public Health. Environmental Science & Technology , 46, 7782-7789. Gunnarsdottir, M.J. (2012). Safe drinking water: Experience with Water Safety Plans and assessment of risk factors in water supply (doctoral dissertation) 2012. Page 6. Available on http://hdl.handle.net/1946/13274. Hulsmann A. (2005). Small systems large problems: A European inventory of small water systems and associated problems. Nieuwegein, Web-based European Knowledge Network on Water (WEKNOW). UNESCO-WWAP (2006). Water a shared responsibility. The United Nations World Water Development Report 2. New York, p.132. WHO-EU (2011). Small-scale water supplies in the pan-European region. Background- Challenges-Improvements. World Health Organization. Regional office for Europe. WHO (2011). Guidelines for Drinking- water quality, fourth edition. Geneva, World Health Organization.

HAFNIR

KÍSILVER

VERKSMIÐJUR

UPPBYGGING Í 60 ÁR FALLPÍPUR

FLUGHERMIHÚS

SNJÓFLÓÐAMANNVIRKI

BRÝR

VEITUR J A R Ð G Ö N G VIRKJANIR SKÓLAR

VERSLUNAR- OG SKRIFSTOFUHÚSNÆÐI

FLUGVELLIR

VEGIR

ÍÞRÓTTAHÚS

STÓRIÐJA SLÁTURHÚS VARNAGARÐAR

SUNDLAUGAR

FRYSTIGEYMSLUR

ÍBÚÐABYGGINGAR

KNATTSPYRNUHALLIR

IÐNAÐARHÚSNÆÐI

HÓTEL FLUGTURNAR ISO 9001

OHSAS 18001

FM 512106

OHS 606809

Quality Management

Við breytum vilja í verk

Occupational Health and Safety Management

verktækni 2016/22

37


Auglýsing 2016-A5.pdf 1 21/03/2016 09:58:37

CAD ehf - Skúlagata 10, 101 Reykjavík - sími: 5523990 - www.cad.is - cad@cad.is

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

Við flytjum rafmagn


ritrýndar vísindagreinar

Frostþol ungrar steinsteypu Kristján Andréssona,b, Björn Marteinssonb,c, Bjarni Bessasonb, Haukur J. Eiríkssonb,d a Verkís, Ofanleiti 2, 103 Reykjavík b Umhverfis- og byggingarverkfræðideild, Fyrirspurnir: Háskóla Íslands, Hjarðarhaga 2-6, 107 Reykjavík Kristján Andrésson c Nýsköpunarmiðstöð Íslands, Árleyni 2-8, 112 Reykjavík ka@verkis.is d Hnit verkfræðistofa, Háaleitisbraut 58-60, 108 Reykjavík Greinin barst 30. september 2015. Samþykkt til birtingar 26. janúar 2016.

ÁGRIP Á Íslandi eru mannvirki oft steypt að vetralagi við erfiðar aðstæður þar sem lofthiti sveiflast frá plúsgráðum yfir í frost með litlum fyrirvara. Nýlöguð steypa inniheldur mikið óbundið vatn sem byrjar strax að hvarfast og bindast við sementið í steypublöndunni. Ef vatnið frýs snemma í hörðnunarferli steypunnar getur það valdið skemmdum á henni. Í þessari grein er fjallað um rannsókn þar sem áhrif frosts á nýlagaða steypu var kannað. Út frá hitastigsgögnum frá Veðurstofu Íslands fyrir mánuðina desember, janúar og febrúar á þriggja ára tímabili var stillt upp tíu mismunandi tilraunum þar sem umhverfishitastig var breytilegt. Hver tilraun samanstóð af mislöngum tímabilum af +5°C og -5°C hitastigsköflum í allt að þrjá daga eftir að steypa var framleidd en síðan tóku við staðalastæður við +20°C og 100% raka þar til steypa náði 90 daga aldri. Í hverri tilraun voru gerðar mælingar á þrýstiþoli steypunnar við mismunandi aldur hennar sem og mælingar á yfirborðsflögnun í frost-þíðu prófunum. Auk þess var innra hitastig hennar mælt með sírita á meðan hitabreytingar áttu sér stað. Steyptir voru 210 hefðbundnir sívalningar (100x200mm), 11 teningar (150x150x150mm) og eitt plötusýni til að nota við rannsóknirnar. Dæmigerð húsbyggingasteypa var notuð í öll sýni. Meginniðurstaðan var að frostakafli sem ung steypa lendir í lækkar töluvert þrýstistyrk samanborið við sýni sem fá kjöraðstæður. Eftir 90 daga er munurinn þó minni en við 28 daga. Í öllum tilfellum þar sem steypa fékk að harðna fyrst við +5°C í 12 klukkustundir eða lengur náði hún við 90 daga aldur 95% styrk eða hærri af 28 daga styrk viðmiðunarsteypu sem harðnaði við kjöraðstæður allan tímann. Verulega dregur úr yfirborðsflögnun ef steypa fær að harðna í sólarhring eða lengur við +5°C áður en hún lendir í frosti. Í öllum tilraunum stóðust þó steypusýnin viðmiðunargildi fyrir yfirborðsflögnun. Lykilorð: Steinsteypa, frostþol, þrýstistyrkur, yfirborðsflögnun.

ABSTRACT It is common in Iceland to carry out concrete work during winter time when temperature can oscillate from plus to minus degrees on short notice. Immediately after mixing of concrete the hydration process of the cement starts and it can take many hours or days depending on the ambience temperature. If fresh concrete is exposed to temperatures below zero unhydrated water can freeze and cause damage of it. The main objective of this paper is to investigate the effect of frost on fresh concrete. Based on temperature data from the Icelandic Meteorological Office for the winter months December, January and February ten test setups were defined where the ambience temperature was varied. Each test consisted of different length of +5°C and -5°C time intervals up to 72 hours from mixing of the concrete. After this the concrete samples were moved to standard concrete test environment +20°C and 100% relative humidity where the samples were kept up to 90 days age. In each test compression strength and surface peeling were measured at different concrete age. In addition internal concrete temperature was monitored. For the whole investigation 210 concrete cylinders, 11 cubes and one plate sample were cast. In all cases common type of building concrete was used. The main results where that the compression strength of the cylinders were degraded compared to strength of reference concrete hardening in standard environment. At the age of 90 days the difference was less than at 28 days age. In all the tests concrete that could harden at +5°C for at least 12 hours or longer had at an age of 90 days more than 95% strength of 28 day strength of reference concreted that could harden in ideal environment at +20°C. Surface peeling was substantial reduced if the samples could harden for at least 24 hours before exposed to frost. In all cases the concrete had less surface peeling than what is considered as acceptable. Keywords: Concrete,frost resistance, compression strength, surface peeling.

Inngangur Hörðnunarhraði steypu og þar með styrkaukning hennar er mjög háð hitastigi og aldri steypublöndunnar. Hitastigið er einkum háð umhverfishita en hvörfunarvarmi sementsefjunnar getur einnig haft áhrif, aðallega snemma í hvörfunarferlinu. Á Íslandi er umhverfishiti iðulega fremur lágur og það tekur því lengri tíma en ella fyrir steypuna að ná fullum styrk. Það er nokkuð algengt að steypuvinna sé unnin að haust- eða vetrarlagi á tímabilum þegar lofthiti er lágur en yfir frostmarki, skýjafar og skyndilegar veðurbreytingar geta þó hæglega valdið því að umhverfishiti fellur tímabundið undir frostmark. Slíkar aðstæður hægja óhjákvæmilega á hörðnun steypunnar og ef hún frýs á óheppilegum tíma í hörðnunarferlinu þá getur slíkt haft áhrif á endanlegan styrk hennar. Í þessari grein er fjallað um tilraunir með breytilegt umhverfishitastig steypu á hörðnunarferli hennar, þar sem hitastigið fer tímabundið undir frostmark. Kannað var hvaða áhrif þetta hefur á brotstyrk steypu og frostþol yfirborðs mælt með flögnun. Greinin byggir á meistaraverkefni Kristjáns Andréssonar (2015) sem unnið var við Umhverfis- og byggingarverkfræðideild Háskóla Íslands í nánu samstarfi við Nýsköpunarmiðstöð Íslands þar sem allar tilraunirnar voru framkvæmdar.

Steinsteypa Hörðnunarferli steypu og styrkmyndun Steypa er blanda fylliefna, sements og vatns, og svo iðulega ýmissa íblöndunarefna sem hafa meðal annars áhrif á flæðieiginleika við niðurlögn og loftkerfi harðnaðrar blöndunnar. Þegar sement blandast vatni og myndar sementsefju þá hefjast margar eðlis- og efnabreytingar

í henni (McMillan, 1958/1966). Efnahvörf verða í sementsefju þegar vatn leysir fyrst upp sementið og síðan hvarfast vatn og sementsefnin. Hversu langt efnahvörfin ganga er háð vatnsmagni í sementsefju (vatns-sements (v/s) hlutfalli), stærð sementskorna og umhverfisaðstæðum (hita og raka). Við hagstæðar aðstæður ganga efnahvörfin langhraðast fyrstu sólarhringana en síðan hægir verulega á. Efnahvörfin stöðvast ef eitthvert eftirfarandi tilvika á sér stað; - allt sementið hefur hvarfast - ekki vatn til staðar fyrir áframhaldandi efnahvörf - ekki pláss í steypunni fyrir meira af hvörfuðu efni Það er því alls ekki víst að allt sement hvarfist, og að því tilskyldu að steypan hafi náð tilætluðum styrk er jafnvel heppilegra að steypan nái góðum þéttleika þ.e. efnahvörf stöðvast vegna þriðja skilyrðisins sem nefnt er að ofan. Hvörfunargráðan a (e. hydration degree) segir til um hversu stór hluti sementsins hefur hvarfast. Iðulega er styrkur steypu á einhverjum tíma sýndur sem hlutfall af 28 daga hörðnunarstyrk steypu, sem harðnar við 20°C og hátt rakastig. Á mynd 1 eru sýndar mælingar á þrýstistyrk steypu í rannsókninni og til samanburðar reiknaður styrkferill sem byggir á aðferðum úr skýrslu Helga Haukssonar (1998). Steypa sem harðnar við lægra hitastig en 20°C eykur styrk sinn mun hægar. Þannig tók það rúma tvo sólarhringa fyrir steypu við +5°C að ná 5MPa styrk.

Frostþol steypu Vatn sem frýs óheft eykur rúmmál sitt um allt að 9%. Ef nýlöguð steypa frýs strax í upphafi áður en efnahvörf og binding hefst verður rúmmálsaukning sem getur leitt til þessa að holur og vasar myndast í blöndunni

verktækni 2016/22

39


ritrýndar vísindagreinar

Mynd 1. Styrkaukning steypu með tíma og við mismunandi umhverfishita. Sívalningsstyrkur er mældur við ákveðinn aldur steypunnar og bein Mynd 1.  Smeðaltalsgilda tyrkaukning  til steypu   með  feril. tíma  og  við  mismunandi  umhverfishita.  Sívalningsstyrkur  er   lína dreginn á milli að ákvarða

mældur við  ákveðinn  aldur  steypunnar  og  bein  lína  dreginn  á  milli  meðaltalsgilda  til  að  ákvarða  feril.    

þegar hún þiðnar aftur, sem veikir og skemmir steypuna. Mögulegt er við lægri mörk, eða allt niður í 3,4 MPa (Rannsóknarstofnun byggingarMynd 1iðnaðarins, .  Styrkaukning   steypu  Þetta með  tíma   og  vekki ið  mismunandi   umhverfishita.   Sívalningsstyrkur   e að auka þéttleikann aftur með titrun ef það er gert strax og steypan 1998). hefur verið kannað sérstaklega fyrir mældur   við  ákveðinn   aldur   og  bein  lína   dreginn   illi  meðaltalsgilda   til  að  ákvarð þiðnar. íslenska steypu fyrrsteypunnar   en í rannsókninni sem hér erá  m greint frá.   Stærstur hluti pórukerfis harðnaðrar sementsefju hefur póruþvermál   stærra en um 40 nm (Gottfredsen og Nielsen, 1997) og vatn í þessum Hvörfunarvarmi sementsefju pórum frýs við um 3 frostgráður (Piekarczyk, 2013). Vatn í fíngerðustu Samfara efnahvörfum í sementsefjunni verður varmamyndun, hvörfpórunum frýs ekki fyrr en við 30 frostgráður og þaðan af lægra hitastig, unarvarmi (e. heat of hydration). Hann er háður sementsgerð, hitastigi þ.e. í reynd sjaldan í íslenskri steypu. Á hvörfunartímanum er þetta sements, vatns og fylliefna við blöndun, v/s hlutfalli, íblöndunarefnpórukerfi að myndast samhliða myndun sementsbindinga. Vatn sem um, ytra hitastigi auk annarra þátta sem geta haft áhrif. Algengt er að frýs í sementsefjunni er ekki lengur aðgengilegt í efnahvörf og verulega heildarvarmamyndun í venjulegu Portland sementi sé í kringum 250hægir á þeim eða þau stöðvast jafnvel. Rúmmálsaukning vegna 300 J/g (Guðmundur Guðmundsson, 2014). ísmyndunar mun annarsvegar geta valdið beinum þrýstiáhrifum frá ís Hraði varmamyndunar vegna efnahvarfanna (e. rate of heat generá póruveggi eða í öllu falli aukið póruþrýsting vatnsfasans og þannig ation) er langmestur í stuttan tíma í upphafi en lækkar hratt, vex svo orsakað þrýstiáhrif á veggi pórukerfisins sem getur sprengt og skemmt tímabundið á ný og dalar síðan með vaxandi tíma frá upphafi efnasteypuna (Hákon Ólafsson, 1977; Ljungkrantz, Möller og Peterson, hvarfa. Mynd 2 sýnir þetta ferli og jafnframt hve hraði varmamyndun1997). Hægt er að hafa áhrif á loftkerfi steypu með auka eða minnka ar er háður hitastigi. Við lágt hitastig er varmamyndun mun hægari loftblendiefni í henni. Í þessari rannsókn var miðað við að skoða hefð     heldur en við hærra hitastig. bundna húsbyggingasteypu og var magn loftblendiefna því valið í Í töflu 1 er að finna upplýsingar um varmamyndun sem í af  gerð  I Mynd  2.  Hraði  varmamyndunar  hvörfunarvarma,  reiknað  á  gramm  verður sements   samræmi við það og alltaf notast við sama magn (hlutfall). þremur steypugerðum 72 1klst því að hún er hitastigi  mismunandi (Kim,  2010).  Einingin   1  cal/g⋅h  sfyrstu amsvarar   ,163  frá W/kg         hörðnunarhitastig. Gildin miðast við hvert   Til þess að þola án varanlegra skemmda þær innri spennur sem hrærð við mismunandi vegna frostáhrifa steypan hafa náðunægjanlegum gramm af upphaflegu óhvörfuðu sem að fullu Mynd  1.  verða Styrkaukning   steypu   mþá eð   tþarf íma   og   við  mað ismunandi   Sívalningsstyrkur   r   Mynd   2.  H raði   varmamyndunar   hmhverfishita.   vörfunarvarma,   reiknað   á  geramm   sements  sementi af  gerð   I,  hmun áð  tíma   og   hvarfast styrk. Í erlendum ritum er steypa iðulega talin frostþolin ef hún hefur við viðkomandi hitastig. mældur  við  ákveðinn  aldur   steypunnar   bein  lína   dreginn   milli  mseðaltalsgilda   il  að  áW kvarða   hitastigi   (Kim,  o2g  010).   Einingin   1  ác  al/g⋅h   amsvarar  1t,163   /kg   feril.     náð 5-6 MPa þrýstiþoli áður en hún frýs, og er þá miðað við að endTafla 1. Varmamyndun steypu á 72 klst við mismunandi hitastig, J/g     anlegur styrkur megi ekki rýrna meira en 5%. Í ÍST EN 13670 (2009) Tafla  1.  V(Neville, armamyndun   steypu  á  72  klst  við  mismunandi  hitastig,  J/g  sements  (Neville sements 2004)  er miðað við að hún sé frostþolin við 5 MPa. Stundum er þó miðað   Sementsgerð   +4  °C   +24  °C   +32  °C   I   154   285   309   III   221   348   357     IV   108   195   192   Tafla  1.  Varmamyndun  steypu  á  72  klst  við  mismunandi   hitastig,  J/g  sements  (Neville,  2004)    

Sementsgerð   I   III   IV    

+41 °C   335   390   214  

Hraði varmamyndunar vex verulega eftir því sem efnahvörfin verða við hærra Heildarvarminn +4 °C   +24  °C   +32  °hitastig. C   +41  °C   sem efnahvarfið gefur frá sér breytist nánast ekkert þó að hitastigið sé lægra, heldur dreifist hann bara á 154   285   309   335   lengri tíma (Neville, 2004). 221   348   357   390   Hvörfunarvarminn veldur iðulega vandkvæðum vegna hitaþenslu 108   195   192   214   og hættu á sprungumyndun, einkum í þykkum steypuhlutum (sjá t.d. Kim, Jeon, Kim og Yang, 2003). Stundum eru áhrif hvörfunarvarmans þó jákvæð, þ.e. ef þau hægja nægjanlega á hitastigsbreytingu steypunnar með lækkandi umhverfishita þannig að steypan frjósi síður eða að minnsta kosti seinna. Af umfjöllun að ofan má vera ljóst að     Mynd 2. Hraði varmamyndunar hvörfunarvarma, reiknað á gramm áhrif hvörfunarvarma á hitastig steypu minnka hratt með lækkuðu Mynd   2.  Hháð raði  tíma varmamyndunar   hvörfunarvarma,   reiknað   á  gramm  sements  af  gerð  I,  háð  tíma  og   sements, og hitastigi (Kim, 2010). Einingin 1 cal/g×h hitastigi og minni steypumassa. Í rannsókninni sem hér er greint frá hitastigi   samsvarar(Kim,   1,1632010).   W/kg Einingin  1  cal/g⋅h  samsvarar  1,163  W/kg  

40

verktækni 2016/22


ritrýndar vísindagreinar þótti því áhugavert að fylgjast með steypuhita á hörðnunartímanum, til að sjá hvort efnishitinn viki umtalsvert frá umhverfishitastigi. Í reynd má vænta þess að fleiri atriði heldur en lofthiti og hvörfunarvarmi hafi áhrif á steypuhita á hörðnunartíma; þar munu áhrif geislunar (bæði inn til flatar og útgeislun frá fleti), loftraka og vinds einnig merkjast. Aðhlúun steypunnar á hörðnunartíma getur því skipt höfuðmáli.

Aðferðafræði Rammi verkefnis Markmið verkefnisins var að rannsaka áhrif frosts á unga steypu með því að mæla brotstyrk, hitastig og yfirborðsflögnun steypu sem harðnar við mismunandi umhverfisaðstæður. Alls voru skilgreindar 12 ólíkar tilraunir. Tvær þeirra, tilraunir 0-A og 0-B, voru notaðar sem viðmið þar sem umhverfishitasig var fasti allan tímann, annars vegar 20°C í 90 daga og hins vegar +5°C í 96 klst (mynd 3). Í hinum tíu tilraununum voru steypusýnin ýmist fryst beint eða fyrst látin harðna við +5°C í mislangan tíma áður en þau voru útsett fyrir frostkafla við -5°C. Prófaðar voru tvær tímalengdir fyrir frostkaflann; 12 tímar fyrir tilraunir 1-A til 1-E (mynd 4) og 24 tímar fyrir tilraunir 2-A til 2-E (mynd 5). Að frostkafla loknum voru sýnin alltaf flutt í klefa við 20°C og 100% rakastig og látin harðna til enda tilrauna. Ástæðan fyrir þessu vali á lokaumhverfi er að þroskaferill steypu er almennt mjög vel þekktur við staðalaðstæður 20°C og því eðlilegt að bera þroskaferil steypu sem hefur fengið óheppilegar upphafsaðstæður við þessar staðalaðstæður. Við skilgreiningu á dæmigerðri lengd þíðu og frostkafla fyrir tilraunirnar, var stuðst við mælingar Veðurstofu Íslands á lofthita í Reykjavík yfir vetramánuðina, desember, janúar og febrúar fyrir þrjá vetur; 201112, 2012-13 og 2013-14 (sjá nánar Kristján Andrésson, 2015). Eins og fram hefur komið voru frostkaflar í þessari rannsókn miðaðir við -5°C. Í rannsókn eftir Yi og félaga (2010) voru skoðuð áhrif frosts þar sem miðað var við -10°C mislanga frostakafla.

Steypusýni Til að ákvarða brotstyrk voru steyptir hefðbundnir steypusívalningar, með 100 mm þvermál og lengdina 200 mm. Notast var við óeinangruð plastmót úr PVC röri. Fyrir hverja tilraun var brotstyrkur mældur með þrýstibroti með hliðsjón af staðli ÍST EN 12390-4. Þrjár prófanir við 3, 7, 14 og 28 daga aldur sýna en sex prófanir við 90 daga aldur.

Stærð sýna var mæld og þau vegin. Samtals þurfti því 18 sívalninga fyrir hverja 90 daga tilraun (tilraun 0-B var styttri) og voru steyptir 210 sívalningar fyrir öll þrýstibrotsprófin. Til að fylgjast með hita í steypu og skoða hvort hvörfunarvarmi hefði merkjanleg áhrif á hann við svo lágt umhverfishitastig var í hluta sívalningssýna steyptur inn hitanemi í mitt sýni. Ljóst er að óeinangraður sívalningur er mjög berskjaldaður gegn umhverfishitastigi og því ekki heppilegur til að herma hitastigsþróun í raunverulegri steyptri einingu, sem er betur varin gegn umhverfishita. Því var til samanburðar einnig steypt ferningslaga plötusýni með kantlengdina 300 mm og þykktina 150 mm. Það var steypt í mót úr 25 mm þykku timbri sem var jafnframt einangrað að utanverðu á hliðum og í botni með 50 mm steinullareinangrun (mynd 6). Tveir hitanemar voru settir í plötusýnið á 37 og 75 mm dýpi. Fylgst var með hitastigi steypu í bæði sívalningum og plötusýni með sírita. Til að mæla yfirborðsflögnun voru steyptir teningar af stærðinni 150x150x150 mm fyrir hverja tilraun. Fyrstu 72 klukkustundirnar voru þeir látnir harðna samkvæmt tíma- og hitastigsplani viðkomandi tilraunar (myndir 3, 4 og 5). Eftir það voru þeir fluttir í 20°C og 100% loftraka og látnir ná 7 daga aldri, þá fluttir í 20°C og 65% loftraka þar til þeir náðu 21 dags aldri. Þrjú sýni voru þá söguð úr hverjum sívalningi og þau svo geymd áfram við 20°C og 65 % raka þar til þau náðu 25 daga aldri. Voru þá þétt í mót sem notuð eru í frost-þíðu prófuninni og geymd áfram þar til þau náðu 28 daga aldri og þá fyrst hófst prófun samkvæmt staðli (CEN/TS 12390-9:2006). Fyrst var sett lag af saltlausn yfir sýnin þar til þau náðu 31 daga aldri og hófust þá eiginlegar frost-þíðu prófanir. Flögnun var svo mæld eftir 7, 14, 28, 42 og 56 daga eftir að frost-þíðu prófanir hófust, þ.e. við 31 daga aldur steypunnar.

Steypugerð Í samráði við Einar Einarsson, verkfræðing hjá B.M. Vallá var valin steypublanda sem er talin dæmigerð fyrir útisteypu á Íslandi, tafla 2. Hlutföllin eru miðuð við að endanlegur styrkur steypu verði sem næst 30 MPa, vatns-sementstala steypunnar var v/s=0,54. Steypan var blönduð á rannsóknastofu Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands. Notuð var sérstök rannsóknastofu hrærivél (e. pan conrete mixer), þar sem steypan er hrærð með spöðum sem snúast um lóðréttan ás (sbr. eldhúshrærivél). Þetta tryggir jafnari og einsleitari blöndun en fæst í hefðbundinni steypuhrærivél með hallandi tromlu sem snýst.

    2.  Blöndunarhlutföll  fyrir  1  m3  steypu   Tafla   Tafla 2. Blöndunarhlutföll fyrir 1 m3 steypu 3 1  m  steypu     Tafla  2.  Blöndunarhlutföll   Magn  (kg)     fyrir   Innbyrðis   hlutföll  fylliefnis  (%)   Skýringar     Magn  (kg)     Innbyrðis  hlutföll   fylliefnis  (%)  Norcem   Skýringar   Sement   350     AS,  Anleggsement1     1 Sement   Vatn   190  350         Norcem  AS,  Anleggsement       Möl  Vatn   609  190   35     Björgun   Möl   Björgun   Sandur   340  609   20   35   Björgun   Sandur   340   20   Björgun   Sandur   797   45   Rauðamelur   Flot  Sandur   1,44  797     45     Rauðamelur   Flot   1,44     Loftblendi   0,88         Loftblendi   0,88       1) Portland  sement  CEM  I,  styrkflokkur  52,5  N   1) Portland  sement  CEM  I,  styrkflokkur  52,5  N      

Mynd 3. Tilraunir 0-A og 0-B sem notaðar voru sem viðmið (Kristján Andrésson, 2015).

Mynd 3.  Tilraunir  0-­‐A  og  0-­‐B  sem  notaðar  voru  sem  viðmið  (Kristján  Andrésson,  2015).  

verktækni 2016/22

41


ritrýndarMynd vísindagreinar 3.  Tilraunir  0-­‐A  og  0-­‐B  sem  notaðar  voru  sem  viðmið  (Kristján  Andrésson,  2015).  

Mynd 4. Tilraunir 1-A til þar sem1lengd 12lengd klukkustundir (Kristján 2015). (Kristján  Andrésson,  2015).   Mynd   4.  1-E Tilraunir   -­‐A  til  frostkafla 1-­‐E  þar  svar em   frostkafla   var  1Andrésson, 2  klukkustundir  

Niðurstöður Hitastig í steypusýnum Sívalningar voru óeinangraðir og lögun þeirra slík að yfirborð var stórt miðað við rúmtak, hitanemi var staðsettur í miðju sýni. Ljóst er að áhrif

umhverfishita á steypuhita verða mikil nema hvörfunarvarminn sé því meiri. Við lágt hitastig er hvörfun hæg eins og nefnt er ofar og það ræðst þá að verulegu leyti af upphafshita, stærð sýnis og eðlisfræðilegum eiginleikum blöndunnar hvernig steypuhitinn svarar umhverfisað-

7

Mynd  5.  Tilraunir  2-­‐A  til  2-­‐E  þar  sem  lengd  frostkafla  var  24  klukkustundir  (Kristján  Andrésson,  2015).     Mynd 5. Tilraunir 2-A til 2-E þar sem lengd frostkafla var 24 klukkustundir (Kristján Andrésson, 2015). Mynd  5.  Tilraunir  2-­‐A  til  2-­‐E  þar  sem  lengd  frostkafla  var  24  klukkustundir  (Kristján  Andrésson,  2015).  

Mynd 6. Plötusýni sem notað var til að skoða hvernig innri hiti í steypu fellur þegar lofhiti lækkar (Kristján Andrésson, 2015).

Mynd 6.  Plötusýni  sem  notað  var  til  að  skoða  hvernig   innri  hiti  í  steypu  fellur  þegar  lofhiti   lækkar   lækkun umhverfishitans. Hægari hitabreyting í sýninu fyrst eftir að efnishit  

stæðum. Steypan var alltaf blönduð við 22-23°C og efnishiti allra (Kristján Andrésson,  2015).   fylliefna var einnig 22-23°C.

inn hefur lækkað undir 0°C var sennilega vegna þess að ísmyndun í auðí blöndunni tafði ferlið. Mynd .  Plötusýni   sem   notað   var   til  sívalningur að  skoða   innri  hiti  lausbundnu í  steypu  vatni fellur   þegar  lofhiti   lækkar     6hitamælinga Mynd 7 sýnir niðurstöður fyrir tilraun 1-B þar sem varhvernig  frystanlegu, Svipað ferli má sjá á mynd 8 sem sýnir mælt hitastig í steypusýni fyrst settur (Kristján   í +5°C í 12Aklukkustundir en frostkafli byrjar. Hitastig í ndrésson,  áður 2015).   sýninu féll hratt og var orðið sem næst það sama og umhverfishitinn +5°C sem var sett strax eftir blöndun í umhverfishitastigið -5°C (tilraun 1-A). á aðeins 6   klst. Við þetta lága umhverfishitastig er hvörfunarvarminn svo Efnishitinn féll aðeins niður fyrir frostmark á 4 stundum en stóð svo í lítill að áhrifa hans gætir tæpast (sjá einnig mynd 2). Þegar sýnið var orðið stað næstu (átta) stundirnar. 12 stunda gamalt þá var umhverfishitinn lækkaður í -5°C, efnishitinn féll Þar sem gera má ráð fyrir að allt auðfrystanlegt vatn í sívalningssýnvið þetta en þó ekki reglulega. Hitastig í sýninu féll niður undir frostmark unum hafi frosið á fáum stundum, hversu mörgum er breytilegt eftir á aðeins 1 klukkustund, breyttist síðan lítið næstu 2-3 stundirnar áður en hitastigið féll á ný og náði umhverfishitanum -5 °C á 9-10 stundum frá því hvar hvörfunarferlið er statt, þá mun hægja verulega eða alveg á

42

verktækni 2016/22


ritrýndar vísindagreinar

Mynd 8. Hitastig í kjarna sívalnings í tilraun 1-A. Sívalningur sem Mynd 7. Hitastig í miðjum sívalning í tilraun 1-B. Sívalningur sem Hitastig harðnar í   miðjum   sívalning   1-­‐B.   Sívalningur   sem   harðnar   fyrstu   12   harðnar klst.   við  fyrstu +5°C,  12 klst. við -5°C og síðan +20°C til enda (Kristján Mynd   fyrstu 12 klst.í   tilraun   við +5°C, síðan 12 klst. við -5°C og8.  Hitastig  í  kjarna  sívalnings  í  tilraun  1-­‐A.  Sívalningur  sem  harðnar  fyrstu  12  klst.  við  -­‐5° að lokum lst.  við  -­‐við 5°C  +20°C og  að  ltilokum   ið  +20°C  Andrésson, til  enda  (Kristján   2015).   síðan  +20°C   til  enda  (Kristján   Andrésson,   Andrésson, 2015). 2015).   endav(Kristján 2015). Andrésson,  

28 daga og hins vegar 5°C í 72 klst. Steypa sem harðnaði við síðar áframhaldandi efnahvörfum vegna vatnsskorts í efjunni. Samanburður við hitamælingu í plötusýni sýndi þó að niðurstöður mælinga í sívaln-   nefnda hitastigið jók styrk sinn mun hægar heldur en sú sem harðnaði hefðbundnar sennilega slaka 1-­‐B.   myndSívalningur   af aðstæðum sem eru til staðar Hitastig  ingssýnum í   miðjum  gefa sívalning   í   tilraun   sem   harðnar   fyrstu   12  við klst.   við   +5°C,   rannsóknarstofu aðstæður. Steypan sem harðnaði við 20 °C náði 5 MPa þrýstiþoli, sem iðulega er notað til marks um að í byggingarhlutum á byggingarstað. klst.  við  -­‐5°C  og  að  lokum  við  +20°C  til  enda  (Kristján  Andrésson,  2015).   steypa sé orðin frostþolin, eftir rúmlega 11 stundir en þegar umhverfisEins og áður er getið gefur einangraða plötusýnið betri mynd af aðstæðum í steyptri plötu í raunveruleikanum heldur en sívalningur hitinn er 5°C þá tók það steypuna um 49 stundir að ná þeim styrk. (mynd 6). Einangrun á hliðum sýnisins gerir að verkum að hitatap þar Mældur brotstyrkur steypu í rannsókninni sem fékk að harðna við er mun minna heldur en í óeinangruðu sívalningssýni og líkir því betur kjöraðstæður (20°C í 28 daga) bar í aðalatriðum vel saman við staðaleftir aðstæðum í stórri plötusteypu, en vænta má þess að þegar komið feril samkvæmt ÍST EN 1992-1-1 (2004). Á mynd 10 er mældur er frá plötujaðrinum þá sé ekkert hitatap lárétt í plötusteypunni. brotstyrkur úr öllum tilraunum rannsóknar (sjá myndir 3 og 4) sýndur Einangrun á botni plötusýnis gerir að verkum að hitastig í sýninu er þar sem búið er að reikna hvert tilvik yfir í gráðudaga hörðnunar   svipað og gildir fyrir botnplötu sem steypt er á einangrun eða nálgun þegar brotstyrkurinn er mældur. Framlag til gráðudaga reiknast hér við hitastig í tvöfalt þykkari plötu (300 mm) sem loft leikur um beggja þegar umhverfishitastig er hærra en 0°C. Steypa sem harðnar við vegna. Hitamælingar í einangruðu plötusýninu, mynd 9, sýndi talsvert kjöraðstæður hefur náð 20x28=540 gráðudögum eftir 28 daga hröð   Mynd  Á 9.  línuritinu Hitastig  í  plötusýni;   umhverfishiti,   hitastig   miðju   sýnis   og  fjórðungsdýpi   (Kristján  Andrés hægari hitabreytingu heldur en var í sívalningssýnunum. unarferli. Eins og sést liggja svoí  gott sem öll mældu gildin fyrir neðan 2015).   er snögg efnishitabreyting um 40 stundum eftir að steypan var blönduð; staðalferilinn sem má túlka þannig að hörðnunarferlið gengur hægar það er engin skýring á þessu og sennilegt að hliðra ætti fyrri hluta þegar umhverfishitinn er lægri en 20°C fyrstu klukkustundirnar. kúrfunnar upp sem nemur þessu stökki (kúrfan byrjar undir 20°C en Lægstu gildin eru frá þeim tilraunum þar sem steypusýnin fóru beint í hefði að öllu eðlilegu átt að byrja í 22-23°C), fremur en að síðari frost, 1-A og 2-A. hlutinn sé of hár. Það liðu því allt að þrír sólarhringar áður en steypuDæmi um áhrif óheppilegra umhverfisaðstæðna á styrkþróun steypu, eru sýnd á myndum 11 og 12. hitinn Í plötusýninu var kominn niður í umhverfishitann 5°C.   Steypa sem harðnaði í 12 stundir í umhverfishita 5°C og síðan við Hitastig  í  kjarna  sívalnings  í  tilraun  1-­‐A.  Sívalningur  sem  harðnar  fyrstu  12  klst.  við  -­‐5°C  og   -5°C í 24 klst (mynd 11) náði óverulegum brotstyrk þegar hún fraus. Brotstyrkur C  til  enda  (Kristján  Andrésson,  2015).   Steypuhitastigið í miðju sýni fylgdi sem næst umhverfishita þegar hann Það er venja í stöðlum og heimildum að miða steypustyrk við 28 daga     byrjaði að falla (mynd 7) og féll hratt rétt niður fyrir frostmark en seig styrk þegar steypa hefur harðnað allan tímann við 20 °C við 100%   síðan hægar og það tók allan frostakaflann fyrir steypuhitann að falla loftraka. Í tilraununum sem hér greinir frá var umhverfishitastig í byrjniður í umhverfishitann -5°C. Það má því vænta þess að megnið af un hörðnunar almennt +5°C eða lægra og því þurfti að leggja mat á Hitastig  í  kjarna  sívalnings  í  tilraun  1-­‐A.  Sívalningur  sem  harðnar  fyrstu  12  klst.  við  -­‐5°C  og   vatni í steypunni hafi frosið, þó svo það taki lengri tíma fyrir vatnið í hvaða áhrif þessi lági umhverfishiti hafði á hraða styrkaukningar. °C  til  enda  (Kristján  Andrésson,  2015).   fíngerðari pórunum. Eftir 28 daga þá var mældur styrkur steypunnar Á mynd 1 eru sýndir ferlar fyrir mældan styrk steypublöndunnar sem     um 77% af hönnunarstyrk. Styrkþróun steypunnar eftir þetta hitaáfall notuð var í rannsókninni (tafla 1); annars vegar hörðnun við 20 °C í var mun hægari heldur en í steypu sem var við hagstæð skilyrði allan tímann, eftir 90 daga hafði hún þó náð 96% af hönnunarstyrk (sjá einnig umfjöllun síðar). Steypusívalningur sem harðnaði í 24 stundir við umhverfishita +5°C og svo -5°C í 12 klst hafði aðeins náð um 3 MPa brotstyrk þegar umhverfishitinn féll (mynd 12). Styrkaukning var þó í reynd ekki línuleg eins og línuritið gefur til kynna. Steypuhitastigið í miðju sýni hefur væntanlega fylgt umhverfishitanum og steypan frosið. Eftir 28 daga þá Hitastig  í  plötusýni;  umhverfishiti,  hitastig  í  miðju  sýnis  og  fjórðungsdýpi  (Kristján   ndrésson,   varAmældur styrkur steypunnar um 87% af styrk viðmiðunarsýnis. Mynd 13 sýnir styrk steypu við 28 daga aldur úr öllum tilraununum, þar sem steypa fékk frostkafla snemma í storknunarferlinu (myndir 5 og 6), sem hlutfall af styrk viðmiðunarsteypu sem harðnaði við staðalaðstæður við 20°C í 28 daga. Styrkurinn var ákvarðaður sem meðaltal Hitastig  Mynd í  plötusýni;   umhverfishiti,   hitastig   í  miðju  sýnis   og  fí jórðungsdýpi   (Kristján  Andrésson,   9. Hitastig í plötusýni; umhverfishiti, hitastig miðju sýnis og þriggja sýna. Almennt þá óx styrkurinn eftir því sem steypan fékk fjórðungsdýpi (Kristján Andrésson, 2015).

verktækni 2016/22

43


Brow. m.v.  steypustaðal   1-­‐B   ritrýndar vísindagreinar 1-­‐D   2-­‐A  

1-­‐A 1-­‐C   1-­‐E   2-­‐B  

Brow. m.v.  steypustaðal   1-­‐B   1-­‐D   2-­‐A  

1-­‐A 1-­‐C   1-­‐E   2-­‐B  

35

Styrkur [MPa]   Styrkur  [MPa]  

30 25   35   20   30   15   25   10   20   5   15   0  

10 0   5  

100

200

300 400   Tími  [gráðudagar]  

500

600

0   Mynd  10.  Mældur  steypustyrkur  sem  fall  af  gráðudögum.  Rauði  ferillin  er  staðalferill  samkvæmt  ÍST   0   100   200   300   400   500   600   EN  1992-­‐1-­‐1  (2004).       Tími  [gráðudagar]       Mynd 10. Mældur steypustyrkur sem fall af gráðudögum. Rauði ferillin er staðalferill samkvæmt ÍST EN 1992-1-1 (2004).         Mynd   10.  Mældur  steypustyrkur  sem  fall  af  gráðudögum.  Rauði  ferillin  er  staðalferill  samkvæmt  ÍST   EN  1992-­‐1-­‐1  (2004).                

Mynd 11. Mældur brotstyrkur og umhverfishitastig fyrir tilraun 2-B sem fall af tíma. Fyrst hörðnun við umhverfishitastig +5°C í 12 klst., síðan við -5°C í 24 Mynd 1.  Mældur   rotstyrkur  erog   umhverfishitastig   fyrir   tilraun   2-­‐B  sem   all  aallan f  tíma.   Fyrst   hörðnun   við   2015). klst. og að lokum í +20°C1þaðan í frá. Tilbsamanburðar sýndur mældur brotstyrkur steypu sem harðnaði við f20°C tímann (Kristján Andrésson,

umhverfishitastig +5°C   í   12   klst.,   síðan   við   -­‐5°C   í   24   klst.   og   að   lokum   í   +20°C   þaðan   í   frá. Til  

viðmiðunarsteypunnar við 28 daga. lengri tíma til að harðna áður en hún var sett í frost. Styrkur minnkaði er sýndur   mældur   brotstyrkur   harðnaði   við   þá 20°C   (Kristján   Einssem   og komið hefur fram þarf allan   steypa tímann   sem verður fyrir frostáhrifgreinilega við samanburðar   aukna lengd á frostkafla. Einnig sést að steypa sem fór steypu     Andrésson,   2015).     beint í frost (tilraunir 1-A og 2-A) hafði minna en  helming af styrk um að ná 95% af endanlegum styrk sínum til að teljast frostþolin.

  Mynd   1 1.   M ældur   brotstyrkur  og  umhverfishitastig  fyrir  tilraun  2-­‐B  sem  fall  af  tíma.  Fyrst  hörðnun  við     umhverfishitastig   +5°C   í   12   klst.,   síðan   við   -­‐5°C   í   24   klst.   og   að   lokum   í   +20°C   þaðan   í   frá. Til   samanburðar   er   sýndur   mældur   brotstyrkur   steypu   sem   harðnaði   við   20°C   allan   tímann   (Kristján   Andrésson,  2015).      

     

Mynd 12. Mældur brotstyrkur í tilraun 1-C. Sívalningar sem harðna við umhverfishitastig +5°C í 24 klst. sem lækkar í -5°C í 12klst og að lokum 12.   Mældur  2015). brotstyrkur   í   tilraun   1-­‐C.   Sívalningar   sem   harðna   við   umhverfishitastig   +5°C   í   24   í +20°C til endaMynd   (Kristján Andrésson, 44

klst. sem  lækkar  í  -­‐5°C  í  12klst  og  að  lokum  í  +20°C  til  enda  (Kristján  Andrésson,  2015).   verktækni 2016/22  


ritrýndar +5°C vísindagreinar Mynd   12.   Mældur   brotstyrkur   í   tilraun   1-­‐C.   Sívalningar   sem   harðna   við   umhverfishitastig   í   24   klst.  sem  lækkar  í  -­‐5°C  í  12klst  og  að  lokum  í  +20°C  til  enda  (Kristján  Andrésson,  2015).        

Mynd 12.   Mældur   brotstyrkur   í   tilraun   1-­‐C.   Sívalningar   sem   harðna   við   umhverfishitastig   +5°C   í   24   klst.  sem  lækkar  í  -­‐5°C  í  12klst  og  að  lokum  í  +20°C  til  enda  (Kristján  Andrésson,  2015).          

Mynd 13. Hlutfallslegur styrkur steypu í tilraunum .... ,í 2-E af 28 daga fær að harðna viðsstaðalaðstæður (20°C í Mynd  128 3.  daga Hlutfallslegur   28  daga   styrkur  1-A, steypu   tilraunum   1-­‐A,  styrk ....  ,  steypu 2-­‐E  af  2sem 8  daga   styrk   steypu   em   28 daga). Niðurstöður fyrir tilraun 2-D er sleppt þar sem mistök urðu í þeim mælingum (Kristján Andrésson, 2015). fær  að  harðna  við  staðalaðstæður  (20°C  í  28  daga).  Niðurstöður  fyrir  tilraun  2-­‐D  er  sleppt  þar  sem  

mistök urðu  glögglega í  þeim  mælingum   Kristján   Andrésson,   aldur   sýna. Gerðar voru mælingar á yfirborðsflögnun fyrir allar tilraunNiðurstöður á mynd 12 sýna að þessu (marki er ekki náð á 2015). 28 daga hörðnunartíma steypu sem harðnar fyrst við +5°C og er síðan ir þar sem steypa var fryst í 12 eða 24 klst. Til samanburðar var mæld fryst, þó svo hún fái þaðan í frá hagstæðar hörðnunaraðstæður. Í lok yfirborðsflögnun í viðmiðunarsýni sem harðnaði við +20°C allan tímþessa tímabils er steypan þó enn að auka styrk sinn marktækt, og ann, tilraun 0-A (mynd 15). Á grafinu má sjá að megnið af flögnuninni áhugavert að skoða hvaða styrk hún nær á lengra tímabili. átti sér stað fyrstu 28 dagana en sýnin flögnuðu lítið eftir það. Meðaltal Á mynd 14 er sýndur hlutfallslegur styrkur steypu við 90 daga aldur heildarflögnunar var um 0,23 kg/m2. Þetta gildi er notað sem viðmið úr öllum frost tilraununum þar sem hlutfallið er miðað við 28 daga hér á eftir. styrk í viðmiðunarsteypu (skilgreindan hönnunarstyrk). SteypuMæld flögnun var í öllum tilvikum vel innan marka sívalningar sem fengu að harðna í 12 klst eða lengur við +5°C og fóru Byggingarreglugerðar. Á mynd 16 er sýnd niðurstaða flögnunarmæleftir það í frost sem varði í 12 klst náðu allir brotstyrk við 90 daga aldur inga á sýnum sem fylgdu tilraun 2-A, þ.e. sem fóru beint í -5°C frost í sem var hærri en 28 daga brotstyrkur viðmiðunarsteypu. Sýni sem 24 tíma áður en þau voru færð í 20°C; sem voru verstu aðstæður sem fengu að harðna í 12 klst eða lengur og fóru eftir það í 24 klst langan prófaðar voru. Flögnunin var jöfn og þétt allan tímann og töluvert frostkafla ná öll 95% styrk af 28 daga styrk viðmiðunarsteypu og meiri en fyrir viðmiðunarsýnið. Meðaltal eftir 56 daga í frost-þíðu prófi stundum meiri. Styrkurinn er þó lægri en hjá sýnunum sem fengu var 0,50 kg/m2 og versta sýnið sýndi tæplega 0,70 kg/m2 flögnun. Á styttri frostkaflann. Mældur 90 daga þrýstistyrkur sýna sem fara beint mynd 17 er sýnd heildarflögnun allra tilrauna sem hlutfall af flögnun í frost (12 klst eða 24 klst) liggur langt fyrir neðan styrk viðmiðunarviðmiðunarsýnis. Súlan fyrir tilraun 2-C sker sig þó úr, en í ljós kom að loftinnihald í þeirri steypu var um 5% í stað 7-8% sem var í öðrum steypu við 28 daga aldur.   tilraunum. Mynd   1 3.   H lutfallslegur   2 8   d aga   s tyrkur   s teypu   í   t ilraunum   1 -­‐A,   . ...   ,   2 -­‐E   a f   2 8   d aga   styrk  steypu  sem     er að flögnunin var töluvert meiri fyrir þau sýni sem fóru Flögnun fær  að  harðna  við  staðalaðstæður  (20°C  í  28  daga).  Greinilegt Niðurstöður   fyrir  tilraun  2-­‐D   e r   sleppt  þar  sem     í....   frost (tilraun 1-A 2-A)steypu   en þausem   sem byrjuðu að harðna við Í Byggingarreglugerð (2014) kveðið á um að flögnun   14.  Hu112/2012 Mynd   lutfallslegur   9m0  ælingum   der aga   styrkur   steypu   í  ndrésson,   tilraunum  beint 12 -­‐A,   ,    2-­‐E   af  28  d aga  ogstyrk   mistök   rðu   í   þ eim   ( Kristján   A 015). 2 +5°C. Það er jafnframt ljóst að hafi steypa lent í frostakafla á óheppisé ekki meirifær   en a1ð  kg/m eftir 56 frost-þíðu umferðir. Yfirborðsflögnun harðna  við  staðalaðstæður  (20°C  í  28  daga).   legum tímapunkti í hörðnunarferli hennar, þá gefa niðurstöður á byggð á stöðluðu frost-þíðu prófi (CEN/TS 12390-9, 2006) var mæld mældri flögnun í frost-þíðuprófi ekki rétta mynd af gæðum steypunn7, 14, 28, 42 og 56 dögum eftir að prófið hófst sem miðast við 31 daga   ar; styrkrýrnun getur verið meiri heldur en ásættanlegt er.  

Mynd 14. Hlutfallslegur 90 daga styrkur steypu í tilraunum 1-A, .... , 2-E af 28 daga styrk steypu sem fær að harðna við staðalaðstæður (20°C í   28 daga).Mynd  14.  Hlutfallslegur  90  daga  styrkur  steypu  í  tilraunum  1-­‐A,  ....  ,  2-­‐E  af  28  daga  styrk  steypu  sem  

fær að  harðna  við  staðalaðstæður  (20°C  í  28  daga).  

verktækni 2016/22

45


ritrýndar vísindagreinar

Mynd  15.  Yfirboðsflögnun  í  frost-­‐þíðuprófi  viðmiðunarsýna  sem  hörðnuðu  í  28  daga  við  +20°C     (Kristján  Andrésson,  2015).    

Mynd 15. Yfirboðsflögnun í frost-þíðuprófi viðmiðunarsýna sem hörðnuðu í 28 daga við +20°C (Kristján Andrésson, 2015).

Mynd 15.  Yfirboðsflögnun  í  frost-­‐þíðuprófi  viðmiðunarsýna  sem  hörðnuðu  í  28  daga  við  +20°C     (Kristján  Andrésson,  2015).    

Mynd  16.  Yfirboðsflögnun  sýna  úr  tilraun  2-­‐A  sem  voru  fyrst  fryst  24  klst  áður  en  þau  fóru  í  +20°C   anlegt viðmið að til þess að steypa teljist frostþolin þá nægi að hún Lokaorð (Kristján  Andrésson,  2015).   hafi náð 5 MPa þrýstiþoli eða jafnvel minni Rannsóknarverkefnið gekk út á að kanna áhrif frost á nýlagða steypu.   styrk áður en hún frýs. Hafa verður þó í huga að í rannsókninni steypusýni í öllum tilSkilgreindar voru alls 10 tilraunir þar sem steypa var látin harða við Mynd   16.   Yfirboðsflögnun   sýna   úr  tilraun   2-­‐A   sem   voru  fyrst  fryst  24  klst  áður  en  þau  fóru  ífóru  +20°C   raunum í 20°C hita og kjörrakastig innan 3 daga og héldum þeim mislöng(Kristján   tímabil af +5°C og -5°C hitastigsköflum í allt að þrjá sólarhringa Andrésson,   2015).   Mynd 16. Yfirboðsflögnun sýna úr tilraun 2-A sem voru fyrst fryst 24 klst áður en þau fóru í +20°C (Kristján Andrésson, 2015).

eftir að steypa var framleidd. Frostkaflarnir höfðu annað hvort 12 klst eða 24 klst varanda. Hitastig í steypu var mælt, sem og brotstyrkur og yfirborðsflögnun. Niðurstöður brotþolsrannsókna miðast fyrst og fremst við óeinangraða steypusívalninga (∅100mmx200mm), en mælingar á yfirborðsflögnun við sagaðar sneiðar úr teningum (150x150x150 mm). Hitastig var mælt bæði í óeinangruðum sívalningum og í einangruðu plötusýni. Meginniðurstöður rannsóknarinnar voru: Það tók steypusívalningana rúma tvo sólarhring að ná 5MPa þrýstistyrk við +5°C. Í heimildum er gjarnan miðað við að steypa þurfi að hafa náð 5MPa þrýstistyrk til að teljast frostþolin. Steypusívalningar sem hörðnuðu í 48 klst við +5°C og náðu þannig 4,5 MPa styrk áður en þeir fór í frost (12 klst eða 24 klst) urðu fyrir skemmdum og náðu ekki við 28 daga aldur 95% styrk viðmiðunarsteypu. Í reynd var það þannig að allir steypusívalningar sem fóru í -5°C frost hvort heldur strax eða eftir 48 klst náðu ekki 95% styrk af viðmiðunarsteypu við 28 daga aldur. Við 90 daga aldur náðu hins vegar sívalningar sem hörðnuðu við +5°C í 12 tíma eða lengur meiri en 95% þrýstibrotsstyrk 28 daga viðmiðunarsteypu óháð því hvort frostkaflinn varði í 12 tíma eða 24 tíma. Þessi rannsókn styður því við þá kenningu að það virðist nægj-

46

aðstæðum fram að 90 daga aldri. Við íslenskar útiaðstæður eða vetraaðstæður sem eru mismunandi sem og aðbúnaður steyptra eininga getur tekið langan tíma að ná hönnunarstyrk. Steypusívalningar sem hörðnuðu við +5°C í allt að tvo sólarhringa urðu fyrir meiri skemmdum ef þeir voru settir í -5°C frost í 24 klst samanborið við 12 klst. Þetta bendir til þess að eftir 12 klst sé ekki allt laust vatn frosið og því aukist skemmdir ef frostkafli varir lengur. Steypusýni sem fór beint í -5°C frost, hvort heldur í 12 klst eða 24 klst, lágu langt undir 28 daga styrk viðmiðunarsteypu. Þau sýni virðast hafa skemmst varanlega og má samkvæmt þessum tilraunum ætla að séu ónýt. Samanburður á hitastigsmælingum í sívalningum og einangruðu plötusýni sýndi að það tekur mun lengri tími að kæla plötusýnið en berskjaldaðan steypusívalning. Á byggingarstað geta aðstæður verið hagstæðari þar sem steypa er betur varin en sívalningssýnin í þessari rannsókn. Á móti kemur að veðuraðstæður geta verið óhagstæðari en hér, bæði getur verið meira frost (lægra hitastig og lengri varandi) sem og meiri vindkæling. Sýni úr öllum tilraununum stóðust frost-þíðu prófin miðað við kröf ur Byggingarreglugerðar. Mælingar á yfirborðsflögnun sýndu ennfrem-

Mynd 17.  2016/22 Hlutfallsleg  heildarflögnun  miðað  við  viðmiðunarsýni  (tilraun  0-­‐A)  eftir  56  umferðir  í  frost-­‐ verktækni þíðu  prófi.  Gildi  í  sviga  er  tíminn  sem  steypan  harðnaði  við  +5°C  áður  en  hún  fór  í  frost  (Kristján  


Mynd 16.  Yfirboðsflögnun  sýna  úr  tilraun  2-­‐A  sem  voru  fyrst  fryst  24  klst  áður  en  þau  fóru  í  +20°C   (Kristján  Andrésson,  2015).   ritrýndar vísindagreinar

Mynd 17. Hlutfallsleg heildarflögnun miðað við viðmiðunarsýni (tilraun 0-A) eftir 56 umferðir í frost-þíðu prófi. Gildi í sviga er tíminn sem steypan Mynd   7.  Hen lutfallsleg   heildarflögnun   miðað  2015). við  viðmiðunarsýni  (tilraun  0-­‐A)  eftir  56  umferðir  í  frost-­‐ harðnaði við +5°C 1áður hún fór í frost (Kristján Andrésson,

þíðu prófi.  Gildi  í  sviga  er  tíminn  sem  steypan  harðnaði  vegenskaber. ið  +5°C  áLyngby: ður  en   hún  fór  í  frost  (Kristján   Polyteknisk Forlag.

ur að ef steyputeningar fengu að harðna í sólarhring við +5°C áður en Andrésson, 2015).   þeir voru frystir, að þá hafði -5°C frost ekki veruleg áhrif á yfirborðs   Það er ljóst að hafi steypa lent í frostakafla á óheppiflögnun þeirra. legum tímapunkti í hörðnunarferli hennar, þá gefa niðurstöður á mældri flögnun í frost-þíðuprófi ekki rétta mynd af gæðum steypunnar; styrkrýrnun getur verið meiri heldur en ásættanlegt er. Rannsóknin vekur upp nokkrar spurningar sem áhugavert væri að skoða í náinni framtíð. Þannig mæti skoða hvaða áhrif það hefur að vinna með einangraða sívalninga og þannig líkja betur eftir plötu eða vegg á byggingarstað. Einnig væri áhugavert að láta steypuna harðna lengur en hér var gert þannig að tryggt sé að hún hafi náð 6 MPa þegar hún fer í frost og athuga hvaða áhrif það hefur á 28 daga styrk. Þá mætti einnig íhuga að skoða áhrif þess að vinna með lægra hitastig, t.d. -10°C, sem og að lengja frostakaflann. Loks væri áhugavert að skella sýnum aftur í lágt hitastig (t. d. +5°C eða +10°C) eftir frostakafla og mæla hversu lengi steypan er að ná 95% styrk af 28 daga styrk viðmiðunarsteypu. Til að fækka sýnum og minnka vinnu við tilraunir mætti miða mælingar við 24 klst hörðnunarþrep í stað 12 klst eins og var gert í þessari rannsókn. Möguleikarnir eru margir en ljóst að þekking vex eftir því sem meira er rannsakað.

Heimildir Byggingarrelgugerð nr. 112/2012 ásamt áorðnum breytingum. (2014). Mannvirkjastofnun Íslands. CEN/TS 12390-9. (2006). Testing hardened concrete –Part 9: Freeze-thaw resistance – Scaling. Staðlaráð Íslands. European Committe for Standardization. Gottfredsen, F. R., Nielsen, A. (1997). Bygningsmaterialer, grundlæggende

Guðmundur Guðmundsson. (2014). Hitamyndun í steinsteypu. Sótt 13.10.2014. á https://sites.google.com/site/sersteypa/hitamyndun-i-steinsteypu. Hákon Ólafsson. (1977). Vetrarsteypa. Keldnaholt: Rannsóknastofnun byggingariðnaðarins. Helgi Hauksson. ( 1998). Hörðnun kísilryksblandaðrar steinsteypu við mismunandi hitastig. Keldnaholt: Rannsóknastofnun byggingariðnaðarins. ÍST EN 13670. (2009). Execution of concrete structures. Staðlaráð Íslands, European Committe for Standardization. ÍST EN 1992-1-1. (2004). Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings, Staðlaráð Íslands, European Committe for Standardization. Kim, S. G. (2010). Effect of heat generation from cement hydration on mass concrete placement. Graduate theses and Dissertation. Paper 11675. Iowa State University. Kim, K-H., Jeon, S-E., Kim, J-K., Yang, S. (2003). An experimental study on thermal conductivity of concrete. Cement and Concrete Research. 33, 363-371. Kristján Andrésson. (2015). Frostþol ungrar steypu. MS-ritgerð. Umhverfis- og byggingarverkfræðideild. Háskóli Íslands. 91 bls. Ljungkrantz, C., Möller, G., Peterson, N. (1997). Betong-handbok. Stockholm. AB Svensk Byggtjanst. McMillan, F. R. (1966). Steinsteypukver (Dr. Guðmundur Guðmundsson verkfræðingur þýddi). Keldnaholt: Rannsóknastofnun byggingariðnaðarins. (Upphaflega gefið út 1958). Neville, A. M. (2004). Properties of concrete. Malasya. John Wiley & Sons. Piekarczyk, B.L. (2013). The frost resistanse versus air voids parameters of high performance self compacting concrete modified by non-air-entrained admixtures. Construction and building materials. 48, 1209-1220. Rannsóknarstofnum byggingariðnaðarins (1998). Rb-blað Eq.003.3 Vetrarsteypa. Keldnaholt: Rannsóknastofnun byggingariðnaðarins. Yi, S.T., Pae, S. W., Kim, J.K. (2010). Minimum curing time prediction of earlyage concrete to prevent frost damage. Construction and building Materials, 25(3), 1439-1449.

verktækni 2016/22

47


Búðu þig undir spennandi framtíð Ferðin frá hugmynd að farsælu fyrirtæki með skýra framtíðarsýn kallar á öflugan samstarfsaðila.

Kynntu þér þjónustu okkar á arionbanki.is/fyrirtaeki

2015 Nú erum við aftur á barmi nýrrar byltingar. Við erum mjög bjartsýn á framtíðina.

1997

Hugmyndin með EVE Online var að búa til geim-tölvuleik sem margir gætu spilað á sama tíma. Þetta var algjör bylting á þeim tíma.


TÆKNI- OG vísindagreinar

Um gróðurhúsaáhrif og hlýnun jarðar Júlíus Sólnes prófessor emerítus og fv. umhverfisráðherra Fyrirspurnir:solnes@hi.is

Inngangur Um fátt hefur verið meira talað síðustu vikurnar en loftslagsbreytingar og hlýnun andrúmslofts jarðar, og þá ógn er af henni stafar. Hin mikla loftslagsráðstefna í París í desember 2015 vakti okkur svo sannarlega til umhugsunar um þetta hitamál. Það er því ekki úr vegi að fara nokkrum orðum um hvað felst í hugtakinu gróðurhúsaáhrif, og af hverju langflestir fræðimenn, 97% þeirra sem fást við loftslagsvísindi og hafa birt greinar í ritrýndum vísindatímaritum, telja að okkur stafi mikil hætta af væntanlegri hlýnun andrúmslofts jarðar um tvær gráður á þessari öld eða meira, ef ekkert verður gert til að draga úr blæstri koltvíoxíðs út í loftið af manna völdum. Það samkomulag sem náðist á Parísarráðstefnunni, gerir ráð fyrir, að allar þjóðir heims sameinist um að koma í veg fyrir, að hitastig andrúmslofts hækki meira en tvær gráður fyrir lok þessarar aldar, helzt ekki meira en 1,5 gráðu, en mjög óvíst er að það náist. Margir vísindamenn á ráðstefnunni bentu á, að til þess mætti engin losun koltvíoxíðs af manna völdum eiga sér stað eftir 2030–2050 til loka aldarinnar. Margir munu segja, að ekki væri nú amalegt, ef meðalhitastig, a.m.k hér á norðurslóðum, hækkaði um tvær gráður eða svo. Þá er rétt að hafa í huga, að rúmlega fjögurra gráðu lækkun á meðalhitastigi á yfirborði jarðar orsakaði síðustu ísöld, sem lauk fyrir nálega tólf þúsund árum. Hitastigsbreytingin sem olli henni er ekki meiri en u.þ.b. tvöföld sú hækkun meðalhitastigs andrúmslofts, sem talin er munu verða á þessari öld. Það fer því ekki milli mála, að þessi tveggja gráðu aukning mun marka djúp spor og rugla allt ástand á byggðum bólum. Hafa áhrif á sjávarhita, fiskigegnd, landbúnað, jarðrækt, búsetu og margt fleira. Þegar verðum við vör við meiri öfgar í veðri en við eigum að venjast, jöklar hopa örar en áður, og meðalhitastig á yfirborði jarðar virðist hækka stöðugt, þótt með miklum sveiflum sé. Reyndar eru þeir mjög margir, sem telja áhyggjur manna af hlýnun andrúmslofts jarðar vera tóma vitleysu og sérstaklega þá staðhæfingu, að hún sé af manna völdum. Þær veðurfarsbreytingar sem við lifum, ef einhverjar, séu hluti

Mynd 1. Af hverju ættu Íslendingar að hafa áhyggjur af hlýnun andrúmslofts jarðar! (Af forsíðu blaðsins the Economist, febrúar 2008).

af duttlungum náttúrunnar og þeim breytileika, sem hún er undirorpin. Gallup International kannaði skoðun fólks á loftslagsbreytingum í 128 löndum 2007–2008. Spurt var hvort a) viðkomandi vissi eitthvað um loftslagsbreytingar, og b) hann teldi sér stafa hættu af þeim. 29 OECD lönd, Ísland meðal þeirra, voru með í könnuninni. Í öllum þeim löndum töldu menn sig vita eitthvað/mikið um loftslagsbreytingar, 95% Íslendinga í þeim hópi. Í 24 löndum OECD taldi meirihluti manna þær vera ógn. Aðeins í Tékklandi, Danmörku, Eistlandi, Finnlandi og Íslandi (33%) áleit minna en helmingur aðspurðra loftslagsbreytingar vera hættulegar. Íslendingar eru því í hópi þeirra landa, sem hafa litla trú á hlýnun andrúmslofts jarðar með tilheyrandi loftslagsbreytingum af völdum mannlegra athafna. Í Bandaríkjunum, sem margir telja eitt mesta andstöðuríki við allar aðgerðir í loftslagsmálum, höfðu 63% þátttakenda í könnuninni áhyggjur af hnattrænni hlýnun og loftslagsbreytingum hennar vegna. Íslendingar skera sig sem sagt úr hvað þetta efni áhrærir og því ekki vanþörf á, að meira sé fjallað um þessa hættu á opinberum vettvangi. Bandaríski stjarneðlisfræðingurinn Spencer Weart hefur skrifað merka bók um sögu og þróun þekkingar manna á gróðurhúsaáhrifunum.1 Útdrátt úr henni má finna á vefsíðu bandarísku eðlisfræðistofnunarinnar.2 Er meðal annars stuðst við hann í þessum skrifum.

Gróðurhúsaáhrifin Lofthjúpur jarðar, gufuhvolfið, skapar lífvænleg skilyrði á jörðu. Ef hjúpurinn væri ekki til staðar, væri meðalhitastig á jarðaryfirborði -18oC, en vegna hans er yfirborðshitinn að jafnaði um +16oC, misheitt eftir því hvar við erum, eins og allir þekkja. En hvernig verður þessi hiti til? Forfeður vorir brutu heilann um þá gátu fram eftir öldum án þess að finna lausn á henni. Í byrjun nítjándu aldar velti franski stærðfræðingurinn Joseph Fourier þessu fyrir sér. Kveikjan að vangaveltum hans var heliotermometer Horace Benedicts de Saussure frá því um 1760. De Saussure smíðaði trékassa með glugga (þreföldu gleri), sem sólarljós komst inn um. Að innan var kassinn einangraður með svörtum korkplötum. Þannig hitnaði loftið í kassanum og yljaði fjallgöngumönnum, sem notuðu slíka lampa í ölpunum.3 Fourier leit á lofthjúp jarðar sem risastóran heliotermometer, er væri eins og samloka milli yfirborðs jarðar og ímyndaðs þaks, en fyrir ofan það tæki við fimbulkuldi himingeimsins (um 3 gráður Kelvin eða -270oC, sjá mynd 2). Innan samlokunnar finnast alls kyns loftegundir fyrir utan súrefni og köfnunarefni (nitur) svo sem vatnsgufa og kolsýra. Sólargeislar sem berast til jarðar með mjög hárri tíðni, fara auðveldlega gegnum lofthjúpinn án þess að valda teljandi áhrifum. Fourier kallaði þá björtu geislana. Þeir hitta yfirborð jarðar, sem gleypir eitthvað af þeim í sig og hitnar, en mestur hluti þeirra kastast til baka í formi lágtíðnigeisla, er Fourier kallaði myrka geisla. Vatnsgufan á auðvelt með að fanga 1 Weart, Spencer, 2008. The Discovery of Global Warming. 240 bls., Harvard University Press. 2 Weart, Spencer, 2015. The Discovery of Global Warming. Sjá heimasíðu Bandarísku eðlisfræðistofnunarinnar: https://www.aip.org/history/climate/index.htm, skoðuð í janúar 2016. 3 James R. Fleming, 1999. Joseph Fourier, the “greenhouse effect”, and the quest for a universal theory of terrestrial temperatures, Endeavour, 23(2).

verktækni 2016/22

49


TÆKNI- OG vísindagreinar A) Ekkert andrúmsloft Sýnileg sólargeislun

Innrauð jarðgeislun

Við yfirborð jarðar, meðalhitastig um -18oC

B) Andrúmsloft (O2 (21%), N2 (78%), Ar (argon, 0,9%), H2O (vatnsgufa, 0,4%), CO2 (0,04%) svo og ýmsar aðrar gastegundir Ofan þaks, hitastig geimsins um -270oC (- 3o Kelvin)

Við yfirborð jarðar, meðalhitastig um +16 oC Mynd 2. Lofthjúpur Fourier. Nitur eða köfnunarefni er langstærsti hluti andrúmslofts jarðar, eða um 78%. Súrefni er um 21%, og önnur efni, svo sem vatnsgufa og koltvíoxíð, mun minna. myrku geislana, „sjúga” í sig hitaorku þeirra, og endurkasta hluta þeirra aftur til jarðar. Við þetta hlýnar andrúmsloftið og nær meðalhitastiginu +16oC við yfirborð jarðar. Fourier taldi að einnig gætti áhrifa rúmgeisla frá fjarlægari stjörnum, og eins myndi innri hiti jarðar valda einhverri hlýnun gufuhvolfsins. Hann ályktaði þó, að áhrif sólargeislanna væru langmest og sterkust. Joseph Fourier (1768–1830) var með mestu hugsuðum samtíðar sinnar. Hann var afburða stærðfræðingur, eðlisfræðingur, stjórnmálamaður og lögreglustjóri um skeið sem og fyrsti rektor franska tækniháskólans, l‘École polytechnique í París. Þegar hann snéri sér að loftslagsmálum í byrjun nítjándu aldar, hafði hann þróað stærðfræðikenningar sínar um tíðnigreiningu á sveiflukenndum hreyfingum og alls kyns bylgjukenndum tímamerkjum. Fourier greining eða Fourier ummyndun er enn þann dag í dag grundvöllur tíðnigreiningar á öllum slíkum merkjum. Hann birti að lokum niðurstöður sínar um hitabúskap lofthjúpsins í viðamikilli vísindagrein 1824, þar sem hann kallaði hjúpinn risastóran heliotermometer, og setti fram flóknar stærðfræðilíkingar til að skýra mál sitt.4 Hann talar ekki beinlínis um gróðurhúsaáhrif, en líkir áhrifum andrúmsloftsins við það að leggja glerplötu yfir skál, sem er einmitt hugsunin á bak við gróðurhúsið. Kom þessi skýring fram í seinni grein hans um hitastig andrúmslofts jarðar 1827, en sú hefur náð meiri athygli fræðimanna. Sænski veðurfræðingurinn Nils Gustav Ekholm varð líklega fyrstur manna til að kalla þetta gróðurhúsaáhrif, eins og kemur fram í grein hans frá 1901 um fornsögulegar loftslagsbreytingar og hvað hafi valdið þeim.5 Mynd 3 sýnir hitalíkan Fourier í grófum dráttum. Ýmsir fræðimenn á nítjándu öld, svo sem Frakkinn Claude Pouillet, Englendingarnir John Tyndall og Robert Boyle, Bandaríkjamaðurinn Samuel Pierpoint Langley og Svíarnir Svante Arrhenius og Nils Ekholm skrifuðu um gróðurhúsaáhrifin og tóku undir kenningar Fourier um hitakerfi gufuhvolfsins og útskýrðu þær betur. Meðal annars varð mönnum ljóst, að fyrir utan vatnsgufuna í andrúmsloftinu, væru ýmsar fleiri lofttegundir sem hefðu sams konar áhrif, kolsýra eða koltvíoxíð mikilvægust þeirra. Gróðurhúsaloftegundirnar eru annars þessar helztar: Vatnsgufa (H2O), virkni 36–70%, koltvíoxíð (CO2), 9–26%, metan (CH4), 4–9%, ózón (O3), 3–7%. Virknin er miðuð við getu til að fanga lágtíðnigeislana, en hún fer nokkuð eftir tíðnisviði þeirra og er mismunandi eftir lofttegundum. Flestar tveggja frumefna loftegundir og 4 Joseph Fourier, 1824. Remarques générales sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires, Annales de chimie et de physique (Paris), 27, 136–167. 5 Nils Ekholm, 1901. On the variations of the climate of the geological and historical past and their causes. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 27(117), 1–67.

50

verktækni 2016/22

þær, sem hafa a.m.k. þrjár frumeindir eða fleiri, teljast einnig til gróðurhúsaloftegunda. Þannig valda t.d. metan, nituroxíð, ýmis halógenog klórflúorkolefnissambönd svo og ózon gróðurhúsaáhrifum, en aðalloftegundir andrúmslofts, N2 (nitur), O2 (súrefni) og Ar (argon) ekki. Þær ná ekki að fanga myrku geislana. Hinar ýmsu gróðurhúsaloftegundir valda mjög mismunandi áhrifum. Fyrir tilstilli Loftslagsráðs Sameinuðu þjóðanna (IPCC) hefur sú venja skapazt að umbreyta öllum slíkum loftegundum nema vatnsgufu í jafngildi koltvíoxíðs. Aðgerðum annarra gróðurhúsaloftegunda er breytt í áhrif koltvíoxíðs með því að nota hugtakið hnattrænt hlýnunargildi (e. global warming potential eða GWPt) tegrað yfir tímann t. Eitt kíló af metan (CH4) jafngildir þannig 28–36 kg af kolsýru (CO2) yfir 100 ár. Ari Ólafsson, eðlisfræðingur og dósent við Háskóla Íslands, hefur skrifað fræðilega yfirlitsgrein um eðlisfræði gróðurhúsaáhrifanna. Þeim

Sólin Hátíðnigeislar frá sólu (bjartir geislar), komast nær hindrunarlaust gegnum lofthjúpinn

Hluti hátíðnigeisla endurkastast og tvístrast frá smáögnum („aerosol“) lofthjúp jarðar

Lofthjúpur jarðar gufuhvolf JÖRÐIN Jörðin gleypir eitthvað af hátíðnigeislunum og hitnar, en endurkastar að mestu björtu geislunum sem lágtíðni varmageislum

Gróðurhúsalofttegundir ná að gleypa varmageislana, endurkasta þeim og andrúmsloft hitnar

Lágtíðnivarmageislun frá yfirborði jarðar (myrkir geislar)

Mynd 3. Líkan Josephs Fourier af gróðurhúsaáhrifum af völdum vatnsgufu í gufuhvolfinu. sem vilja öðlast dýpri skilning á þessum áhrifum er bent á grein hans frá 2007 í tímaritinu um raunvísindi og stærðfræði.6 Með nútíma vitneskju um tíðniróf sólargeisla, litróf þeirra, ásamt aukinni þekkingu á varmageislun mismunandi efna, er rétt að endurskilgreina gróðurhúsaáhrifin á eftirfarandi hátt. Varmageislar frá sólu (björtu geislarnir) einkennast af yfirborðshita hennar um 6000 gráður Kelvin. Tíðni sólargeislanna er að meginhluta 6 Ari Ólafsson, 2007. Eðlisfræði gróðurhúsaáhrifa. RAUST, Tímarit um raunvísindi og stærðfræði, 4 (1), 27–40.


TÆKNI- OG vísindagreinar innan sýnilega litrófsins, og mestur hluti þeirra fer rakleiðis gegnum lofthjúpinn og hittir fyrir yfirborð jarðar. Um 30% þeirra endurspeglast út í himingeiminn, en jörðin losar sig við 70% þeirra (kólnar) með varmageislun á tíðnisviði djúpt í innrauða litrófinu, en eiginleikar geislanna ráðast af meðalyfirborðshita á jörðu, 289oK (15–16 gráður). Í lofthjúpnum eru sameindir, gróðurhúsalofttegundirnar, sem eru ljósvirkar á innrauða bilinu. Þær drekka dimmu geislana í sig og senda frá sér varmageislun sem er jafndreifð í allar áttir. Hún stefnir jafnt niður til jarðar og út í himingeiminn. Á litrófsbilum með háan ísogsstuðul verður geislun gróðurhúsalofttegunda jafn kröftug og geislun yfirborðs, svo að jörðin kælir sig ekki gegnum þetta litrófsbil. Það eru gróðurhúsahrifin.

Kolsýran kemur til sögunnar Fourier hafði aðallega talað um, að vatnsgufan í andrúmsloftinu hitnaði og endurkastaði myrku geislunum. Þegar líða tók á nítjándu öld, fóru margir vísindamenn að íhuga áhrif annarra gróðurhúsalofttegunda, einkum koltvíoxíðs, sem fræðimenn á 19. öld og langt fram á þá tuttugustu kölluðu kolsýru. Rannsóknir sænska eðlisfræðingsins Svantes Arrhenius (1859–1927) skiptu sköpum í þessu sambandi. Hann birti niðurstöður vinnu sinnar í tímamóta vísindagrein 1896.7 Arrhenius byggði rannsóknir sínar á verkum Fourier og annarra nítjándu aldar fræðimanna, einkum Johns Tyndall8 og Samuels Langley,9 en sá síðarnefndi mældi innrauða (myrka) hitageislun frá koltvíoxíði í andrúmslofti. Þannig gat Arrhenius ályktað, að breytileiki styrks koltvíoxíðs í andrúmslofti myndi hafa veruleg áhrif á hitabúskap jarðar. Með því að nota beztu fáanlegu gögn yfir mælingar á koltvíoxíði í lofti og gefa sér ýmsar forsendur og tilgátur, sýndi hann með útreikningum sínum áhrif þess, að magn kolsýru í lofthjúp jarðar ýmist minnkaði eða ykist. Hann dró þannig fram, að ef ekkert koltvíoxíð fyndist í gufuhvolfinu, myndi hitastig við yfirborð jarðar falla um 21 gráðu. Í slíku andrúmslofti myndaðist mun minni vatnsgufa. Myndi hitastig því lækka um aðrar 10 gráður af þeim sökum og verða um -15 gráður við yfirborð jarðar. Hann leitað einnig svara við orsökum síðustu ísaldar, en þær eru um margt óljósar. Samkvæmt útreikningum hans hefði styrkur koltvíoxíðs í andrúmslofti þurft að minnka í 0,65–0,55 af þáverandi styrk (sem var talinn vera 0,03% af samtímamanni Arrhenius, sænska jarðfræðingnum Arvid Högbom) til þess að lækka meðalhita lofts um 4–5 gráður milli 40. og 50. breiddargráðu, eins og gerðist á síðustu ísöld. Áður hafði John Tyndall komizt að svipaðri niðurstöðu um tilurð ísaldar, þótt ekki fengist skýring á því, hvers vegna magn kolsýru í andrúmslofti minnkaði svona mikið. Þá hafði Högbom birt merka grein um langtímasveiflur í magni kolsýru í andrúmslofti og veðurfarsbreytingar vegna þeirra tveimur árum áður.10 Högbom fann það m.a. út, að losun koltvíoxíðs frá iðnaði og öðrum mannlegum athöfnum á ári hverju, aðallega vegna mikils bruna á kolum, væri orðin jöfn þeirri sem yrði af náttúrulegum orsökum. Árleg viðbót væri að vísu mjög lítil miðað við uppsafnað koltvíoxíð í lofthjúpnum, líklega um einn þúsundasti hluti. Arrhenius ályktaði því, að andrúmsloft jarðar myndi óhjákvæmilega fara hlýnandi af þessum sökum, þótt það tæki langan tíma. Útreikningar hans sýndu m.a., að lofthiti á heimsskautssvæðum myndi hækka um 8–9 gráður á Celsius, ef styrkur koltvíoxíðs í andrúmslofti yrði 2,5 til þrisvar sinnum meira en hann var 1896, og meðalhitastig hækkaði um 5–6 gráður, ef hann tvöfaldaðist. Það myndi hins vegar taka fleiri þúsund ár miðað við þáverandi losun koltvíoxíðs frá iðnaði. Þessi grein Svantes Arrhenius vakti mikla athygli fræðimanna um 7 Arrhenius, Svante, 1896. On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground. Philosophical Magazine and Journal of Science, Series 5, 41 (237–276). 8 Tyndall, John, 1872. Contributions to Molecular Physics in the Domain of Radiant Heat. Philosphical Transactions & Philosophical Magazine, Longmans, Green and Co., London 9 Winkelman, A., 1893. Handbook der Physik (6 bindi). Verlag Eduart Trewendt, Breslau. 10 Högbom, Arvid,1894. Om Sannolikheten För Sekulära Förändringar I Atmosfärens Kolsyrehalt. Svensk kemisk Tidskrift, 6, 169–177.

Mynd 4. Sænski eðlisfræðingurinn Svante August Arrhenius (18591927) vakti einna fyrstur manna athygli á því, að vaxandi styrkur koltvíoxíðs í andrúmslofti myndi valda hlýnun þess. allan heim, og hann varð eftirsóttur fyrirlesari til að útskýra kenningar sínar. Hann fékk svo Nóbelsverðlaunin í efnafræði 1903, en það var reyndar fyrir annars konar rannsóknir. Sagði þó ekki skilið við kolsýruna og gaf út mikla bók11 um rannsóknir sínar á áhrifum koltvíoxíðs í andrúmslofti 1908 sem höfðaði frekar til almennings. Þá hafði kolabrennsla aukist verulega frá 1896, svo að Arrhenius taldi nú, að á nokkur hundruð árum í stað þúsunda áður, myndi andrúmsloft jarðar hlýna mikið. Hann áleit þó ásamt öðrum fræðimönnum þess tíma, að mannkyni stafaði lítil ógn af hugsanlegri hlýnun andrúmslofts. Það myndi líða svo langur tími þar til hún gæti orðið veruleg, og eins voru uppi hugmyndir um, að hafið myndi taka við öllu umframmagni af kolsýru, sem stafaði af manna völdum. Reyndar hafði Högbom þegar bent á, að hafið gæti auðveldlega ráðið við 5/6 hluta af allri viðbót kolsýru.

Nú kom babb í bátinn Þrátt fyrir að kenning Arrhenius nyti almennt stuðnings fræðimanna, töldu þó sumir þeirra margt við hana að athuga. Bent var á, að Arrhenius hefði einfaldað loftslagskerfið um of. Það væri miklu margbrotnara og flóknara en svo, að hægt væri að draga þær ályktanir sem hann hefði gert. Myndi skýjafar ekki breytast verulega, ef loft hlýnaði? Síðan kom rothöggið. Samlandi Arrhenius, eðlisfræðingurinn Knut Ångström, ásamt aðstoðarmanni sínum J. Koch, mældi endurspeglun ljósgeisla í tveimur glerrörum, sem voru annars vegar fyllt með venjulegu lofti og hins vegar blandað með koltvíoxíði.12 Fór tilraunin fram á eldfjallinun Pico del Teide á Teneríf eyju. Þeir komust að þeirri niður11 Arrhenius, Svante, 1907. Das Werden der Welten. Akademisches Verlagsgesellschaft, Leipzig. 12 Ångström, Knut, 1900. Über die Bedeutung des Wasserdampfes und der Kohlensaure bei der Absorption der Erdatmosphäre. Annalen der Physik, Bd 3., 720-732.

verktækni 2016/22

51


TÆKNI- OG vísindagreinar stöðu, að magn kolsýru í rörinu skipti litlu máli fyrir endurkast varmageislanna. Geislaróf13 vatnsgufu og kolsýru, sem þeir töldu vera samfellt, skaraðist það mikið. Heildaráhrif koltvíoxíðs í andrúmslofti, þ.e. geta þess til ísogs og varmageislunar, yrði aldrei meiri en 16% af því sem vatnsgufan fengi áorkað, alveg sama hversu mikið magn af kolsýru fyndist í loftinu. Þar með væru kenningar Svantes Arrhenius um hlýnun andrúmslofts vegna vaxandi styrks koltvíoxíðs í því byggðar á sandi. Bandaríski vísindamaðurinn Frank W. Very komst að svipaðri niðurstöðu með tilraunum sínum sama ár.14 Þetta varð til þess, að vísindamenn misstu allan áhuga á koltvíoxíði í andrúmslofti. Vatnsgufan sæi ein um að halda áfram að ylja okkur. Hugmynd Arrhenius um hlýnun lofts af völdum aukinnar losunar á koltvíoxíði var talin villukenning, og stuðningsmenn hennar játuðu sig sigraða. Arrhenius svaraði að vísu fyrir sig með langri grein,15 þar sem hann gagnrýndi mælinganiðurstöður J. Koch, aðstoðarmanns Ångström, harðlega og reyndi að skýra betur út endurkastsáhrif vatnsgufu og kolsýru á mismunandi tíðnisviðum með flóknum líkingum. En skaðinn var skeður. Svargrein Arrhenius vakti litla athygli, og þeir sem lásu hana skildu hana illa. Þannig liðu margir áratugir án þess, að mikið væri fjallað um loftslagsbreytingar eða hlýnun andrúmslofts. Árið 1931 birtist grein eftir bandaríska eðlisfræðinginn E. O. Hulburt16 um hvernig hitastig lægri hluta andrúmslofts (0–20 km) er háð ísogi og endurspeglunareiginleikum ýmissa lofttegunda, þar sem sólarljós er eini orkugjafinn. Hann beitti mun nákvæmari reikningsaðferðum en nítjándu aldar vísindamennirnir og komst að þeirri niðurstöðu, að kenning Tyndall um að síðasta ísöld hafi stafað af mikilli minnkun kolsýru í andrúmslofti, sem olli hitalækkun um 4–5 gráður, hafi verið rétt. Hann kemst enn fremur að svipaðri niðurstöðu og Arrhenius, að tvö- eða þrefaldist styrkur koltvíoxíðs í andrúmslofti, hækki meðallofthiti um fjórar og sjö gráður Kelvín við sjávarmál. Því miður fór grein Hulburt fram hjá flestum veðurfræðingum og vísindamönnum þess tíma, enda greinarhöfundur lítt þekktur. Nokkrum árum síðar, eða 1938, birti brezki verkfræðingurinn Guy Stewart Callendar grein, þar sem hann dustaði rykið af tilgátu og kenningum Svantes Arrhenius.17 Hann taldi sig geta sýnt fram á, að bæði hitastig og koltvíoxíð í andrúmslofti hafi farið vaxandi síðustu hálfa öld, og koltvíoxíð væri mjög kröftug loftegund til að fanga innrauða geisla. Grein Callendar vakti nokkra athygli, en veðurfræðingar tóku hana lítt trúanlega. Vísindamenn héldu áfram að þræta fyrir eða horfa framhjá kenningunni um koltvíoxíðáhrifin. Það var því enn bið á því, að eitthvað nýtt gerðist í loftslagsmálum. Í úttekt Félags bandarískra verðurfræðinga frá 1951 er sagt, að sú hugmynd að koltvíoxíð í lofthjúpnum gæti haft áhrif á loftslag jarðar hafi aldrei náð miklu fylgi. Vísindamenn hafi orðið afhuga henni, þegar það var upplýst, að vatnsgufan ein gæti séð um að fanga alla langbylgjugeislun, og koltvíoxíð í lofti bætti litlu þar við. Þá var almennt álitið, að jörðin sæi sjálf um að viðhalda jafnvægi í lofthjúpnum, og vísindamenn bentu einnig á, að hafið gæti innbyrt allt umframmagn af gastegundum úr andrúmsloftinu, þar með talið koltvíoxíð. Áfram var þó minnzt á kenningar Arrhenius í flestum kennslubókum, þótt ekki væri til annars en segja frá því, að þær væru rangar.

Kenning Arrhenius rís upp frá dauðum Upp úr 1950 var farið að rannsaka lofthjúp jarðar af miklum móð. Hvatinn að slíkum rannsóknum var þó aðallega hernaðarlegur - banda13 Hugtak úr ljósfræði. Táknar svörun vatnsgufu og kolsýru við myrkum geislum á mismundandi tíðnisviði þeirra. 14 Very, Frank W., 1900. Atmospheric radiation : a research conducted at the Allegheny Observatory and at Providence, R.I., Bulletin / Weather Bureau, U.S. Department of Agriculture ; no. 221, 134 bls. 15 Arrhenius, Svante, 1901a. Ueber die Wärmeabsorption durch Kohlensäure, Annalen der Physik, 4, 690–705 16 Hulburt, E. O., 1931. The Temperature of the Lower Atmosphere of the Earth. Physical Review, 38, 1876–1890 17 Callender, G.S., 1938. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 64 (275), 223–240.

52

verktækni 2016/22

ríski herinn vildi vita hvað yrði um eldflaugar sínar í himinhvolfinu, og litið var á könnun á veðurfari og eiginleikum úthafanna sem þjóðaröryggismál. Meðal annars hófust viðamiklar rannsóknir á ísogi og endurspeglun innrauðra geisla (myrku hitageislarnir) á nýjan leik, nú með miklu meiri þekkingu á eðlisfræði þeirra en nítjándu aldar mennirnir höfðu yfir að ráða, svo að ekki sé talað um tölvuna sem nú var komin til sögunnar. Vísindamenn gerðu sér fljótlega grein fyrir, að tilraun Knuts Ångström, þar sem sólarljósi var hleypt gegnum glerrör með lofti og kolsýru, var mjög ábótavant og túlkun hans á niðurstöðunum röng. Þá kom einnig fram, að aðstoðarmaður hans, J. Koch, hafði ef til vill hagrætt niðurstöðum mælinganna eða oftúlkað þær. Nýjar og nákvæmari mælingar sýndu, að ekki er um að ræða skörun milli vatnsgufu og koltvíoxíðs á breiðu tíðnisviði við ísog innrauðra geisla. Róf þessara loftegunda innihalda þrönga, staka tíðnistrimla, þannig að geislarnir sleppa í gegn á milli þeirra. Koltvíoxíðið getur því drukkið í sig geisla sem sluppu gegnum vatnsgufuna og öfugt. Bandarísku eðlisfræðingarnir Lewis D. Kaplan og Gilbert N. Plass notuðu flókin tölvuforrit til að reikna feril innrauðra geisla gegnum andrúmsloft og endurspeglun þeirra.18 Þeir staðfestu kenningar Arrhenius, um að aukinn styrkur koltvíoxíðs myndi valda meiri gróðurhúsaáhrifum, og Plass reiknaði hitaaukningu upp á 3–4 gráður, ef hann tvöfaldaðist. Hann taldi enn fremur, að líklegt væri að hitastig á yfirborði jarðar myndi hækka um 1,1 gráðu á öld, ef losun koltvíoxíðs af manna völdum héldi áfram óbreytt. Reiknilíkan Plass þótti ansi gróft, og gagnrýnendur bentu strax á, að hann gerði ekki ráð fyrir að hafið myndi smám saman innbyrða umframmagnið. Hann reiknaði nefnilega með, að koltvíoxíðið sem komið væri upp í loftið, héldist þar í þúsundir ára. Lengi tekur sjórinn við er sagt, og það töldu menn svo sannarlega eiga við um koltvíoxíðið. Þess vegna þyrfti ekki að hafa áhyggjur af uppsöfnun þess í andrúmslofti. Bandarísku vísindamennirnir Hans Suess (efnafræðingur) og Roger Revell (haffræðingur) fundu hins vegar út, m.a. með athugun á dreifingu geislavirka kolefnisins C14, að sjórinn myndi eiga í erfiðleikum með að innbyrða koltvíoxíðið, og það gerðist mjög hægt.19 Eins og Revell orðaði það, væri yfirborð sjávar í raun ein efnakássa, sem hefði mjög sérkennilegan dúaeiginleika er sæi um að halda sýrustigi sjávarins stöðugu. Þessi yfirborðskássa gæti í raun ekki innbyrt mikið CO2 – varla einn tíunda af því, sem áður var talið. Sænsku veðurfræðingarnir Bert Bolin og Erik Erikson skýrðu svo dúaeiginleika sjávar betur út og staðfestu niðurstöður Suess og Revelle um getu hafsins til að taka við koltvíoxíði.20 Þeir ályktuðu að þótt sjórinn fangi koltvíoxíð tiltölulega fljótt, muni mest af því gufa aftur upp í loftið áður en hafstraumarnir ná að sökkva því í hinum miklu sökkbrunnum, þar sem heitir og kaldir sjávarstraumar mætast. Einn slíkur er austur af Íslandi. Að lokum mun sjórinn taka við öllu koltvíoxíðinu, en það getur tekið þúsundir ára. Á meðan er það til staðar í andrúmsloftinu og veldur auknum gróðurhúsaáhrifum. Þessar rannsóknaniðurstöður urðu til þess, að fleiri bandarískir vísindamenn vöktu athygli almennings og fjölmiðla á þeirri hættu sem aukin gróðurhúsaáhrif gætu haft í för með sér. Enn var þó langt í land, að vísindamenn tæku almennt undir þessi sjónarmið. Og flestir þeirra fullir efasemda. Þróun kenningarinnar um hlýnun andrúmslofts vegna aukins styrks koltvíoxíðs í lofthjúp jarðar minnir um margt á viðbrögð við landrekskenningunni. Þegar Alfred Wegener setti hana fyrst fram 1908, fékk hún dræmar undirtektir jarðfræðinga og annarra vísindamanna. Flestir þeirra höfnuðu alfarið þeirri hugmynd Wegener, að 18 Kaplan, Lewis D., 1952. On the Pressure Dependence of Radiative Heat Transfer in the Atmosphere. Journal of Meteorology 9, 1-12. Plass, G.N., 1956a. The Carbon Dioxide Theory of Climatic Change. Tellus 8, 140-54 19 Revelle, Roger, & Hans E. Suess, 1957. Carbon Dioxide Exchange between Atmosphere and Ocean and the Question of an Increase of Atmospheric CO2 During the Past Decades. Tellus, 9, 18-27. 20 Bolin, Bert, and Erik Eriksson, 1959. Changes in the Carbon Dioxide Content of the Atmosphere and Sea Due to Fossil Fuel Combustion. Í: The Atmosphere and the Sea in Motion (Bert Bolin Ed.), bls. 130-42. Rockefeller Institute Press, New York.


TÆKNI- OG vísindagreinar heimsálfurnar hefðu einu sinni verið fastar saman í Pangeu, al-landinu, og síðan rekið brott hver frá annarri. Það var ekki fyrr en rúmlega fimmtíu árum síðar, að kenningin um jarðskorpuflekana, sem sigla ofan á linhvolfinu, hafi almennt verið viðurkennd. Má segja að smiðshöggið hafi verið rekið í Kröflueldum 1975–1984, þar sem hún fékkst endanlega staðfest.21

Kenningin um hlýnun andrúmslofts festir rætur Fleiri og fleiri vísindamenn fóru nú að rannsaka gróðurhúsaáhrifin og hugsanlega hnattræna hlýnun af manna völdum. Og smám saman áttuðu veðurfræðingar sig á því, að vegna þess hversu langan tíma það tæki sjóinn að innbyrða koltvíoxíð, hlyti það að safnast fyrir í lofti. Það væri hins vegar nauðsynlegt að mæla styrk og fylgjast með þróun þess. Fyrstu mælingar, sem fóru fram á Norðurlöndunum, gengu hins vegar illa og reyndust marklausar. Það var því ekki fyrr en bandaríski efnafræðingurinn Charles D. Keeling fann leið til þess að mæla styrk koltvíoxíðs í lofti á áreiðanlegan hátt, að eitthvað fór að gerast. Mælinganiðurstöður hans frá stöðvum á Suðurskauti jarðar og á eldfjallinu Mauna Loa á Hawaií sýndu svo að ekki var um villzt, að styrkur koltvíoxíðs í andrúmslofti fór vaxandi.22 Þótt Keeling hafi orðið að loka stöðinni á Suðurskautinu vegna fjárskorts, tókst honum að halda mælingum á Mauna Loa nær óslitið áfram til dauðadags 2005, og er stöðin enn virk (mynd 5). Ferillinn sýnir stöðuga aukningu koltvíoxíðs í andrúmslofti. Á hálfri öld frá því að mælingarnar hófust, hefur hún aukizt úr u.þ.b. 310 ppmv (e. parts per million by volume) í 390 og er nú um 400. Högbom taldi magnið vera 300 ppmv um 1890, eins og áður er komið fram, en mælingar hans voru ekki mjög nákvæmar. Á rúmri öld hefur styrkur koltvíoxíðs í andrúmslofti því aukizt um 30–40%. 390

Koltvíoxíð í andrúmslofti

370 360 350 3

Árssveiflan

340 330 320

-3 Jan

1960

1970

1980

1990

Styrkur koltvíoxíðs í lofti (ppmv)

380

Mælistöð Mauna Loa, Hawaií

Apr

Júl

2000

Okt

Jan

2010

310

Mynd 5. Keeling ferillinn. Hann sýnir styrk koltvíoxíðs í andrúmslofti á fjallinu Mauna Loa á Hawaií frá 1958 til 2008. Mælieiningin er fjöldi koltvíoxíðssameinda í rúmmálseiningu sem inniheldur milljón sameindir lofts (ppmv), (mynd á Wikimedia). Uppgötvun geislavirku kolefnissamsætunnar C14 um 1940 olli straumhvörfum í jarð- og loftslagsvísindum. Með henni var nú hægt að rekja feril kolefnis í lofti, sjó, jarðvegi, bergi og lifandi verum. Vísindamenn með mismunandi rannsóknarmarkmið og bakgrunn fóru að bera saman bækur sínar á sjöunda áratugnum, og fyrstu reiknilíkönin, sem hermdu eftir raunverulegu loftslagi á jörðinni urðu til. Fyrstu niðurstöður þeirra gáfu til kynna, að hitastig andrúmslofts við jörðu myndi hækka um tvær gráður, ef styrkur koltvíoxíðs í lofti tvöfaldaðist.23 21 Júlíus Sólnes og fleiri, 2013. Náttúruvá á Íslandi [Júlíus Sólnes, Freysteinn Sigmundsson og Bjarni Bessason, ritstjórar], bls. 27–29. Háskólaútgáfan & Viðlagatrygging Íslands. 22 Keeling, C. D., 1960. The Concentration and Isotopic Abundances of Carbon Dioxide in the Atmosphere. Tellus, 12, 200–203. 23 Manabe, Syukuro og Richard T. Wetherald, 1967. Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity. Journal of Atmospheric Sciences, 24(3), 241–259.

Fram undir miðjan níunda áratuginn, tókust vísindamenn um allan heim á um hnattræna hlýnun af völdum aukins styrks koltvíoxíðs í andrúmslofti. Sumir töldu mjög ósennilegt, að mannskepnan gæti yfirleitt haft einhver áhrif á loftslag með gerðum sínum. Aðrir sýndu fram á bein tengsl milli hækkandi hitastigs og vaxandi magns kolsýru í lofti. Brezki veðurfræðingurinn John S. Sawyers reyndist þannig nokkuð sannspár, þegar hann spáði því í grein í tímaritinu Nature 1972,24 að meðalhitastig á jörðu myndi hækka um 0,6 gráður fram að lokum aldar, en það hefur að mestu gengið eftir. Bandaríkjamaðurinn Wallace Smith Broecker var sennilega fyrstur manna til að tala um hnattræna hlýnun (e. global warming) í grein um aukinn styrk CO2 í andrúmslofti, er birtist í vísindatímaritinu Science 1975.25 Í greininni leiðir Broecker rök að því, að sú kólnun sem hafi verið ríkjandi frá því um 1940, sé hluti af eðlilegri sveiflu veðurfars samkvæmt mælingum á súrefnissamsætunni 18O (atómþungi 18) í Grænlandsjökli. Á næstu árum og áratugum muni áhrif koltvíoxíðs til hlýnunar lofts verða ríkjandi, og hitastig á fyrsta áratug 21. aldar verða hærra en nokkru sinni síðastliðin þúsund ár. Broecker verður þó væntanlega fyrst og fremst minnzt fyrir framlag sitt til að greina áhrif sjávar og sjávarstrauma á loftslag jarðar. Hann talaði þannig um hnattrænt færiband sjávar, sem lýsir sjávarstraumum heimshafanna og átti frumkvæði að því að koma fyrir sporefnum í sjó til að rekja leiðir straumanna (sjá mynd 10).26 Broecker lagði enn fremur grundvöll að rannsóknum á kolefnishringrás jarðar, sem nánar verður fjallað um síðar í þessari grein (sjá myndir 9a og 9b). Upp úr 1980 fóru svo rannsóknaniðurstöður úr ísborholum að berast, bæði úr Grænlandsjökli og frá Suðurskautslandinu. 1985 náði fransk-rússneskur leiðangur tveggja kílómetra löngum ísborkjarna við Vostok stöðinni á Suðurskautinu, sem spannaði 150 þúsund ár.27 Innihald koltvíoxíðs í loftbólum í kjarnanum sveiflaðist upp og niður í takt við hitastig á hverjum tíma. Þarna voru loftsýni frá miðri síðustu ísöld, sem sýndu helmingi lægri styrk koltvíoxíðs en nú, um 180 ppmv, eitthvað sem John Tyndall hafði talað um 100 árum áður. Tveimur árum síðar hafði Vostok leiðangurinn náð borkjörnum með loftsýnum vel yfir 400 þúsunda ára tímabil, en það spannar fjögur kulda- og hlýskeið (sjá mynd 6). Lægstur varð styrkur koltvíoxíðs í lofti 180 ppmv, en komst aldrei í meira en 294 á hlýskeiðum milli ísaldanna. Í lofti við Vostok stöðina mældist hann hins vegar 350 árið 1987, sem passar vel við Keeling ferilinn (sjá mynd 6).28 Þannig hafði beint samband milli styrks koltvíoxíðs í lofti og meðalhitastigs á jörðu verið staðfest.

Öreindir valda ýmist kólnun eða hlýnun Vísindamenn og almenningur í eldfjallalöndum hafa lengi gert sér grein fyrir því, að í kjölfar mikilla eldgosa breytist veðurfar og loft kólnar. Þannig gætti áhrifa Skaftárelda 1783 um mest allt norðurhvel jarðar, þar sem næsti vetur varð mun kaldari en fólk átti að venjast.29 Eldgosið mikla í Krakatau 1883 í Indónesíu sendi gífurlegt magn af gosefnum upp í loftið, þannig að öskuslæðan dró mjög víða úr birtu sólarljóss. Næstu tveir vetur voru óvenju harðir um allan heim, og víða varð uppskerubrestur. Sumir vísindamenn töldu því, að mikil eldgos á forsögulegum tíma hefðu getað orsakað ísaldirnar.30 Um miðja 20. öld fóru veðurfræðingar og aðrir vísindamenn að gefa 24 Sawyers, John. S., 1972. Man-Made Carbon Dioxide and the Greenhouse Effect. Nature, 239, 23–26. 25 Broecker, Wallace Smith, 1975. Climatic Change: Are We on the Brink of a Pronounced Global Warming? Science, New Series, 189 (4201), 460–463. 26 Broecker, Wallace Smith, 2000. Was a change in thermohaline circulation responsible for the Little Ice Age? Proceedings National Academy of Sciences (PNAS), 97 (4), 1339–1342. 27 Lorius, Claude og fleiri, 1985. A 150,000-Year Climatic Record from Antarctic Ice. Nature, 316, 591-596. 28 Genthon, C. og fleiri, 1987. Vostok Ice Core: Climatic Response to CO2 and Orbital Forcing Changes over the Last Climatic Cycle. Nature, 329, 414-418 29 Þorvaldur Þórðarson, 2013. Skaftáreldar. Í Náttúruvá á Íslandi (ritstj. Júlíus Sólnes, Freysteinn Sigmundsson og Bjarni Bessason), bls. 458–462. 30 Humphreys, W. J., 1913. Volcanic Dust and Other Factors in the Production of Climatic Changes, and Their Possible Relation to Ice Ages. Journal of the Franklin Institute, 176, 131-72.

verktækni 2016/22

53


TÆKNI- OG vísindagreinar

KOLTVÍOXÍÐ Í BORKJÖRNUM ÚR SUÐURSKAUTSÍSNUM (VOSTOK STÖÐIN)

Styrkur CO2 í andrúmslofti (ppmv)

440 420 400

Styrkur CO2 í lofti í júlí 2013

380 360 340 320

1950

Í 650.000 ár fór styrkur CO2 aldrei yfir þessa línu

300 280

Eemian hlýskeið

260 240 220 200 Síðasta ísöld

180 160

450.000

400.000

300.000

250.000

200.000

150.000

100.000

50.000

0

Fjöldi ára fram til 1950 Mynd 6. Styrkur koltvíoxíðs í lofti skv. mælingum á loftinnihaldi ísborkjarna frá Vostok stöðinni á Suðurskautinu. (Mynd Nasa (http://climate. nasa.gov/climate_resources/24/) endurteiknuð, ljósm. Oddur Sigurðsson). betur gaum að áhrifum örsmárra agna, svokallaðra öreinda (e. aerosols), sem berast upp í andrúmsloftið af náttúrlegum völdum (eldgos (brennisteinstvíoxíð: SO2, saltsýra: HCl og aska), sandstormar, rykský og jarðvegsrof) og vegna athafna mannskepnunar (bruni jarðeldsneytis (kol og olía), sót og ryk, mengun frá umferð og margt fleira). Þessar agnir sitja eftir í loftinu, og þegar þær eru nægilega stórar, geta þær tvístrað sólargeislunum (björtu geislunum), dregið úr birtu (mistur), og sólsetur og sólarupprás verða rauðleit. Þannig dregur úr gróðurhúsaáhrifum vegna þess, að færri bjartir geislar komast til jarðar (sjá mynd 3), og það getur valdið staðbundinni kólnun. Vatnsdropar og ískristallar í lofti hafa sömu áhrif. Í háloftunum, í meira en 100 km hæð, er þrýstingur minni og einfaldari efnissameindir ná að tvístra sólargeislunum á bláa tíðnisviðinu (um 640 TeraHerz). Þess vegna er himininn blár. Loftþrýstingur hefur nefnilega mikil áhrif á ísog og geislun gróðurhúsaloftegunda.31 Stór eldgos hafa gríðarleg áhrif á andrúmsloftið. Mikið magn brennisteinstvíoxíðs og saltsýrusameinda ásamt ösku berst upp í háloftin (heiðhvolfið). Saltsýrueindirnar þéttast fljótt með vatnsgufu og þeim rignir niður úr gosmekkinum. Brennisteinstvíoxíðið hvarfast hins vegar við gufuna og verður að sýrueindum. Þær þéttast og hlaðast í klösum utan á rykagnir í loftinu. Þannig skapast stórar öreindir sem eru mjög duglegar við að tvístra björtu geislunum og hafa þannig kólnun í för með sér. Bruni jarðeldsneytis í orkuverum veldur einnig mikill brennisteinsmengun, aðallega í veðrahvolfinu (0–10 km). Brennisteinstvíoxíð frá verksmiðjum og orkuverum umbreytist hins vegar fljótt í súlfat- eða sýruagnir, er mynda þær öreindir sem eru hvað virkastar við að tvístra sólargeislunum. Líftími slíkra öreinda er örfáar vikur í veðrahvolfinu, en þeim rignir oft niður sem súru regni. Í heiðhvolfinu endast þær mun lengur eða í nokkur ár, og þess vegna urðu veturnir eftir mikil eldgos svo harðir. Koltvíoxíð hefur hins vegar margfalt lengri líftíma í andrúmslofti og endurnýjast stöðugt með kolefnishringrásinni (sjá mynd 9b). Áhrifa þess gætir því miklu lengur. Sótagnir geta ýmist valdið kólnun eða hlýnun, allt eftir því hvort þær 31 Ari Ólafsson, 2007. Eðlisfræði gróðurhúsaáhrifa. Tímarit um raunvísindi og stærðfræði, 4 (1), 27–40.

54

verktækni 2016/22

eru loftbornar eða mynda sótslikju á yfirborði jarðar. Í lofti sjúga þær sólargeislana í sig og hitna, loft hitnar, en draga annars úr gróðurhúsaáhrifum, þannig að yfirborð jarðar kólnar. Þar sem mikið er brennt af kolum og viði í ófullkomnum brennsluofnum eða við opin eld, verður sótmengun í lofti mikil. Í sumum sveitahéruðum Indlands er talið, að aðeins helmingur áhrifa sólargeislanna nýtist til hlýnunar vegna brúnna sótskýa.32 Þegar sótslikja hylur jörð, sérstaklega ísbreiður á heimskautssvæðum, lækkar endurkastsstuðull sólargeisla sem verður til þess að yfirborð hitnar meir en ella.33

Tölvuöldin heldur innreið sína Þegar vísindamenn fóru að beina sjónum sínum að öreindum í lofti upp úr miðri síðustu öld, voru hugmyndir þeirra um áhrif loftmengunar og öreinda í lofti þokukenndar og lítið um samræmdar vísindalegar aðgerðir og rannsóknir. Öllum var ljóst, að loftmengun fór sívaxandi og áhrif hennar á andrúmsloft margvísleg. Sumir fræðimenn töldu, að mengunin myndi valda hlýnun lofts en aðrir kólnun þess. Þeir voru til sem álitu, að kólnun andrúmslofts af völdum öreinda myndi upphefja hlýnun vegna koltvíoxíðsins, svo að ekki þyrfti að hafa neinar áhyggjur af loftslaginu. Náttúran sjálf myndi sjá um að viðhalda eðlilegu jafnvægi. Írski eðlisfræðingurinn Sean Twomey sýndi fram á með rannsóknum sínum við Arizona háskólann, að endurspeglun sólargeisla frá skýjum væri aðallega háð gufumyndandi kjörnum (e. cloud condensation nuclei) sem gætu skapazt með öreindum í lofti. Fyrir þunn ský myndi fjölgun öreinda auka tvístrun sólargeisla og þannig valda kólnun, en í þykkum skýjum valda öfugum áhrifum með miklu ísogi sólarorku og hlýnun lofts.34 Það var því ljóst, að vísindamönnum var mikill vandi á höndum að túlka öll þessi áhrif rétt. Öll reiknilíkön um hlýnun af völdum aukins koltvíoxíðs yrðu að taka fullt tillit til öreinda í lofti. Án 32 Ramanathan, V. og fleiri, 2005. Atmospheric brown clouds: Impacts on South Asian climate and hydrological cycle. Proceedings of the National Academy of Sciences, 102 (15), 5326–5333. 33 Ramanathan, V. og fleiri, 2008. Útdráttur skýrslu: Atmospheric Brown Clouds: Regional Assessment Report with Focus on Asia. United Nations Environment Programme. 34 Twomey, 1977a. The Influence of Pollution on the Shortwave Albedo of Clouds. Journal of Atmospheric Sciences, 34, 1149–52.


TÆKNI- OG vísindagreinar þeirra væri niðurstaðan einfaldlega röng. Smám saman urðu vísindamenn þó sammála um, að kólnun andrúmslofts vegna öreinda, einkum þeirra sem brennisteinstvíoxíð frá mengandi orkurverum og iðnaði skapar, væri mun minni en hlýnun af völdum koltvíoxíðs. Reyndar sýna nýjustu rannsóknir,35 að heildaráhrif (kólnun) eða neikvæð geislunarþvingun (e. radiative forcing) öreinda af manna völdum (um -0,35 W/m2 á yfirborði jarðar) er minni heldur en jákvæð þvingun annarra gróðurhúsalofttegunda en koltvíoxíðs (um 1 W/m2), sem maðurinn losar.36 Mikil brennisteinstvíoxíðmengun í lofti getur vissulega valdið tímabundinni kólnun, eins og gerist í miklum eldgosum, en þau áhrif dvína hratt, og kolsýran heldur sínu striki. Upp úr 1970 mynduðust samstarfshópar vísindamanna af ýmsum toga um allan heim, er hófu að reikna áhrif gróðurhúsaloftegunda, öreinda og loftmengunar svo og sjávar í miklum tölvureiknilíkönum. Reiknilíkön fyrir loftslagsbreytingar og hlýnun lofts urðu æ viðameiri og flóknari, þar sem reynt var að taka tillit til allra hugsanlegra þátta, sem kynnu að hafa áhrif á hlýnunarferilinn. James Edward Hansen, loftslagsfræðingur og forstöðumaður Goddard geimvísindastofnunnar NASA í New York, leiddi stóran hóp vísindamann er höfðu þróað mjög öflugt reiknilíkan fyrir loftslagsbreytingar vegna aukins koltvíoxíðs um 1980. Þeir reiknuðu með kólnun af völdum allra eldgosa á seinni tímum ásamt mengun af manna völdum og einnig með breytileika sólar. Þannig tókst þeim að fá allgott samræmi milli reiknaðs meðalhita og þess sem hann varð í raun.37 Vísindamenn við Hadley rannsóknarmiðstöðina fyrir loftslagsspár í Stóra Bretlandi notuðu reiknilíkan sem tók tillit til koltvíoxíðs í lofti og samspils lofts og sjávar. Þeir reiknuðu hitaferla frá árinu 1860, ýmist með eða án áhrifa öreinda, og báru saman við hitamælingar. Þegar öreindirnar voru með, fékkst miklu betra við mæld gildi en ella.38 Þessi niðurstaða vakti mikla athygli fræðimanna á þeim tíma. Fleiri og fleiri vísindamenn, bæði loftslagsfræðingar, félagsfræðingar og hagfræðingar, fóru nú að velta fyrir sér alvarlegum afleiðingum hækkandi hitastigs á jörðu. Áhyggjur þeirra náðu eyrum stjórnmálamanna víða um heim. James E. Hansen forstöðumaður Goddard stofnunarinnar kom fyrir fulltrúadeild bandaríska þingsins 1988 til þess að gera þingmönnum grein fyrir þeirri ógn sem stafaði af hlýnun andrúmslofts jarðar. Skömmu áður hafði hann ásamt samstarfsmönnum sínum birt grein um fyrstu loftslagsspár sínar á grundvelli nýrra útreikninga með mun fullkomnara reiknilíkani en áður hafði þekkzt. Var nú gert ráð fyrir mismunandi sviðsmyndum fyrir vaxandi, minnkandi eða óbreytta losun koltvíoxíðs af manna völdum og þannig hægt að reikna breytingar á meðalhitastigi við yfirborð jarðar. Hansen og félagar komust að þeirri niðurstöðu, að hlýnun andrúmslofts jarðar vegna mannlegra athafna væri óhjákvæmileg á næstu áratugum, ef ekkert yrði gert til að draga úr losun koltvíoxíðs.39

Loftslagsráð Sameinuðu Þjóðanna, IPCC Loftslagsráð Sameinuðu þjóðanna (IPCC: International Panel of Climate Change) var stofnað 1988 af Alþjóðlegu Veðurstofnuninni (WMO) og Umhverfisstofnun Sameinuðu þjóðanna (UNEP). Það hlaut formlega viðurkenningu Allsherjarþings Sameinuðu þjóðanna með samþykkt 43/53, 6. des. 1988. Sænski veðurfræðingurinn Bert Bolin, sem hafði lagt svo mikið til málanna um samspil lofts og sjávar, var kjörinn fyrsti formaður ráðsins. Undir forystu hans tók ráðið til óspilltra málanna og lagði fram fyrstu skýrslu sína um loftslagsmál á annarri loftslagsráð35 Myhre, Gunnar og fl., 2013. Atmospheric Chemistry and Physics, 13, 1853–1877. 36 Butler, J.H. & S.A. Montzka, 2013. The NOAA Annual Greenhouse Gas Index (AGGI). NOAA/ESRL Global Monitoring Division. (http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ aggi/aggi.html, sótt í marz 2016). 37 Hansen, James E. og fleiri, 1981. Climate Impact of Increasing Atmospheric Carbon Dioxide. Science, 213, 957–66. 38 Mitchell, John F. B. og fleiri, 1995. Climate Response to Increasing Levels of Greenhouse Gases and Sulphate Aerosols. Nature, 376, 501-504. 39 Hansen, James E. og fleiri, 1988. Global climate changes as forecast by Goddard Institute for Space Studies three-dimensional model. Journal of Geophysical Research, 93, 9341–9364.

Mynd 7. Loftslagsfræðingurinn og umhverfisverndarsinninn James Edward Hansen handtekinn fyrir framan Hvíta húsið 2011 fyrir að mótmæla lagningu Keystone olíuleiðslunnar frá Kanada til Bandaríkjanna. (tarsandsaction, Wikimedia). stefnu Sameinuðu þjóðanna í Genf 1990. Þá ráðstefnu sóttu um 700 fremstu vísindamenn heims á sviði veðurfars- og loftslagsvísinda sem höfðu tekið þátt í semja skýrsluna eða lagt til efni í hana. Í fyrsta sinn birtist mikil samstaða þeirra um óhjákvæmilega hækkun hitastigs á jörðu vegna aukins styrks koltvíoxíðs í andrúmslofti, ef ekkert yrði að gert. Greinarhöfundur sótti ráðherrafund ráðstefnunnar í kjölfar vísindahluta hennar sem fyrsti umhverfisráðherra landsins. Þar átti hann meðal annars langt samtal við formanninn Bert Bolin um stöðu Íslands í þessu samhengi. Var þá meðal annars rætt um áhrif mikilla eldgosa á loftslag og kólnunaráhrif vegna brennisteinstvíoxíðs (SO2) sem berst með gosmekkinum. Brennisteinsmengun frá Íslandi myndi halda aftur af gróðurhúsaáhrifum, en ekki ná til meginlands Evrópu sem súrt regn að mati Bolin. Eftir að Loftslagssamningur Sameinuðu þjóðanna (UNFCCC) var samþykktur á Río ráðstefnunni 1992, hefur Loftslagsráðið tekið saman stöðuskýrslur fyrir samningsaðila með reglulegu millibili. Þess ber að geta, að ráðið stendur ekki fyrir neinum loftslagsrannsóknum eða mælingum á eigin vegum. Skýrslur þess byggjast á rannsóknum og vísindagreinum loftslagsvísindamanna um allan heim. Hundruð þeirra ásamt öðrum sérfræðingum leggja sjálfviljugir til efni til ráðsins og taka þátt í að skrifa og fara yfir skýrslur án endurgjalds. Þær eru síðan yfirfarnar af fulltrúum ríkisstjórna landa, sem hafa staðfest loftslagssáttmálann, áður en þær eru birtar. Þannig hefur Loftslagsráð Sameinuðu þjóðanna öðlazt alþjóðlega viðurkennt áhrifavald og myndugleika gagnvart loftslagsmálum. Skýrslur ráðsins sýna í raun sameiginlegt sjónarmið helztu loftslagsvísindamanna heims og eru um leið sameiginlegt álit allra ríkisstjórna fyrir hönd þátttökulandanna. Loftslagsráðið hlaut friðar-

verktækni 2016/22

55


TÆKNI- OG vísindagreinar verðlaun Nóbels ásamt fyrrum varaforseta Bandaríkjanna Al Gore árið 2007. Fimmta stöðuskýrsla ráðsins kom út 2014. Í yfirliti hennar eru mörg álitamál afgreidd á afgerandi hátt. Í fyrsta lagi: Áhrif manna á loftslagskerfið eru greinileg, og losun gróðurhúsalofttegunda af manna völdum hefur í seinni tíð aldrei verið meiri. Loftslagsbreytingar á seinni tímum hafa haft víðtæk áhrif á menn og náttúru. Í öðru lagi: Hlýnun andrúmslofts er ótvíræð, og miklar loftslagsbreytingar sem hafa átt sér stað síðan 1950 eru fordæmalausar, þótt litið sé yfir áratugi, jafnvel árþúsundir. Andrúmsloft og höf hafa hitnað, magn snævar og íss minnkað og sjávaryfirborð hækkað. Í þriðja lagi: Losun gróðurhúsalofttegunda hefur aukizt verulega frá því fyrir iðnbyltingu á átjándu öld, aðallega vegna fólksfjölgunar og hagvaxtar, og styrkur þeirra í andrúmslofti hefur aldrei verið meiri. Meira koltvíoxíð, metan og nituroxíð finnst í lofti en fordæmi eru fyrir síðastliðin 800 þúsund ár. Áhrif þessara lofttegunda greinast alls staðar í loftslagskerfinu. Þau eru mjög líklega aðalorsök þeirrar hlýnunar, sem orðið hefur frá miðri síðustu öld. Í fjórða lagi: Uppsafnað koltvíoxíð í andrúmslofti ræður mestu um hlýnun við yfirborð jarðar, þegar dregur að lokum 21. aldar og á næstu öld. Spár um frekari losun gróðurhúsalofttegunda eru mjög breytilegar. Þær eru bæði háðar félagslegri og efnahagslegri þróun og stefnumörkun í loftslagsmálum. Skýrslan var ítarlega rædd á ráðstefnunni í París 2015, og var hún undirstaða þeirra ályktana, sem þar voru samþykktar.

Kolefnisbúskapur jarðar Vísindamenn veltu lengi fyrir sér hvernig kolefnisbúskap jarðar væri háttað. Menn gerðu sér grein fyrir, að mikið magn koltvíoxíðs bærist upp í andrúmsloftið frá rotnandi lífverum og gróðri, bæði á landi og í sjó. Þá myndu plöntur og gróandi nota mikið magn af kolsýru úr lofti með ljóstillífun. Þarna væri því um að ræða mikla hringrás kolefnis milli jarðar og lofts, og einhvers konar jafnvægi hlyti að ríkja í þessu tilliti. Í þessu samhengi skiptir og miklu máli hversu langan aldur koltvíoxíðsameindirnar eiga í andrúmsloftinu. Baldur Elíasson eðlisfræðingur, sem starfaði lengi hjá sænsk-svissneska fyrirtækinu ABB (Asea-Brown Boveri) í Sviss, stundaði miklar rannsóknir á loftslagsmálum og kolefnisbúskap jarðar samhliða störfum sínum hjá fyrirtækinu. Í fyrirlestri sem hann hélt á Íslandi 1999, kynnti hann einfaldaða mynd af kolefnishringrásinni, þar sem koltvíoxíð hefur verið umreiknað í hreint kolefni.40 Kerfi Baldurs byggist á því, að á hverju ári sendi jörðin frá sér koltvíoxíð upp í andrúmsloftið af náttúrulegum orsökum, sem samsvarar 140 gígatonnum af hreinu kolefni (sjá mynd 9a). Þar af koma 75 Gt frá landi (gróður og jarðvegur), en 65 Gt úr hafinu (uppgufun og rotnun). Jörðin tekur síðan við nokkurn veginn sama magni með ljóstillífun plantna og ísogi jarðvegs. Og hafið gleypir svipað magn og það sendir frá sér. Fram að iðnbyltingunni á 18. öld ríkti nánast fullkomið jafnvægi í kolefnishringrásinni milli jarðar og lofts. Stóra sveiflan á hringrásinni, sem kemur fram á Vostok ferlinum (sjá mynd 6), breytir engu þar um, en hún stafar aðallega af breytingum á öxulhalla jarðar í svokölluðum Milankovitch lotum.41 Með iðnbyltingunni byrjar maðurinn að trufla þessa hringrás með mikilli losun koltvíoxíðs frá iðnaði, samgöngum og orkuverum, og nemur hún nú 7–8 Gt á ári. Baldur gerir ráð fyrir, að náttúrulega hringrásin geti bætt hluta af þessari losun við sig, 4–5 Gt, og því safnist rúmlega 3 Gt, þrír milljarðar tonna, á ári fyrir í andrúmsloftinu, eins og Keeling ferillinn sýnir (sjá mynd 5).

Kolefnislíkan IPCC Kolefnisbúskapur jarðar, eins og Baldur setur hann fram, er mjög einfölduð mynd af kolefnishringrásinni og byggist á ófullkomnum upplýsingum þess tíma. Eitt af stóru verkefnum Loftslagsráðs Sameinuðu þjóðanna hefur verið að greina kolefnishringrásina betur og áætla 40 Baldur Elíasson, 1994. Emissions and the global environment. Statistics and Scenarios. ABB Report, ABB Environmental Affairs, November 1994, 44 bls. 41 http://www.encyclopedia.com/doc/1G2-2830905919.html (skoðuð í janúar 2016)

56

verktækni 2016/22

Mynd 8. Sænski veðurfræðingurinn Bert Rickard Johannes Bolin (1925–2007). Einn af frumkvöðlum rannsókna á loftslagsbreytingum og hlýnunaráhrifum af völdum kolsýru í lofti. Ljósmynd KVA. magn koltvíoxíðs í henni. Vinnuhópur 1 hjá ráðinu sér um þetta verkefni, og hefur hópurinn einnig skoðað náttúrlegar hringrásir annarra höfuðefna andrúmslofts. Í kafla 6.1 í 5. Stöðuskýrslu IPCC frá 2013/2014 (auðvelt er að nálgast allar skýrslur ráðsins á heimasíðu þess, http:// www.ipcc.ch/) er fjallað um kolefnishringrásina.42 Þar er gerð grein fyrir öllum uppsprettum koltvíoxíðs á jörðu svo og óvirkum forðabúrum þess, og hvernig samspili lands, sævar og lofthjúps er háttað. Mynd 6.1 í skýrslunni sýnir kolefnishringrásina. Hún er birt hér í íslenzkri útgáfu með góðfúslegu leyfi Vinnuhóps 1. Hefur myndin frá 2013 verið leiðrétt af vinnuhópnun (mynd 9b) og því ekki birzt áður. Eins og á mynd Baldurs, er koltvíoxíð umreiknað í magn hreins kolefnis, C. Tölurnar gefa til kynna kolefnismagn í forðabúrum jarðar (t.d. olíu- og kolabirgðir í jörðu) í PgC (1 petagram (1015 g) af kolefni samsvarar einum milljarði tonna eða einu gígatonni Gt) og árlega skiptistrauma kolefnis í PgC/ári. Svartar tölur og örvar tákna magn í forðabúrum og árlega strauma kolefnis fyrir iðnbyltingu, um 1750. Svartir straumar sýna því hina náttúrulegu hringrás kolefnis. Rauðar örvar og tölur tákna árlega strauma af manna völdum sem meðaltal áranna 2000–2009. Þeir sýna þannig þá truflun sem hefur orðið á kolefnishringrásinni vegna mannlegra athafna frá 1750 til 2011. Þessir straumar (rauðar örvar) eru: Losun koltvíoxíðs, CO2, vegna jarðeldsneytis og sementsframleiðslu (kafli 6.3.1 í skýrslu WG1), vegna breytinga á landi af völdum breyttrar notkunar (kafli 6.3.2), vegna meðalaukningar á CO2 í andrúmslofti, einnig kallað „vaxtarhraði CO2“ (kafli 6.3). Gleypni CO2 af sjó og vistkerfum á landi, oft kölluð kolefnissökkbrunnur, er sýnd með rauðu örvunum fyrir verga land- og sjávarstrauma. 42 WG1, 2013. The Climate Change 2013, The Physical Science Basis, Chapter 6. bls. 456–570.


TÆKNI- OG vísindagreinar

Sjávarstraumar og hafíssbráðnun Mælingar á hita sjávar sýna, að varmainnihald hans hefur aukizt verulega á síðustu 30 árum, sem rennir stoðum undir niðurstöður reiknilíkananna. Um 64% þeirra breytinga, sem hafa orðið á varmaorku jarðar, hafa átt sér stað í efri hluta sjávar (0-700 m). Bráðnun íss (hafís á norðurslóðum, ísalög og jöklar) hefur valdið 3% af heildarbreytingunni og hlýnun landmassans öðrum 3%. Hlýnun andrúmsloft á svo 1% hlutdeild í orkubreytingunni. Það er nú talið fullvíst, að hitaorka jarðarinnar hafi vaxið verulega á árunum 1971 til 2010, eða um 274 ZJ (1 ZettaJoule = 1021Joule = 2,78x108 TWh).43 Hér heima hafa heyrzt raddir sem gagnrýna loftslagsreikningana fyrir þær sakir, að ekki hafi verið reiknað með áhrifum hafíss í norðurhöfum. Þetta virðist byggt á misskilningi skv. upplýsingum frá Cecilíu Bitz, prófessor í loftslagsfræðum við Háskólann í Washingtonríki. Hún bendir á, að meira en 90% af þeim reiknilíkönum, sem Loftslagsráðið 43 WG1, 2013. The Climate Change 2013, The Physical Science Basis, 3. kafli, bls. 255–315.

Umreiknað í magn hreins kolefnis C (Gtonn/ári)

7-8 Maður

4-5

Ljóstillífun plantna og upptaka í yfirborðsjarðvegi

75

65

65 HAFIÐ

ΔC=3 Gt/ári

140

75 Öndun frá plöntum og jarðvegi/rotnun

140

HAFIÐ

Rauðar tölur í forðabúrum tákna samanlagðar breytingar á kolefnisbúskapnum af manna völdum yfir iðnaðartímabilið 1750–2011 (2. dálkur í töflu 6.1. í skýrslunni). Samkvæmt viðtekinni reglu táknar pósitíf samanlögð breyting, að forðabúr hefur bætt við sig kolefni síðan 1750. Heildarbreyting á kolefnisforða af manna völdum á landi er summa þess kolefnis sem hefur tapazt vegna breyttrar landnotkunar og þess sem hefur bætzt við síðan 1750 í öðrum vistkerfum á landi (tafla 6.1). Breytingar á vergum landstraumum (rauðar örvar fyrir heildartillífun plantna, heildarútöndun og bruna) hafa verið áætlaðar eftir niðurstöðum reiknilíkana sem eru hluti af CMIP5 verkefninu (e. Climate Modelling Intercomparison Project, Phase 5, kafli 6.4 í skýrslu WG1). Kolefnistraumar frá eldgosum, bergrofi (hvörfun silikata og karbónata leiðir til smávegis gleypni CO2), framburður kolefnis úr jarðvegi sem berst út í ár, greftrun kolefnis í náttúrulegum vötnum og vatnslónum og framburður kolefnis í ám til sjávar eru allir taldir vera náttúrulegir og því óbreyttir tímabilið 1750–2011. Birgðahald kolefnis í andrúmslofti er reiknað með því að nota umbreytingarstuðulinn 2,12 PgC til að fá eininguna ppmv (e. parts per million by volume). Þannig fæst lokaniðurstaðan, að árleg meðalaukning kolefnis í andrúmslofti frá 1750–2011 nemur 4 GtC. Það er ívið meira heldur en Baldur Elíasson setti fram í grein sinni 1994, en ekki svo langt frá mati hans sem var rúmlega 3 GtC. Það er þessi árlega viðbót sem kemur fram á Keelingferlinum (mynd 3) og hefur hækkað styrk koltvíoxíðs í andrúmslofti úr u.þ.b. 280 ppmv fyrir iðnbyltingu í rétt tæplega 400 ppmv 2015. En hvað verður svo um uppsafnað koltvíoxíð í andrúmsloftinu? Þessari spurningu er svarað í kafla 6.4 í skýrslu vinnuhópsins. Fyrst breiðist það hratt um loftið og deilir sér síðan milli þess, grunnsjávar og gróðurs. Í kjölfarið heldur kolefni áfram að flytjast milli mismunandi forðabúra í kolefnishringrásinni, svo sem í jarðvegi, á djúpsævi og í bergi, og gerist það yfirleitt mjög hægt. Allt eftir því hversu mikið koltvíoxíð berst upp í loftið, verða milli 15 og 40% eftir í andrúmsloftinu í allt að 2000 ár, en þá næst nýtt jafnvægi milli andrúmslofts, lífríkis á land og hafs. Ferli, sem endurdreifa kolefni milli jarðfræðilegra forðabúra, geta varað allt frá tugum til hundraða þúsunda ára, jafnvel lengur. Það má því vera ljóst, að aukinn styrkur koltvíoxíðs í lofti, og þær loftslagsbreytingar sem tengjast núverandi losun af manna völdum, munu vera viðvarandi langt inn í framtíðina. Það skal enn og aftur ítrekað, að Loftslagsráð Sameinuðu þjóðanna stendur ekki fyrir neinum sjálfstæðum rannsóknum, eða skrifar skýrslur sínar á eigin forsendum. Stöðuskýrslurnar byggjast einvörðungu á birtum, ritrýndum vísindagreinum, sem vinnuhópar ráðsins hafa farið yfir og síðan fengið höfunda þeirra til að leggja til sem efni í þær. Skýrslur IPCC byggjast því á samvinnu fleiri hundruð vísindamanna um allan heim.

Náttúra

Mynd 9a. Alheimshringrás koltvíoxíðs skv. rannsóknum Baldurs Elíassonar eðlisfræðings. Um þrjú gigatonn af kolefni í formi koltvíoxíðs hlaðast upp í andrúmslofti á hverju ári af manna völdum. og vinnuhópur 1 hafa skoðað (CMIP5 verkefnið), taka tillit til áhrifa hafíss.44 Á ráðstefnu loftslags- og veðurfræðinga á Svalbarða 2008, hélt Cecilia erindi, þar sem hún lýsir meira en tug reiknilíkana, þar sem hafís er meðal þeirra áhrifaþátta er þau byggjast á.45 Björn Erlingsson, loftslagsfræðingur hjá Veðurstofu Íslands, hefur rannsakað áhrif hafíss og mikla þynningu hans undanfarna áratugi. Hann telur að ísbráðnunin verði ekki skýrð með gróðurhúsaáhrifunum einum saman, og núverandi líkön nái ekki að skýra á fullnægjandi hátt hvað veldur þessari miklu eyðingu á hafísbreiðunni.46 Það er því ennþá verk fyrir höndum að fá þennan þátt rétt metinn í reiknilíkönunum. Hópur vísindamanna undir forystu loftslagsfræðingsins James Edwards Hansen birti nýverið (í marz 2016) niðurstöður rannsókna sinna á ísbráðnum í norður og suðurhöfum og fleiri áhrifaþáttum loftslagsbreytinga.47 Þær taka meðal annars mið af þeim breytingum sem urðu á veðurfari og hafstraumum og hækkun yfirborðs sjávar á Eemian hlýskeiðinu fyrir rúmlega 120 þúsund árum, en þá var meðallofthiti á jörðu tæplega einni gráðu meiri en nú (styrkur koltvíoxíðs mestur tæplega 290 ppmv, sjá mynd 6). Samkvæmt athugunum á fjöruborði víða um heim hækkaði sjávarmál á Eemian skeiðinu 6–9 metra af völdum ísbráðnunar, og ummerki finnast um mikla storma og öfgakennt veðurfar. Undir lok Eemian hægði mjög á Atlantshafshringrásinni (e. Atlantic Meridional Ocean Circulation, AMOC, sjá mynd 10), og stöðvaðist hún að lokum. Þá hófst Weichsel kuldaskeiðið og þar með talin síðasta ísöld. Þar sem Golfstraumurinn er hluti af hringrásinni, gefur það vísbendingu um hverju við getum búizt við.48 44 Bitz, Cecilia, 2016. Tölvupóstssamskipti. 45 http://www.atmos.washington.edu/~bitz/Bitz_draftchapter.pdf (skoðuð í janúar 2016) 46 Björn Erlingsson, 2016. Tölvupóstsamskipti. 47 Hansen, James et al., 2016. Ice melt, sea level rise and superstorms: evidence from o paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2 C global warming could be dangerous. Atmospheric Chemistry and Physics, 16, 3761–3812. 48 Sama heimild.

verktækni 2016/22

57


0,7

80 = 60 + 20

78,4 = 60,7 + 17,7

Haf - loft Gasstraumar

2,3 ±0.7

1,7

Eldvirkni 0,1

2,6 ±1,2

Heildar útöndun og bruni 118,7 = 107,2 + 11,6

Nettó st

Nettó

Heildarmagn ljóstillífunar 123 = 108,9 + 14,1

num

frá höfu raumur

Jarðeldsneyti (kol, olía, gas) sementsframleiðsla 7,8 ± 0,6

Gasstreymi úr fersku vatni 1,0

alsa (meðalt

Nettó breytt landnotkun 1,1 ± 0,8

gC/ári) )) 0±10 (P 89 + 24 slofti: 4 (PgC/ári 5 ft o sl di r frá lan Andrúmukning í andrúm straumu

Veðrun bergs 0,3

TÆKNI- OG vísindagreinar

Veðrun 1 bergs 0, ur Jarðvegí ár t berst ú 1,7

sjávar Yfirborð0 90 90

50 37

Fljót 0,9

2

101

dýpis Miðbik sævi og djúp00 37.1 +155 ±30

Lífríki sjávar 3

11 2

Grefst 2 niður 0,

ndi Gróðurle 450-650 -20 ±45 ur Jarðveg 0 1500-240

t

Uppleys lífrænt kolefni 700

0,2 n: lífræn Hafsbotðssetlög yfirbor 0 75 1.

ðir neyti birg Jarðelds 3-1135 Gas: 38 264 3Olía: 17 541 Kol: 446-375 ±30

Sífreri ~1700

Einingar /ári ar: PgC Straum C 015 g) Pg lefnis (1 Birgðir: m rö m ko ur tonna, GtC ag et P : rð PgC n millja eða ein

Mynd 9b. Kolefnisbúskapur jarðar. Leiðrétt mynd 6.1 í Stöðuskýrslu vinnuhóps 1, 2013. (Ciais, P., C. Sabine, G. Bala, L. Bopp, V. Brovkin, J. Canadell, A. Chhabra, R. DeFries, J. Galloway, M. Heimann, C. Jones, C. Le Quéré, R.B. Myneni, S. Piao and P. Thornton, 2013. Carbon and Other Biogeochemical Cycles (Í Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the 5th Assessment Report of the IPCC [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex og P.M. Midgley (ritstjórar)], bls. 465–570. Cambridge University Press). Rannsóknarhópur James Hansen kemst að þeirri niðurstöðu,49 að hröð bráðnun íshellunnar, bæði á Suðurskautslandinu og í Norður Atlantshafi, stafi af aukinni varmaorku á djúpsævi af völdum hnattrænnar hlýnunar og flóknu samspili sjávar og bræðsluvatns frá bráðnandi jöklum og hafís. Vatn frá bráðnandi ís myndar kalt yfirborðslag í hafinu, eins konar létt lok, á sjávarfletinum. Fyrir utan bein áhrif svo sem hækkun sjávaryfirborðs, sem getur orðið veruleg, sbr. Eemian tímabilið, eru aðrar afleiðingar varmatengdar. Annars vegar verður vatnssúlan undir „lokinu“ stöðugri, og hins vegar er ferska yfirborðslagið einangrandi, þannig að dregur úr flutningi varmaorku sjávar til lofts og út í geiminn. Við Suðurskautslandið hitnar djúpsjór af þessum sökum, einkum á dýpi grunnlínu íshellunnar (sjá mynd 10). Aukin varmaorka sjávar við undirstöðu hellunnar veikir hana, flýtir fyrir uppbroti og hægir enn fremur verulega á botnsjávarhringrásinni í Suður Atlantshafi (SMOC). Í Norður Atlantshafinu eru áhrif bræðsluvatnsins önnur. Það getur dregið verulega úr myndun djúpsjávarvatns (NADW). Þar með hægir á AMOC hringrásinni, og hún gæti að lokum stöðvast. Bryden og fl. (2005)50 töldu, að djúpsjávarstraumurinn (NMOC) til suðurs hafi þegar minnkað um 4 Sverdrup (1 Sverdrup (Sv)= 106 m3/s). Rahmstorf og fl. (2015)51 segja hins vegar, að AMOC hringrásin (meðalstreymi 17,2 Sv) hafi jafnað sig aftur að mestu leyti eftir 1990. Það hægði verulega á henni um og eftir 1970, sem olli langvarandi breytingum á sjávarhita í norðurhöfum, m.a. skapaði kuldapoll í Norður Atlantshafi suður af 49 Sama heimild. 50 Bryden, H. L., Hannah R. Longworth & Stewart A. Cunningham, 2005. Slowing of the Atlantic Meridional Overturning Circulation. Nature, 438, 655–657. 51 Rahmstorf, Stefan og fl., 2015. Exceptional twentieth-century slowdown in Atlantic Ocean overturning circulation. Nature-climate change. 5, 475–480.

58

verktækni 2016/22

Íslandi. CMIP5 líkönin hafi hins vegar ekki náð að sýna þessa kólnun (1970–1990). Margt bendi þó til þess, að aftur sé farið að hægja á hringrásinni. Robson og fl. (2014)52 birtu nýlega niðurstöður samfelldra mælinga á hringrásinni frá 2004 með Rapid-Mocha mælaröðinni (samstarfsverkefni enskra (Rapid) og bandarískra (Mocha) vísindastofnana um rekstur mælakerfis með nemum þvert yfir Atlantshafið við breiddargráðu 26,5o N). Þær gefa til kynna, að hægt hafi á hringrásinni svo að áþreifanlegt sé, þ.e. -0,5 Sv±0,2 á ári 2004–2012, sem samsvarar ~4Sv minnkun á straumnum þetta tímabil. Saba og fl. (2015)53 staðfesta þessa niðurstöðu, og rannsóknarhópur Hansen54 telur, að AMOC hringrásin muni hægja mjög á sér á næstu árum og áratugum vegna mikils innstreymis fersks bræðsluvatns í Norður Atlantshafið frá Grænlandsjökli og hafísbreiðunni. Það hefur verið áætlað 100–200 km3 á ári síðustu árin, en mældist um 360 km3 2012, miðað við 720 km3 frá suðurskautslandsísnum sama ár. Þessar tölur eru háðar mikilli óvissu og erfitt að sjá, að hægt sé að draga sterkar ályktanir af þeim. Þannig benda Buckley og Marshall55 á, að miklar sveiflur séu á AMOC hringrásinni frá mánuði til mánaðar vegna vindafars. Meðalstreymið sé 17,2 Sv með 10 daga breytileika 4,6 Sv. Einnig séu árlegar og áratuga sveiflur á hringrásinni að eðlisfari 52 Robson, Jon og fl., 2014. Atlantic overturning in decline?, Nature, Geoscience, 7, 2–3. 53 Saba, Vincent S. og fl., 2016. Enhanced warming of the Northwest Atlantic Ocean under climate change. Journal of Geophysical Research: Oceans, 121 (1), 118–132. 54 Hansen, James et al., 2016. Ice melt, sea level rise and superstorms: evidence from o paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2 C global warming could be dangerous. Atmospheric Chemistry and Physics, 16, 3761–3812. 55 Buckley, Martha W. & John Marshall, 2016. Observations, inferences, and mechanisms of the Atlantic Meridional Overturning Circulation: A review. Reviews of Geophysics, 54, 5–63.


TÆKNI- OG vísindagreinar

Suðurskautslandið

Stórbaugshringrás Atlantshafsstrauma (AMOC)

Borgarísjakar

Vatnsgufa þéttist og rignir niður áður en hún nær Suðurskautslandinu

Ísbrún

Grænland

Hafís breiðist út

Hallandi bergundirstaða

NMOC

Bergundirstaða með móthalla

NADW

Grunnlína SMOC AABW= botnsjór við Suðurskaut

AABW

NADW= djúpsjór í Norður Atlantshafi

Mynd 10. Gróf yfirlitsmynd sem sýnir Atlantshafshluta hins hnattræna færibands sjávar-AMOC hringrásin. Lagskipting sjávar og úrkoma hefur mikil áhrif á hnattræna hlýnun (mynd 18 í grein Hansen og fl. endurteiknuð). Vaxandi útstreymi af fersku leysingarvatni minnkar eðlismassa yfirborðslags sjávar. Það dregur úr myndun suðurskautsbotnsjávar (AABW), fangar hitaorku djúpsjávar úr Norðuratlantshafi og eykur þannig ísbráðnun. Ferskvatnsinnstreymið kælir yfirborðslagið, eykur útbreiðslu hafíss sem leiðir til þess, að úrkoma fellur yfir sjó, en nær ekki inn yfir Suðurskautslandið. Það hefur aftur í för með sér, að dregur úr ísmyndun á Suðurskautinu og ferskvatnsmyndun með ísbráðnun eykst út á sjó. afstæðar (e. geostrophic, sjá Unnsteinn Stefánsson56) og tengist breytingum á fleytihæfni (e. buoyancy, háð þéttleika og seltu) sjávar við vesturjaðar hringrásarinnar. Sá breytileiki er þó mun minni en fyrir skammtímasveiflurnar, eða um 1 Sv. Buckley og Marshall57 álykta því, að hæpið sé að spá fyrir um þróun AMOC hringrásarinnar til langs tíma á grundvelli Rapid-Mocha mælinganna, sem hafa einungis staðið yfir í rúmlega 10 ár. Í þessu ljósi verður að skoða niðurstöður reiknilíkana Hansen og fl.,58 sem sýna að haldi losun gróðurhúsalofttegunda áfram að aukast, muni AMOC hringrásin geti orðið mjög veik eða stöðvazt alveg undir lok þessarar aldar eða snemma á næstu öld. Við það eykst kuldapollurinn í Norður Atlantshafi. Miðað við að ísbráðnun tvöfaldist á 10 árum, gefur reiknilíkanið til dæmis þá niðurstöðu, að hitastig á Íslandi haldist nánast óbreytt fram til 2065 miðað við meðalhita áranna 1880–1920 (3,1oC skv. mælingum á Teigarhorni og í Stykkishólmi). Um 2080 hefur það lækkað um átta gráður og 2096 um rúmlega 10 gráður. Þessi hitalækkun er mjög staðbundin, þ.e. við kuldapollinn í Norður Atlantshafi, og getur verið tímabundin (nokkrar aldir). Þótt einnig kólni á vissum stöðum á suðurhveli jarðar, eru kuldapollar þar aðallega á óbyggðum svæðum. Þessi staðbundna kólnun, bæði á suður og norðurslóðum, hefur ekki teljandi áhrif á hnattræna hlýnun. Meðalhitastig andrúmslofts á jörðu heldur áfram að fara vaxandi og yfirborð sjávar hækkar. Kuldapollurinn í Norður Atlantshafi er hins vegar til þess fallinn að stuðla að óstöðugu veðurfari, þar sem hitastiglar milli tiltölulega nálægra svæða verða miklir. Það mun koma fram í miklum óveðrum rétt eins og gerðist á

56 Unnsteinn Stefánsson, 1994. Haffræði 2 (19. kafli), 541 bls. Háskólaútgáfan. 57 Buckley, Martha W. & John Marshall, 2016. Observations, inferences, and mechanisms of the Atlantic Meridional Overturning Circulation: A review. Reviews of Geophysics, 54, 5–63. 58 Hansen, James et al., 2016. Ice melt, sea level rise and superstorms: evidence from o paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2 C global warming could be dangerous. Atmospheric Chemistry and Physics, 16, 3761–3812.

Eemian hlýskeiðinu.59 Eins og bent hefur verið á hér að framan, verður að gjalda varhug við þessum niðurstöðum. Þær byggjast á því, að AMOC hringrásin veikist svo um munar fram til loka aldarinnar og sé þegar farin að hægja á sér, nokkuð sem Buckley og Marshall60 telja of snemmt að segja til um. Á fundi í Háskóla Íslands í lok maí 2016, tók Stefan Rahmstorf hins vegar dýpra í árinni og sagði, að augljós sannindamerki, bæði bein og óbein, væru komin fram um að Atlantshafshringrásin hefði hægt á sér. Það myndi auka kuldapollinn suðaustur af Íslandi, eins og James Hansen og fleiri gera ráð fyrir.61 Í grein Saba og fl.62 kemur fram, að CMIP5 reiknilíkönin noti reikninet með of grófum möskva fyrir haf og loft (~100 km) til að fá áreiðanlegar niðurstöður. Kann það einnig að eiga við líkön rannsóknarhóps Hansen. Það valdi því meðal annars, að ferill Golfstraumsins sé ekki réttur í líkönunum og sjávarhiti því ofmetin á vissum stöðum. Því byggjast áætlaðar loftslagsbreytingar CMIP5 líkananna að einhverju leyti á rangri staðsetningu Golfstraumsins. Til þess að fá gott og fullnægjandi samræmi milli reiknaðrar útkomu og mælinga á sjávarhita, þarf möskvinn að vera um 10 km. Það gerir tölvulíkanið óhemju viðamikið, þurftarfrekt og kostnaðarsamt og kallar á enn stærri og öflugri ofurtölvur, eitthvað sem væntanlega leysist í náinni framtíð. Rannsóknarhópur Saba beinir augum sínum að áhrifum þessa á vindknúnu yfirborðstraumana, þ.e. Golfstrauminn og Ekman flutningsstrauma. Þótt Golfstraumurinn hafi mælzt nokkuð stöðugur frá 1980 (um 32 Sv gegnum Florida sundið63) sýna rannsóknaniðurstöður Saba 59 Sama heimild. 60 Buckley, Martha W. & John Marshall, 2016. Observations, inferences, and mechanisms of the Atlantic Meridional Overturning Circulation: A review. Reviews of Geophysics, 54, 5–63. 61 Hansen, James et al., 2016. Ice melt, sea level rise and superstorms: evidence from o paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2 C global warming could be dangerous. Atmospheric Chemistry and Physics, 16, 3761–3812. 62 Saba, Vincent S. og fl., 2016. Enhanced warming of the Northwest Atlantic Ocean under climate change. Journal of Geophysical Research: Oceans, 121 (1), 118–132.

verktækni 2016/22

59


TÆKNI- OG vísindagreinar og fl., að þegar hafi orðið veruleg truflun á straumnum. Hann hafi flutt sig norðar við norðausturströnd Ameríku og sjór þar hitnað verulega af þeim sökum, en kólnað suðaustur af Grænlandi.

Hlýnun andrúmslofts er staðreynd Það þarf ekki annað en horfa á Vostok ferilinn (mynd 4) til þess að gera sér grein fyrir, að meðalhiti á yfirborði jarðar er í nánu samhengi við styrk koltvíoxíðs í andrúmslofti. Á honum má nefnilega sjá nokkur kuldaskeið, þegar styrkur CO2 var lágur (180 ppmv) og hlýskeiðin milli þeirra, þegar hann var hár (um og yfir 250 ppmv). Núverandi hlýindatímabil sem hófst í lok síðustu ísaldar fyrir um 12 þúsund árum kallast nútími (Hólósen). Í byrjun þess hækkaði styrkur CO2 tiltölulega hratt úr 180 í 260 ppmv. Því er oft talað um styrk CO2 í lofti sem stjórntakka loftslags á jörðu.64 Sé honum snúið breytist hitastig andrúmslofts. Ef takkinn er til dæmis stilltur á ~260 ppmv, eru skilyrði fyrir hlýskeiðum eins og Hólósen. Sé hann stilltur á ~280 eru forsendur fyrir hlýindatímabilum eins og Eemian (fyrir um 120.000 árum) og Holstein (fyrir um 400.000 árum), en þá var loft hlýrra og yfirborð sjávar nokkrum metrum hærra en á Hólósen. Styrkur koltvíoxíðs í lofti verður mestur u.þ.b. 294 ppmv á fyrri hlýskeiðum milli ísalda. Hann komst í tæplega það gildi (284 ppmv) rétt fyrir lok nítjándu aldar, nokkru minni en það sem Högbom áætlaði á sínum tíma (300 ppmv). Hann er nú um 400 ppmv og hefur því hækkað um rúmlega 40% á 125 árum frá 1890. Þótt CO2 sé þannig helzta breytan sem hefur áhrif á hitastig andrúmslofts og loftslag, leika sjávarstraumar og bráðnun íss stórt hlutverk, einkum þó suðurskautslandsísinn. Það má þó að vissu marki segja, að áhrif síðarnefndu þáttanna séu afleiðing fremur en orsök. Vísindamenn hafa haldið áfram að þróa loftslagslíkön sín sem verða æ viðameiri og flóknari og taka orðið betra tillit til þeirra þátta, er geta haft áhrif og hér hafa verið nefndir. Þau eru vistuð á ofurtölvum stærstu rannsóknarstofnanna á þessu sviði víða um heim. Allar niðurstöður þeirra benda til hins sama, þ.e. að meðallofthiti við yfirborð jarðar fari hækkandi. Þannig fá flestir þá útkomu, að hækkun meðalhita á 20. öld hafi verið nærri 0,75 gráður.65 Parísarsamkomulagið, sem talað var um í upphafi þessarar greinar, gerir ráð fyrir að þjóðir heims komi sér saman um aðgerðir til þess, að meðalhitastig andrúmslofts hækki ekki meira en tvær gráður á þessari öld, miðað við ástand fyrir iðnbyltingu 1750. Að mati rannsóknarhóps Hansen er það markmið ófullnægjandi og gæti raunar talizt hættulegt, þótt ekki sé hægt að segja með vissu, að yfirborð sjávar muni hækka um marga metra vegna hækkandi hitastigs, þ.e. nálgast Eemian ástand (6–9 metra hækkun sjávaryfirborðs). Í öðru lagi má benda á, að meðalhitastig andrúmslofts er ófullkomin breyta til að lýsa heilsufari jarðar, þótt það sé vissulega mikilvæg kennistærð. Nær væri að nota ójafnvægi í orkubúskap jarðar sem sjúkdómsgreiningu hvað loftslag áhrærir. Óeðlilegar breytingar á loftslagi og veðurfari víða um heim eru óyggjandi einkenni þessa, og ekki síður þær sem eru að verða á hafstraumum svo og vaxandi ísbráðnun. Til þess að endurheimta orkujafn63 Bryden, H. L., Hannah R. Longworth & Stewart A. Cunningham, 2005. Slowing of the Atlantic Meridional Overturning Circulation. Nature, 438, 655–657. 64 WG1, 2013. The Climate Change 2013, The Physical Science Basis. 6. kafli, bls. 456–570. 65 Hansen, James et al., 2016. Ice melt, sea level rise and superstorms: evidence from paleoclimate data, o climate modeling, and modern observations that 2 C global warming could be dangerous. Atmospheric Chemistry and Physics, 16, 3761–3812.

60

verktækni 2016/22

vægi jarðar og skapa aftur loftslag sem telja megi eðlilegt fyrir Hólósen tímabilið, þarf að koma styrk koltvíoxíðs niður í 350 ppmv.66 Þeir sem eiga erfitt með að trúa hugmyndinni um hlýnun andrúmslofts af völdum sívaxandi styrks koltvíoxíðs í lofti og telja allar kenningar og rannsóknir þar að lútandi vera bábiljur einar, ættu að skoða vefsíðuna http://www.skepticalscience.com/. Þar er hægt að fá svör við öllum spurningum um hnattræna hlýnun og loftslagsbreytingar. Farið er yfir hefðbundnar athugasemdir og efasemdir vantrúaðra, ástæða þeirra útskýrð og einnig hvers vegna þær eru rangar. Hægt er að taka vefnámskeið um gróðurhúsaáhrifin á vefsíðunni. Aðstandendur hennar eru ungir vísindamenn og áhugafólk um allan heim.

Lokaorð Það verður að teljast vafasamt, að þjóðum heims takist að halda aftur af hlýnun andrúmslofts með því að minnka losun koltvíoxíðs, eins og stefnt er að með Parísarsamkomulaginu. Skaðinn er þegar skeður, og loft mun halda áfram að hlýna, líklega sama hvað við gerum. Sjálfsagt er þó að reyna allt sem hægt er til að halda aftur af þessari þróun og draga úr losun koltvíoxíðs eins og framast er unnt. Varúðarreglan sem samþykkt var á Ríóráðstefnunni 1992 segir okkur beinlínis að gera það, hvort sem það muni duga eður ei. Kannski verða Ragnarök af völdum hlýnunarinnar með þeim einhverjum þeim hætti sem segir í Völuspá: Sól tér sortna, sígr fold í mar, hverfa af himni heiðar stjörnur. Geisar eimi við aldrnara, leikr hár hiti við himin sjálfan. Að lokum eru þeim Baldri Elíassyni, Ara Ólafssyni, Páli Imsland jarðfræðingi og Sveinbirni Björnssyni, fv. rektor Háskóla Íslands, færðar þakkir fyrir yfirlestur á greininni. Greinarhöfundur ber einn alla ábyrgð á villum, sem kunna að hafa farið framhjá þeim.


TÆKNI- OG vísindagreinar

Vindorka – tækifæri og áskoranir Birta Kristín Helgadóttir, umhverfis- og orkuverkfræðingur Efla verkfræðistofa, Höfðabakka 9, 110 Reykjavík Fyrirspurnir: birta.helgadottir@efla.is

Nýir tímar Nýting endurnýjanlegra og umhverfisvænna orkugjafa er óhjákvæmileg til að framtíðarsamband manns og umhverfis verði sem best. Mikil tækifæri felast í rannsóknum og þróun á endurnýjanlegum orkugjöfum, bæði hérlendis og á heimsvísu, og ljóst að slík orkunýting er nú þegar orðin eitt af stóru verkefnunum sem okkar kynslóðir glíma við. Ísland hefur að geyma ýmsar endurnýjanlegar orkulindir og hefur þróun vatnsaflsvirkjana staðið yfir síðan snemma á 1. áratug síðustu aldar. Þá hafa rannsóknir og þróun á raforkuvinnslu með jarðvarma staðið yfir í nær hálfa öld, fyrst á Norðausturlandi seint á 7. áratugnum. Hingað til hafa jarðvarmi og vatnsafl verið grunnstoðir raforkuvinnslu hér á landi og geta íslendingar stoltir sagt að um 85% af orkunotkun komi frá endurnýjanlegum orkugjöfum. Vegna landfræðilegrar legu Íslands eru möguleikar á nýtingu vindorku miklir og hefur áhugi fyrir því farið ört vaxandi undanfarið. Landsvirkjun hefur til að mynda reist vindmyllur við Búrfell í tilraunaskyni og sömuleiðis hafa einkaaðilar i Þykkvabæ sett upp tvær. Einnig hefur færst í aukana að bæði innlendir og erlendir aðilar hafi beint samband við sveitarfélög til að falast eftir landsvæðum fyrir vindlundi. Mikil aukning í vindorkunýtingu hefur átt sér stað á heimsvísu síðastliðin ár. Rúmum 50 GW var bætt við árið 2014 og var uppsett afl í heiminum í lok árs 2014 um 370 GW eða 4% af allri raforkunotkun í heiminum. Til samanburðar þá er uppsett afl vindorku í Evrópu tæp 130 GW eða um 10% af raforkunotkun í okkar heimsálfu. Markmið ESB er að auka hlut þess í tæp 16% fyrir 2020. Tæknin er einnig í stöðugri þróun og framleiðendum vindmylla hefur tekist að bæta hönnunina til muna. Sem dæmi eru gírkassalausar vindmyllur að ryðja sér til rúms, en með því að losna við gírkassann er bæði dregið úr sliti, viðhaldskostnaður lágmarkaður, líftími lengdur og dregið úr hljóðmengun.

Þessi orkunýting hefur ýmsa kosti og varanlegu umhverfisáhrifin eru tiltölulega lítil þar sem framkvæmdin er svo gott sem afturkræf, þó að sjónræn áhrif á rekstrartíma séu talsverð. Vatnsorkan er undirstaðan í raforkukerfi landsmanna og hún hefur þann kost að hægt er að geyma orku í miðlunarlónum. Ísland er vindasamt land og á veturna þegar minnst rennur í miðlunarlónin þá blæs vindurinn hvað mest. Vatnsaflið og vindorkan fara því einstaklega vel saman í rekstri. Aðstæðum hér á landi svipar um sumt til aðstæðna á hafi úti, landslagið er slétt og fátt

sem dregur úr vindstyrknum. Víða er meðalvindur tiltölulega hár, yfirborðshrýfi lítið og því mun meiri orkugeta fyrir sama vindstyrk. Það er því tilvalið að nýta þessa auðlind. En til þess að það gagnist sem skyldi þá þarf að standa rétt að málum.

Fyrstu skrefin Í upphafi er mikilvægt að átta sig á umfangi verkefnis og spyrja lykilspurninga strax. Athuga þarf hvort nægilegur vindur er til staðar, hvernig eigi að velja réttan stað fyrir vindlund, hvaða vindmyllur eigi að velja, hvaða rannsóknir þurfi að fara fram, hvort fjárhagsleg hvatning sé til staðar fyrir verkefnið og hvernig viðhaldi og rekstri verði háttað. Góðar vindmælingar eru mikilvægar þegar kanna skal hagkvæmni vindorkuverkefna. Vindurinn getur verið síbreytilegur milli ára og góðar langtímamælingar á vindafari, hitastigi, loftþéttleika og vindáttum draga því úr óvissu og tryggja hagstæðari fjármögnun. Til að lágmarka óvissu í mælingunum sjálfum þarf að staðsetja mælitækin rétt og gæta þess að þau uppfylli alþjóðlega staðla. Mælingar ráða miklu um hvar vindmyllur eru staðsettar, hversu háar þær eru, hver stærð þeirra er og lengd spaða, svo eitthvað sé nefnt. Allir þessir þættir hafa áhrif á sýnileika, hljóðvist og fleira og því mikilvægt að vanda til verka. Í mörg horn er að líta og því er einnig mikilvægt að til sé viðeigandi lagaumgjörð, staðlar og reglur sem styðjast á við í slíku verkefni. Þar þarf til að mynda að tilgreina þau leyfi sem þurfa að liggja fyrir á ýmsum stigum viðkomandi verkefnis og leggja áherslu á vönduð vinnubrögð þar sem hagsmunir samfélagsins og sjálfbærni eru hafðir að leiðarljósi. Ljóst er að miklar áskoranir fylgja vindorkuverkefnum hér á landi, bæði fyrir stjórnvöld og samfélagið í heild, en að sama skapi má sjá ótal tækifæri í uppbyggingu þessa orkukosts. Það þarf að stíga varlega til jarðar þegar kemur að því að taka ákvarðanir um þessa nýju tegund orku- og landnýtingar hérlendis. Þá þarf að undirbúa stjórnvöld, sveitarfélög, almenning og aðra sem eiga hlut að máli til að takast á við áskoranirnar sem felast í þessu nýja viðfangsefni.

Áskoranir Þó að fyrir liggi stefna stjórnvalda í orkumálum og margvíslegar reglur um undirbúning framkvæmda, liggur hvergi fyrir opinber stefna um nýtingu vindorku á Íslandi né stefna um forsendur fyrir vali á svæðum fyrir slík mannvirki, en slíkt þekkist þó í nágrannalöndum, Skotlandi,

verktækni 2016/22

61


TÆKNI- OG vísindagreinar

Danmörku, Noregi, Svíþjóð og þótt víðar væri leitað. Mikilvægt er að bæta úr þessu sem fyrst til að tryggja almannahagsmunir séu hafðir að leiðarljósi og koma í veg fyrir uppbyggingu á óæskilegum svæðum. Meðal annars þarf að bæta úr við stefnumörkun og setningu laga og reglugerða, og hanna ramma sem stjórnvöld og sveitarfélög geti unnið eftir. Styrkja þarf til muna þekkingu á viðfansgsefninu og miðla henni inn í menntakerfið til að tryggja að þekkingin þróist og aukist. Þannig verða vísindin daglegur hluti af tilvist okkar allra. Stjórnvöld þurfa að vinna í þessum atriðum á landsvísu, með því að móta stefnu og hanna regluverk eða umgjörð sem sveitarfélög geta síðan stuðst við ef að því kemur að kanna nýtingu vindorku innan marka þeirra landsvæða. Ríki og sveitarfélög vinna í sameiningu að sjálfbærni í orkuöflun hérlendis. Ríkisvaldið þarf að smíða leiðbeinandi regluverk sem skilgreinir hentug eða óhentug svæði með tilliti til vindafars og hagkvæmni, fjarlægð vindmylla frá þéttri byggð, aðkomu og tengingu við dreifikerfi og flutningskerfi, áhrif á verndarsvæði og aðra umhverfis- og samfélagslega þætti. Sveitarfélög gætu þá tekið við „keflinu“ og ýmist notað stefnumörkunina sem verkfæri til að eyrnamerkja hentug eða óhentug svæði. Slíkt fer ekki síst eftir því hversu djúpt væri farið í vinnuna, þar sem e.t.v. er auðveldara að útiloka svæði en að finna kjörsvæði. Að minnsta kosti er afar mikilvægt að eiga verkfæri til að

atriðum og loks verkhönnun. Að þessu loknu er hægt að hefja framkvæmdir, en ferlið getur verið langt og eru góðar og gildar ástæður fyrir því þar sem mikil verðmæti eru í húfi, hvort sem um ræðir náttúruna og víðernin, samfélagsleg áhrif eða fjárhagslega afkomu. Því er nokkuð ljóst að ríki og sveitarfélög þurfa í sameiningu að leggja nákvæmar línur til að tryggja að samfélagið sé búið undir ásókn frá áhugasömum aðilum sem ráðast vilja í undirbúningsvinnu og framkvæmdir. Í því liggja tækifærin. Þau liggja ekki síst í að útbúa öflugt regluverk svo að ríki og sveitarfélög geti unnið stefnu um nýtingu vindorku og annarra orkugjafa og innleitt í aðalskipulag sitt. Með því móti má vonandi tryggja að vinnan sé unnin út frá réttum upphafspunkti að endastöð. Eðlilegt er að fólki sé umhugað um umhverfið sitt og þyki óæskilegt að raska ásýnd landsins. Því er brýnt að ráðast í þá vinnu að leggja grunn að skynsamlegri og ásættanlegri nýtingu vindorku fyrir fjöldann. Eins og fram hefur komið liggur hvergi fyrir opinber stefna um nýtingu vindorku á Íslandi, né regluverk um forsendur fyrir vali á svæðum fyrir slík mannvirki. Fordæmin er að finna hjá nágrannaþjóðum okkar, til dæmis í Skotlandi, Svíþjóð og Danmörku. Skipuleggja þarf vandlega hvar vindmyllur mega og mega ekki rísa, með tilliti til orkuframleiðslu og áhrifa á náttúru, lífríki og samfélag. Ein leiðin er að móta stefnu um hvar við viljum ekki hafa vindmyllur og skapa þannig vandaða umgjörð um frekari uppbyggingu á þessu sviði. Stíga þarf varlega til jarðar þegar kemur að því að taka ákvarðanir um þessa nýju tegund orku- og landnýtingar hérlendis og undirbúa stjórnvöld, sveitarfélög, almenning og aðra sem eiga hlut að máli til að takast á við áskoranirnar sem felast í þessu nýja viðfangsefni. Hafa skal þó hugfast að ávinningurinn getur einnig verið mikill, bæði fyrir umhverfið og samfélagið.

EFLA og vindorka

vinna úr fyrirspurnum frá aðilum sem sýna áhuga. Í beinu framhaldi þarf að útbúa regluverk um gjaldtöku, leigugjald fyrir land, auðlindagjald og fasteignagjöld svo eitthvað sé nefnt. Ríkið þarf að taka afstöðu til þessara atriða og stuðla að því að sveitarfélög og samfélagið í heild hljóti ávinning af uppbyggingu vindorku. Samræma þarf reglur á milli sveitarfélaga, til að koma í veg fyrir undirboð á jörðum og landareignum og umfram allt að tryggja gæði en ekki magn.

Tækifæri Verkferlið sjálft er langt, allt frá forskoðun og rannsóknum, svæðismati, frumhönnun og mælingum, mati á umhverfisáhrifum, skipulags-

62

verktækni 2016/22

EFLA hefur verið brautryðjandi í hönnun vindlunda hér á landi. Undanfarin misseri hefur fyrirtækið komið að nokkrum verkefnum í tengslum við vindorku. Má þar nefna frumhönnun og verkhönnun á Búrfellslundi fyrir Landsvirkjun, sem og ýmsar forathuganir á hugsanlegri vindorkunýtingu víðsvegar um landið. EFLA býður upp á heildarþjónustu við mat á vindorku, allt frá frummati á orkugetu svæða, mati á hagkvæmni og mögulegum umhverfisáhrifum, til útboðs- og lokahönnunar. Auk þess býður fyrirtækið upp á framkvæmdaeftirlit. Þá aðstoðar EFLA einstaklinga, fyrirtæki, stofnanir og sveitarfélög við stefnumótun og gerð skipulagsáætlana í tengslum við vindorku. EFLA hefur unnið að því að kynna fyrir sveitarfélögum hvernig þau geti undirbúið sig fyrir framtíðarþróun í vindorku með áherslu á stefnumörkun um landnotkun og hagsmunagæslu fyrir íbúa og sveitarfélagið að leiðarljósi. Ávinningur samfélagsins af slíkri stefnumótun er mikill. Slík skipulagsvinna stuðlar að samræmdri og vandaðri nýtingu allra auðlinda sveitarfélags og samfélagsins í heild.


Árni Árnason: Árni hefur dýpri þekkingu en flestir aðrir á flóttaleiðum í byggingum og mikilvægi forvarna enda eru öryggis- og brunamál hans sérgrein. Svo er hann líka píanisti og gangandi uppflettirit um klassíska tónlist.

Guðrún Jónsdóttir: Guðrún er jafnvíg á hægra heilahvel og vinstra þegar kemur að hljóðbylgjum, því hún er ekki bara hljóðverkfræðingur heldur spilar hún líka á fiðlu. Og svo er hún ein af örfáum konum í heiminum sem eiga tvenna eineggja tvíbura.

Við eflum samfélagið EFLA verkfræðistofa hefur það að markmiði að skapa lausnir sem stuðla að framförum og efla samfélagið. Starfsfólkið er dýrmætasta auðlindin okkar og býr yfir yfirgripsmikilli þekkingu á öllu milli himins og jarðar. Það eru hæfileikar þess sem gera fjölbreytileg verkefni um allan heim að veruleika á degi hverjum.

E F L A H F. • H Ö F Ð A B A K K I 9 • 1 1 0 R E Y K J AV Í K • 4 1 2 6 0 0 0 • w w w. e fl a . i s • Í S L A N D • D U B A I • F R A K K L A N D • N O R E G U R • S V Í Þ J Ó Ð • P Ó L L A N D • T Y R K L A N D


SÍÐUMÚLA 12-14 - Sími: 510-5500

Þekkingarfyrirtæki í málmiðnaði- og véltækni

Virkni loftræstikerfa er okkar fag!

Stangarhyl 1A • 110 Reykjavík • Ísland www.rafstjorn.is

Sími 569-2100 – hedinn.is

1

A

2

3

4

5

6

Árangur í verki

A

B

B

C

C

D

Traust Víðsýni Þekking Gleði

1

Mannvit býður þjónustu á sviði verkfræði, verkefnastjórnunar, jarðvísinda, byggingarefnarannsókna, rekstrar og heildarumsjón verkefna. Við leggjum áherslu á trausta og faglega ráðgjöf sem byggir á áratugalangri reynslu og þekkingu.

2

3

4

D

5

6


NÝSKÖPUN S PRE T TUR ÚR SAMSTARFI

Marel er stoltur styrktaraðili Team Spark sem keppir á rafknúnum kappakstursbíl í Formula Student á Silverstone í sumar. marel.is


TÆKNI- OG vísindagreinar

Bensínbíl breytt í rafbíl - uppgjör verkefnis og reynsla af notkun bílsins Helgi Þór Ingason prófessor við Tækni- og verkfræðideild HR og Einar Sigurðarson framkvæmdastjóri Bifreiðaverkstæðis Reykjavíkur Árið 2009 birtist í Árbók verkfræðingafélagsins kynningargreinin „Að breyta bensínbíl í rafbíl“ - um verkefni sem hafði það markmið sem fram kom í titlinum. Nú er verkefni þessu formlega lokið eftir 8 ár, og í þessari grein verður gefið stutt yfirlit yfir verkefnið - með sérstakri áherslu á seinni hluta þess og einkum og sér í lagi þá reynslu sem fengist hefur af notkun bílsins í borgarumferð. Bakgrunnur verkefnisins þegar til þess var stofnað 2009 var sú staðreynd að rafbílar virtust vera ákjósanlegur kostur sem annar bíll á heimili á höfuðborgarsvæðinu, en á þeim tíma voru rafbílar ekki til sölu á almennu markaði nema með örfáum undantekningum. Hins vegar komust greinarhöfundar yfir upplýsingar um að í Bandaríkjunum hefði það verið stundað um árabil að breyta bensínbílum í rafbíla. Samfélag áhugafólks um slíkar breytingar hafði verið búið til í Kaliforníu og hægt var að nálgast upp-

lýsingar um þær, auk þess sem finna mátti fyrirtæki sem sérhæfðu sig í að bjóða búnað til breytinga. Í upphafi gekk verkefnið út á að sýna fram á að hægt væri að breyta bensínbíl í rafbíl, skoða umfang slíkrar breytingar og láta reyna á að bíllinn gæti virkað í borgarumferð í Reykjavík, haldið 80 km/klst umferðarhraða upp Ártúnsbrekku og boðið ásættanlega drægni, eða að minnsta kosti 60 km á hleðslu. Þegar horft er tilbaka má skipta þessu verkefni í tvö meginhluta. Fyrri hlutinn átti sér stað árin 2009-2011. Eftir nokkurt hlé var aftur hafist handa árið 2014 og verkefninu var lokið sumarið 2016. Til einföldunar má líta svo á að í verkefninu hafi verið búnar til tvær frumgerðir. Sú fyrri var einfaldasta mögulega útfærsla á breytingu bensínbíls í rafbíl. Bíllinn var knúinn 72 V jafnstraumsmótor og í honum voru sex lyftararafgeymar sem vógu samtals yfir 400 kg. Verkefninu var fylgt

Tafla 1 Dagbókarbrot frá ágúst og september 2015 Dagur

Vikud.

Ekið

Eknir km

Upplifun

Málamiðlun

Dagbók

Mið

Grafarvogur - HR HÍ - Skemmuvegur - Árbær

27/08/2015

Fim

Árbær - HR Bæjarlind - HR Árbær

40

0

0

28/08/2015

Fös

Árbær - HR - Árbær

20

-1

-1

Stórfínt, ekin drjúg vegalengd og allt eins og í sögu. Bíll settur í hleðslu með kapli úr skúr. Tók samt eftir að hraði efst í Ártúnsbrekku var 68 km/klst. Komst allt sem þurfti en bíllinn missti afl á Vesturlandsvegi og hraði fór niður í 60 km/klst. Fann líka aðeins fyrir aflleysi að fara upp brekku, sérstaklega ef lagt er af stað úr kyrrstöðu.

29/08/2015

Lau

Bíllinn stendur kyrr

-1

Farið með frúnna í bíltúr í Bauhaus. Allt í gekk vel. Á jafnsléttu náði ég 88 km hraða við 160 A (rétt áður en komið er að hringtorginu við Bauhaus) en það er svolítið leiðinlegt að finna aflið dvína upp mjög aflíðandi brekku (t.d. þegar beygt er af Vesturlandsvegi upp á Suðurlandsveg í átt að Rauðavatni) og hraðann fara niður í 55 km/klst.

0

Fór snemma í vinnu, lítil umferð. Allt gekk vel og það kom ekki að sök þó bíllinn sé vissulega lengi að ná upp ferð á gatnamótum.

26/08/2015

30/08/2015

31/08/2015

1/9/2015

2/9/2015

66

Sun

Árbær - Bauhaus Árbær

30

12

1

1

-1

Góð tilfinning að keyra bílinn, lenti í smá veseni á Miklubraut, bíll datt úr áframgír. Fékk leiðbeiningu hjá ES og komst til hans að láta lagfæra. Fór heim, hleð í nótt.

Þri

Árbær - HR - Ármúli - Byko - Árbær Bílanaust - Árbær Árbær HR-ToppstöðÁrbær-SkeiðavogurÁrbær-FiskislóðDugguvogur-Árbær

58

2

0

Mið

Árbær - HR - Árbær - Skeifa - Árbær Síðumúli - Árbær

54

1

-1

Mér leið vel að keyra hann í dag. Lét ekki fara í pirrurnar að hann er seinn upp. En á leiðinni heim, eftir 55 km, fannst mér hann reyndar áberandi máttlausari, trúlega vegna þess að rafhlöðurnar eru að tæmast. Allt gekk vel. Tvær „observasjónir”. a) Ég ók bílnum í fyrsta sinn í myrkri og ljósin lýsa lítið fram - sem er skrýtin tilfinning. b) Ég stúderaði aflleysið upp Ártúnsbrekkuna því ég ók sömu leið þrisvar. Botna bílinn áður en ég kem að Elliðaám og hann tekur vel við sér og nær 94 km/klst hraða við rætur Ártúnsbrekku. Hraðinn er kominn niður í 68 við N1 og hann er að taka 140 A straum. Svo nær hann ekki að auka hraðann neitt fyrr en við Shell og er áfram að taka 140 A. Hraðinn vex aðeins og fer í kannski 80 þegar ég er kominn í beygjuna til hægri upp í átt að Rauðavatni. Þegar ég kem úr beygjunni er hraðinn kominn niður fyrir 70 og svo missi ég hann alveg niður í 47 km síðustu 100 m áður en ég beygi til hægri inn í Árbæ - og hann er að taka bara 140 A.

Mán

35

1

3/9/2015

Fim

Árbær - HR - Árbær

22

1

0

Allt í fínu í sjálfu sér. Í „sprettinum“ sem ég lýsti hér að ofan (Ártúnsbrekka osfrv) fór hann niður í 40 km/klst hraða áður en ég beygði upp í Árbæ. Botnstend hann alla leið, kannski er það rangt af mér?

4/9/2015

Fös

Árbær - HR - Árbær

22

1

0

Fór í vinnuna og heim, allt í fína :-)

verktækni 2016/22


TÆKNI- OG vísindagreinar frumgerð bílsins var lýst með almennum hætti. Útfærslan með AC mótor er hliðstæð en þó skapast sá möguleiki að bíllinn framleiði rafmagn og skili því inn á rafgeymana þegar hægt er á ferðinni, og með þessu má auka drægni bílsins um allt að 15%. Þegar horft er tilbaka á seinni áfanga verkefnisins er áhugavert að sjá að mesta flækjustig þess varðaði innflutning á rafgeymum. Þeir eru flokkaðir sem hættuleg vara og það tók langan tíma að finna flutningsaðila sem var tilbúinn að flytja rafgeymana með hagkvæmum hætti til landsins. Bílinn var tilbúinn til prófana haustið 2015 og þá var hann tekinn til formlegrar notkunar og um leið haldin ítarleg dagbók þar sem menn skráðu samviskusamlega niður reynsluna af rekstri hans og þau atriði sem bæta þyrfti úr. Notendur bílsins voru þrír, greinarhöfundar og Sigurður Gísli Karlsson vélaverkfræðingur. Þessir þrír aðilar hafa haldið utan um verkefnið allt frá upphafi. Sett var upp einföld dagbók þar sem nokkur atriði voru skrásett á hverjum degi. Í fyrstu dálkum eru mánaðardagur og vikudagur en í þriðja dálki var skráð hvert bílnum var ekið og í þeim fjórða hve langt hafði verið ekið þann dag. Tvær breytur voru skilgreindar til að ná utan um reynslu notanda af notkun bílsins. Sú fyrri fékk heitið „upplifun“ en þar var hægt að velja alls 5 möguleika. -2 endurspeglaði vandamál eða bilun bílsins, -1 endurspeglaði neikvæða upplifun, til dæmis ef bílstjóri hafði verið lestarstjóri og haldið röð bíla á eftir sér. 0 endurspeglaði að allt væri með eðlilegum hætti, 1 endurspeglaði góða tilfinningu og 2 endurspeglaði frábæra tilfinningu. Breytan „málamiðlun“ endurspeglaði upplifða málamiðlun notandans af notkun rafbílsins, í samanburði við notkun hefðbundins bensínbíls. Hægt var gefa tvenns konar gildi. Gildið 0 endurspeglaði að notandi hafði ekki þurft að gera neina málamiðlun. Gildið -1 endurspeglaði hins vegar að notandinn hafði þurft að gera málamiðlun og sætta sig við lakari virkni og eiginleika, í samanburði við hliðstæðan bensínbíl. Í aftasta dálki gat notandi skráð almenna punkta, atriði sem bent var á og tækifæri til umbóta eða annað það sem máli þótti skipta. Til gamans birtum við tvö tímabil úr dagbókinni, annars vegar frá því haustið 2015 og hins vegar frá því vorið 2016. Á fyrra tímabilinu kemur stundum í ljós að notandinn upplifir málamiðlun miðað við bensínbíl og stundum lenda menn í vandræðum, til dæmis þegar bílinn verður aflvana eða bilar. Einnig er safnað mikilvægum upplýsingum um það sem betur má fara, bæði tæknileg mál

fast eftir í fyrri áfanga þess og þessi frumgerð varð ökufær um mitt ár 2009. Bíllinn var fjarri því að uppfylla væntingar um hraða og drægni. Hann lúsaðist áfram á 60 km/klst hraða upp Ártúnsbrekkuna og drægni hans var einungis um 40 km við allra bestu aðstæður. Ljóst var að þessi útfærsla bílsins gæti aldrei verið raunhæfur valkostur í borgarumferðinni; bíllinn þyrfti að verða léttari, drægni hans þyrfti að aukast og leiðin að þessu marki var sú að fjárfesta í léttari rafgeymum, svonefndum LiIn rafgeymum. Seinni hluti verkefnisins var með allt öðrum hætti. Heldur var slakað á í eftirfylgninni og smíði annarrar frumgerðar tók á annað ár, en með styrk Landsvirkjunar var hægt að kaupa sett af 24 LiIn rafgeymum og einnig þriggja fasa 72V riðstraumsmótor, því fyrir misgáning var brætt úr hinum upphaflega jafnstraumsmótor í lok fyrri áfanga verkefnisins. Ekkert kælikerfi er í bílnum og engin miðstöðvarhitun. Komið var fyrir rafmagnsstýri og sérstök vakumdæla var sett í bílinn til að búa til nauðsynlegar undirþrýsting fyrir bremsurnar. Rúðuþurrkur, ljós, bílflauta og fleiri rafknúin kerfi eru knúin með 12V rafgeymi sem tekur rafmagn af 72V rafhlöðukerfinu í gegnum straumbreyti. Mótorstýring fær merki frá inngjöf, sem virkar eins og venjuleg bensíngjöf. Stýringin ákvarðar hve mikið af orkunni frá rafhlöðum á að fara inn á mótorinn. Að öðru leyti vísum við í grein í Árbók VFÍ árið 2009 þar sem fyrri Dagur

31/5/2016

1/6/2016

Vikud.

mán

mið

Ekið Tek við bílnum á Skemmuvegi síðdegis, ek í Árbæ

Árbær- HR - Árbær Heiðargerði - Árbær

Árbær - HR - Árbær Borgartún - Árbær

2/6/2016

fim

3/6/2016

fös

4/6/2016

lau

5/6/2016

sun

6/6/2016

mán

Árbær - Breiðholt Árbær Árbær - Bakkagerði Árbær Árbær - Ártúnsbrekka - Kópavogur - Háaleitisbraut Árbær Árbær - Breiðholt - Árbær - Dalvegur Árbær

7/6/2016

þri

Árbær - HR - Árbær HR - Árbær

Eknir km

Upp-lifun

Málamiðlun

5

1

0

30

1

0

Dagbók

Farið í vinnuna, snattað á heimleið. Hann er flottur. Kannski má enn laga stillingu á stýringu, var kominn í 50 km/klst. við Rauðavatnsafleggjarann. Fór á honum á hljómsveitaræfingu um kvöldið.

35

2

0

8

1

0

Frábær. Engin málamiðlun í borgarumferð. Búinn að finna út úr því hvernig ég vinn með mótorstýringuna og held 250 A straum upp brekkuna af Vesturlandsvegi á Suðurlandsveg. Fór í vinnuna, heim og aftur á fund oní bæ síðdegis. Góður, lenti þó í því að í upphafi fékk ég ekki tenginuna við mótor, drap á og ræsti og fékk tengingu í 3. tilraun.

10

2

0

Óaðfinnanlegur

50

2

0

HÞI og ES þvælast um bæinn og taka upp kynningarvideó. Bíllinn óaðfinnanlegur.

20

2

0

44

1

0

Óaðfinnanlegur Góður, lenti einu sinni í því á ljósum að það rofnaði tenging við mótor, drap á honum og ræsti aftur. Fékk tengingu í annarri tilraun. Finnum út úr þessu.

verktækni 2016/22

67


TÆKNI- OG vísindagreinar og mál sem snúa að upplifun notandans. Lítil atriði skipta máli fyrir notandann. Til dæmis var nauðsynlegt að einfalda eins og kostur var ferlið við að setja bílinn í hleðslu að kvöldi til. Þessi athöfn reyndist vera þröskuldur sem stundum gleymist að stíga yfir. Þá gátu menn komið að bílnum rafmagnslitlum að morgni dags og óhæfum til notkunar. Með því að koma fyrir útdraganlegu rafmagnskefli í bílinum var þetta gert eins einfalt og kostur var og hafði þetta mjög jákvæð áhrif á upplifun notenda. Settar voru LED framljósaperur í bílinn sem lýsa vel en eyða einungis 10% orku miðað við halogen perur. Einnig komu í ljós atriði varðandi stillingu mótorstýringar sem hægt var að lagfæra. Athuganir sýndu að þegar bíllinn var botnstiginn í tiltekinn tíma, meira en 2 mínútur, virkjaðist hemill í mótorstýringu sem dró úr afli, því hámarks straumstyrkur datt úr 250 kA í 100 kA sem það þýddi að hraði bílsins lækkaði mjög. Bein afleiðing af þessu var til dæmis sú að þegar bílnum var gefið duglega inn á Vesturlandsvegi á leið til austurs, til að halda umferðarhraða upp Ártúnsbrekku, kom að því að bíllinn missti afl. Hraði hans datt þá niður í 50 km og til að forðast að vera „lestarstjóri“ þurfti að aka bílnum á neyðarakgrein á Suðurlandsvegi í átt að Rauðavatni. Þetta vandamál reyndist auðleyst með því að breyta stillingum í mótorstýringu þannig að á ofangreindri leið þurfti aldrei að draga úr straumstyrk. Eftir þetta var aldrei vandamál að missa afl í borgarumferðinni. Fleiri atriði mætti hér nefna en til fróðleiks sýnum við dagbókarfærslur frá júní 2016. Hér sést að upplifun notandans er mun betri og greitt hefur verið úr flestum vandamálum. TIl að taka saman verkefnið má segja að því hefur nú verið lokið þannig að bíllinn uppfyllir nú þær kröfur sem settar voru fram í ársbyrjun 2009. Drægni hans er nú allt að 100 km við góðar aðstæður og hann getur vel haldið meðalhraða á Vesturlandsvegi eða allt upp í 100 km/klst. Þess má geta að þegar þetta er ritað er bílnum ekið daglega milli Grafarvogs og Keflavíkur. Það er frábær tilfinning að aka bílnum og vita að mengun af hans völdum er lítil og aðstandendur eru sáttir, enda þótt teygst hafi úr þessu verkefni. Það verkefni sem hér er lýst er ekki hið eina sinnar tegundar. Í Háskólanum í Reykjavík var svipað verkefnið unnið á árunum 2009 og 2010, og lesa má um það í lokaritgerðum í tæknifræði við HR. Fleiri dæmi um breytingar á bensínbíl í rafbíl eru til. Þær verða ekki raktar hér en látið duga að nefna að okkar verkefni, og önnur áþekk verkefni sýna, að það er tæknilega vel gerlegt að breyta bensínbíl í rafbíl, og notkun hans í umferð höfuðborgarsvæðisins er vandræðalaus, jafnt vetur sem sumar. Að vísu skal viðurkennt að á köldum vetrardögum getur verið nokkuð kalt í bílnum því engin miðstöðvarkynding finnst í honum. Þetta vandamál hefur verið leyst að hluta með því að rafhita bílinn yfir nóttina til að bílstjóri komi að bílnum heitum að morgni. Ekki verður þó undan því vikist að nefna þá staðreynd að á meðan á verkefninu hefur staðið hafa orðið gríðarlegar breytingar í viðskiptaumhverfinu og í dag eru rafbílar markaðsvara; velflestir bílafram-

68

verktækni 2016/22

Ekið upp Ártúnsbrekku til að kanna hvort bíllinn standist upphaflegar hönnunarforsendur. leiðendur bjóða fleiri en eina útfærslu af rafbílum og útbreiðsla þeirra fer hratt vaxandi hér á landi. Þetta er þróun sem aðstandendur sáu ekki fyrir þegar verkefnið var hafið og því má segja tæknin hafi farið framúr þessu þróunarverkefni. Það er gleðileg staðreynd og rafbílinn á framtíðina fyrir sér á Íslandi, enda gera áætlanir stjórnvalda ráð fyrir því að innan nokkurra áratuga verði stærstur hluti bílaflotans rafknúinn. Metnaður frænda okkar Norðmanna í þessu efni er enn meiri því þar í landi er gert ráð fyrir að stærstur hluti bílaflotans verði rafknúinn strax árið 2025. Að leiðarlokum má benda á að í verkefninu hafa verið búin til tvö kynningarmyndbönd sem eru aðgengileg á youtube. Fyrra myndbandið var gert um mitt ár 2009, það fjallar um fyrri áfanga verkefnisins og má nálgast það á YouTube með því að leita að fyrirsögninni „Að breyta bensínbíl í rafbíl.“ Seinna myndbandið er frá sumrinu 2016 og gefur það yfirlit yfir verkefnið í heild, með áherslu á seinni hluta þess og notkun bílsins. Þetta myndband má nálgast á YouTube með því að leita að fyrirsögninni „Bensínbíl breytt í rafbíl - yfirlit verkefnis.“ Einnig er vísað til greinarinnar „Að breyta bensínbíl í rafbíl“ í Árbók Verkfræðingafélagsins árið 2009, auk þess sem haustið 2015 birtist greinin „Mestu skiptir rétt samsett teymi með ástríðu fyrir viðfangsefninu“ í bókinni Toppstöðin, þar sem lögð var megináhersla á nýsköpunarþátt þessa verkefnis. Að síðustu viljum við greinarhöfundar þakka kærlega þeim sem stutt hafa verkefnið. Fyrst og fremst ber þar að nefna Orkurannsóknasjóð Landsvirkjunar sem gerði okkur kleyft að ljúka við seinni áfangann og smíða seinni frumgerð bílsins með riðstraumsmótor og LiIn rafgeymum. Í þessum áfanga náðist sá árangur að bíllinn stóðst hinar upphaflegu hönnunarforsendur um hraða og drægni. Án framlags Landsvirkjunar hefði þessi árangur aldrei náðst. Sigurði Gísla Karlssyni þökkum við dygga þátttöku í verkefninu, frá upphafi til enda.


TÆKNI- OG vísindagreinar

Áhrif gæðastjórnunar á starfsánægju og helgun starfsmanna Guðrún Ragna Hreinsdóttir, Kristjana Milla Snorradóttir, dr. Helgi Þór Ingason Tækni- og verkfræðideild, Háskólinn í Reykjavík, Menntavegur 1, 101 Reykjavík Fyrirspurnir: gudrunragnah@gmail.com kristjanamilla@gmail.com

ÁGRIP Grein þessi er samantekt á lokaverkefnum til meistaraprófs í verkefnastjórnun (MPM) við Háskólann í Reykjavík. Áhrif innleiðingar ISO 9001 gæðastjórnunarkerfa á starfsánægju og helgun starfsmanna var könnuð með fræðilegri úttekt. Einnig voru fyrirliggjandi gögn úr vinnustaðagreiningum Capacent skoðuð til að kanna hvort gæðastjórnun hefði áhrif á helgun starfsmanna. Helstu niðurstöður eru að ákveðnir þættir gæðastjórnunar geta eflt starfsánægju og helgun starfsmanna þó rannsóknum beri ekki saman um að hve miklu leyti. Fyrirliggjandi gögn gefa vísbendingu um að helgun starfsmanna sé heldur minni hjá fyrirtækjum með ISO 9001 gæðavottun en þeirra sem ekki hafa vottun. Lykilorð: Gæðastjórnun, helgun starfsmanna, verkefnastjórnun, starfsánægja, ISO 9001.

Inngangur Ánægja starfsfólks er hornsteinn í árangri fyrirtækja og fyrirtæki geta aðeins náð framúrskarandi árangri ef þau búa yfir hæfu og ánægðu starfsfólki sem er tilbúið að leggja sig fram í starfi sínu. Kenningar sýna þó fram á að ekki er nóg að búa yfir ánægðu starfsfólki heldur er talið mikilvægara að fólk helgi sig starfinu. Þannig hefur verið sýnt fram á að helgun starfsfólks feli í sér sterkari forspárgildi en starfsánægja um jákvæða rekstrarafkomu fyrirtækja. Helgun er skilgreind sem jákvætt viðhorf starfsmanna til fyrirtækisins og gilda þess og sá sem helgar sig starfinu áttar sig á hver áhrif hans sem starfsmanns eru á heildarafkomu fyrirtækis. Samkeppni á fyrirtækjamarkaði kallar á sífellt betri frammistöðu fyrirtækja og þörf fyrir markvissa gæðastjórnun. Með því að innleiða og starfrækja stjórnkerfi samkvæmt viðurkenndum stöðlum má skapa tryggingu fyrir því að tilteknum kröfum sé uppfyllt í starfsemi fyrirtækis. Ein leið til að innleiða gæðastjórnun er að byggja upp gæðastjórnunarkerfi samkvæmt ISO 9001 staðli. Innleiðing gæðakerfis getur verið yfirgripsmikið og flókið verkefni og eins og við aðrar breytingar getur það haft áhrif á viðhorf og hegðun starfsmanna.

forspárþætti starfsánægju og áhrif hennar á starfsfólk. Eins og sjá má á mynd 1 leiðir starfsánægja til hollustu, þegnhegðunar og vellíðunnar starfsmanns en óánægja getur leitt til aukinna fjarvista og vilja til starfsloka. Ghazzawi (2008) skilgreindi fimm grunnþætti sem hafa áhrif á hversu mikla eða litla starfsánægju fólk upplifir. Þættirnir eru persónuleiki, gildi, starfsaðstæður, félagsleg áhrif og hamingja. Áætlað er að allt að 30% af starfsánægju tengist persónuleika og eðlisfari fólks. Gildi í starfi er skilgreint sem það að vita hverju starfið á að skila og hvers er vænst af starfsmönnum. Fólk upplifir aukna ánægju þegar gildum þeirra, væntingum og kröfum í starfi er mætt. Einn af stærstu áhrifavöldum starfsánægju eru starfsaðstæður. Til starfsaðstæðna teljast þættir svo sem efnislegt umhverfi, gæði tengsla við samstarfsfólk og viðskiptavini, laun og önnur fríðindi og starfsöryggi. Til starfsaðstæðna telst einnig það að upplifa sig sem þátttakanda í fyrirtækinu, tækifæri til framþróunar, þjálfun og að hafa nægileg aðföng til að geta sinnt starfinu. Fjórði áhrifaþátturinn, félagsleg áhrif eru þau áhrif sem menning og fólk í umhverfinu hefur á viðhorf og hegðun og þar af leiðandi á starfsánægju. Rannsóknir hafa sýnt að hamingja, það að líða vel og vera almennt ánægður, hafi sterk tengsl við starfsánægju og að þeir sem eru ánægðari í lífinu séu einnig ánægðari í starfi. Á sama hátt getur starfsánægja haft áhrif á hamingju fólks (Ghazzawi, 2008). Stjórnendur fyrirtækja eru í auknum mæli farnir að gera sér grein fyrir því að til þess að ná framúrskarandi árangri er ekki nóg að starfsmenn séu ánægðir í starfi. Það þarf meira til, því starfsmenn geta verið ánægðir og sinnt starfi sínu vel án þess að leggja meira á sig en til þarf. Til þess að ná framúrskarandi árangri þurfa starfsmenn, að sjá heildarmyndina, skilja hvernig fyrirtæki ná markmiðum sínum og að þeir helgi sig starfinu (Sirisetti, 2012; Vestal, 2012). Í bókinni First, break all the rules sem Gallup gaf fyrst út árið 1999 kemur fram að helgun starfsmanna hafi marktæk jákvæð tengsl við framleiðni og arðsemi fyrirtækja, starfsmannaveltu, öryggi starfsmanna og ánægju viðskiptavina (Buckingham og Coffman, 1999). Markos og Sridevi (2010) segja að hugtakið helgun starfsmanna byggi á og feli meðal

Fræði Starfsánægja Ánægja fólks í starfi er fyrirtækjum mikilvæg því starfsánægja leiðir meðal annars til aukinna afkasta, betri frammistöðu og aukinnar hollustu starfsmanna við fyrirtækið (Ghazzawi, 2008; Harter, Schmidt og Hayes, 2002). Starfsánægja er skilgreind sem persónulegt viðhorf einstaklings til starfs og fyrirtækis og endurspeglar upplifun hans af starfinu í samanburði við væntingar til starfsins og umgjarðar þess (Arney Einarsdóttir og Ásta Bjarnadóttir, 2010). Starfsánægja hefur einnig verið skilgreind sem tilfinning starfsmanns gagnvart eiginleikum starfsins og snýst um hvort og hversu mikið starfsmanni líkar starf sitt. Að því sögðu er ljóst að um flókna og margbreytilega skilgreiningu er að ræða og að engin ein leið er til að uppfylla væntingar allra starfsmanna. Til að geta komið til móts við væntingar starfsmanna er því brýnt að átta sig á hvaða þættir það eru sem hafa áhrif á starfsánægju (Ghazzawi, 2008). Ghazzawi setti fram kenningarlegan ramma um

Mynd 1: Kenningarlegur rammi Ghazzawi um forspárþætti starfsánægju og áhrif hennar (Arney Einarsdóttir og Ásta Bjarnadóttir, 2010).

verktækni 2016/22

69


TÆKNI- OG vísindagreinar

annars í sér hugtökin starfsánægju, fyrirtækjahollustu og þegnhegðun en að það sé yfirgripsmeira.

Helgun starfsmanna Helgun starfsmanna lýsir vilja þeirra til að gefa sig alla í starfstengd viðfangsefni. Sá sem helgar sig starfinu upplifir orku og ástríðu sem getur leitt til betri frammistöðu. Ávinningur fyrirtækja af helgun starfsmanna er talinn ærinn. Helgun starfsmanna hvetur til betri frammistöðu, hollustu og þegnhegðunar. Starfsmenn sem helga sig starfinu eru taldir hafa aukið þor til þess að taka sjálfstæðar ákvarðanir. Í fyrirtækjum þar sem helgun starfsmanna er mikil eru skráð færri vinnuslys og öryggi starfsmanna mælist hærra en hjá öðrum fyrirtækjum (Harter, Schmidt og Hayes, 2002; Wollard og Shuck, 2011). Hugtakið helgun starfsmanna kemur úr jákvæðri sálfræði þar sem áhersla er lögð á styrkleika fólks, heilbrigði og hamingju frekar en sjúkdóma og hindranir í lífinu (Schaufeli og Bakker, 2010). Skilgreining ensku hugtakanna work engagement, employee engagement og job engagement er að miklu leyti áþekk og því notuð jöfnum höndum í fræðunum (Schaufeli, Salanova, González-romá og Bakker, 2002). Gallup skilgreinir helgun sem þátttöku og ánægju auk ástríðu fyrir starfi. Þeir starfsmenn sem helga sig starfinu eru tilfinningalega bundnir vinnustað sínum og einbeittir í því að skapa verðmæti (Gallup, Inc., 2013). Í grein sem birtist í Straumum, viðskiptariti Capacent, er helgun skilgreind sem: „...viðbrögð starfsfólks við stjórnun og aðstæðum á vinnustaðnum og birtist í hegðun þess, viðhorfum og tilfinningum“ (2011). Í rannsóknum hefur verið bent á að helgun starfsmanna aukist þegar stjórnendur einblína á styrkleika fremur en veikleika starfsmanna og þegar regluleg endurgjöf er veitt. Starfsmenn upplifa meiri helgun ef þeir vinna við aðstæður sem eru lagaðar að þeirra þörfum, sinna verkefnum sem falla að styrkleikum þeirra og hæfni og hafa þau aðföng sem þarf til að sinna starfinu vel. Starfsmenn sem finna stuðning frá stjórnendum eru líklegri til að helga sig starfinu. Í umhverfi þar sem gerðar eru of miklar kröfur og mikil streita ríkir eru starfsmenn líklegri til að þróa með sér kulnun. Það er hlutverk stjórnenda að finna leiðir sem geta aukið helgun starfsmanna. Aukinn sveigjanleiki, skýr starfshlutverk, vald til ákvarðanatöku og tækifæri til jákvæðrar tengslamyndunar geta aukið helgun í starfi. Mikilvægt er að stjórnendur átti sig á að hægt er að hafa áhrif á fyrirtækjamenningu þannig að hún efli helgun starfsmanna (Attridge, 2009).

Mæling á helgun starfsmanna Með vinnustaðagreiningum má fá vísbendingar um líðan starfsmanna og viðhorf þeirra til vinnustaðar. Greining getur gefið stjórnendum samanburð milli ára og einnig við önnur fyrirtæki. Capacent á Íslandi notar meðal annars Gallup Workplace Audit (GWA), einnig nefnt Q12, til vinnustaðagreininga. Q12 matslistinn samanstendur af tólf staðhæfingum sem snúa að lykilþáttum í starfsumhverfinu sem hafa áhrif á viðhorf og hegðun starfsmanna og niðurstöður segja til um að hve miklu leyti þeir helga sig starfinu. Það er mikilvægt fyrir stjórnendur að vita hversu mikil eða lítil helgun starfsmanna er svo þeir geti brugðist við ef þörf er á. Staðhæfingar Q12 eru framkvæmdamiðaðar og geta veitt stjórnendum leiðsögn til að auka ánægju og helgun starfsmanna (Buckingham og Coffman, 1999). Q12 matslista Gallup má líkja við þarfapýramída Maslow. Byrja þarf á að uppfylla grunnþarfir starfsmanns til þess að hann geti aukið vöxt og framgang í starfi. Sem dæmi er það ómarkvisst að ræða við starfsmann um framfarir hans ef hann veit ekki til hvers er ætlast af honum í starfi. Staðhæfingar Q12 listans má því setja upp sem pýramída eftir stigveldi helgunar, sjá mynd 2. Í neðsta hluta eru tvær staðhæfingar um grunnþarfir í starfi, þar á eftir fylgja fjórar um stuðning yfirmanna, næst fjórar um teymisvinnu og að lokum tvær um framgang í starfi (Kampf, 2014).

70

verktækni 2016/22

Mynd 22. .  Stigveldi   helgunar   í  starfi.   Mynd Stigveldi helgunar í starfi.

Gæðastjórnun

Til að fyrirtæki nái góðum árangri er nauðsynlegt að stýra þeim á kerfisbundinn og gegnsæjan hátt en það einkennir meðal annars gæðastjórnun (Staðlaráð Íslands, 2011). GæðastjórnunSeinni'könnun'gerð byggir á þáttFyrri'könnun'gerð Fjöldi'starfsmanna töku allra starfsmanna og miðar að langtíma árangri með því að stuðla Fyrirtæki(A Um(ári(fyrir(vottun 2004350 Um(tveimur(árum(eftir(vottu Fyrirtæki(B <100 Um(ári(eftir(vottun að ánægjuUm(ári(fyrir(vottun viðskiptavina og bættum hag starfsmanna fyrirtækis (Helgi Fyrirtæki(C Um(ári(fyrir(vottun 2004350 Um(ári(eftir(vottun Þór Ingason, 2006). Ein leið til að innleiða gæðastjórnun er að byggja Fyrirtæki(D Um(tveimur(árum(fyrir(vottun <100 Um(ári(eftir(vottun upp gæðastjórnunarkerfi samkvæmt ISO 9001 staðlinum. Helstu hvatFyrirtæki(E Fyrr(á(sama(ári(og(vottun(fékkst 3504500 Um(tveimur(árum(eftir(vottu Fyrirtæki(F Um(ári(fyrir(vottun 3504500 gæðastjórnunarkerfi Um(ári(eftir(vottun ar og ávinningur fyrirtækja til að koma á vottuðu Fyrirtæki(G Um(ári(fyrir(vottun og til að mæta 1004200 Um(ári(eftir(vottun eru samkeppnissjónarmið kröfum og væntingum viðskiptavina. Einnig til að bæta ímynd fyrirtækis og auka tækifæri til útflutnings og markaðsstarfs erlendis (Jóhanna Gunnlaugsdóttir, 2010). Ávinningur er einnig agaðri vinnubrögð og betri stjórnun sem kemur til vegna staðlaðra vinnubragða og ferla. Ávinningur gæðastjórnunar snýr ekki síður að starfsmönnum fyrirtækja og tengist aukinni hvatningu og ánægju, jákvæðari samskiptum, bættri teymisvinnu og aukinni þekkingu starfsmanna. Auk þess hefur verið sýnt fram á lægri starfsmannaveltu og minni fjarveru starfsmanna hjá fyrirtækjum með ISO 9001 vottun (Tarí, Molina-Azorín og Heras, 2012). Það er ekki gæðastjórnunarkerfið sjálft sem leiðir til umbóta á verkferlum og afurðum heldur er það verkfæri sem getur stutt fyrirtæki til að ná markmiðum sínum á kerfisbundinn hátt. Til þess að ná árangri með gæðastjórnunarkerfi þurfa stjórnendur og starfsmenn að taka virkan þátt í innleiðingu þess og stuðla að stöðugum umbótum kerfisins. Í meginreglum gæðastjórnunar er meðal annars fjallað um mikilvægi leiðtogans og ábyrgð hans til að skapa og viðhalda jákvæðu umhverfi. Það er starfsfólkið sem myndar kjarna fyrirtækisins og þegar stjórnendur veita því tækifæri til fullrar þátttöku nýtast hæfileikar þess í þágu fyrirtækisins (Staðlaráð Íslands, 2011). Innleiðing gæðastjórnunarkerfis er ferli sem getur falið í sér töluverðar breytingar fyrir starfsmenn sem þeir geta upplifað sem óþægindi. Breytingar geta valdið uggi meðal starfsfólks og birst í andstöðu þeirra gagnvart breytingum. Það er þó ekki breytingin sjálf sem vekur óróa heldur er það óvissan sem getur fylgt henni. Álag á starfsmenn getur aukist meðan á innleiðingarferli stendur, ekki síst ef starfsfólk telur sig vanta upplýsingar, upplifir sig ekki sem þátttakanda í ferlinu eða ef það snertir starfsöryggi þess. Stjórnun breytinga er eðlislægur hluti af umbótamenningu gæðastarfs og því mikilvægt að stjórnendur þekki vel til hugmyndafræði og aðferða breytingastjórnunar (Cabrey og Haughey, 2014).

Breytingar í fyrirtækjum Hvort og hversu farsæl breytingaverkefni verða í fyrirtækjum er háð fjölmörgum innri þáttum svo sem stjórnendum, fyrirtækjamenningu, viðhorfum starfsmanna og árangri innleiðingarferlis. Samkvæmt Kotter nær einungis þriðjungur breytingaverkefna settum markmiðum og hefur hann sett fram leiðir til þess að ná árangri við stjórnun breytinga (Kotter, 1996). Fólk er í eðli sínu vanafast og því geta breytingar valdið óvissu og jafnvel kvíða. Stjórnendur eiga það til að vanmeta hversu


TÆKNI- OG vísindagreinar vanafast fólk er sem getur skýrt andstöðu starfsmanna við breytingar. Stjórnandinn ætti að vera sá kraftur sem drífur áfram umfangsmiklar breytingar sem eru líklegri til þess ganga vel ef starfsmenn eru leiddir af hæfileikaríkum stjórnanda. Til þess að viðamiklar breytingar gangi vel í fyrirtækjum þarf að upplýsa starfsmenn um þörfina fyrir breytingar og sýna fram á ávinning þeirra. Mikilvægt er að starfsmenn séu virkir þátttakendur í breytingaferlinu og séu meðvitaðir um framtíðarsýn og stefnu fyrirtækisins (Kerzner, 2009; Kotter, 1996). Algeng ástæða þess að innleiðingar ganga illa er að einblínt er á endurhönnun ferla en horft framhjá mannauðs- og menningarþættinum, þrátt fyrir að það er fólkið en ekki tæknin sem erfiðast er að breyta (Salegna og Fazel, 1996). Gæðamenning einkennir menningu fyrirtækis þar sem allir starfsmenn hafa skilið og tileinkað sér gæðahugsun sem felst meðal annars í því að vilja ávallt gera betur (Kujala og Lillrank, 2004). Einkenni fyrirtækjamenningar sem styður við gæðastjórnun eru meðal annars sameiginleg gildi, traust, virðing, valdefling og vilji til stöðugra umbóta (Salegna og Fazel, 1996).

Tengsl gæðastjórnunar, starfsánægju og helgunar starfsmanna Rannsóknir sýna fram á mismunandi niðurstöður um áhrif gæðastjórnunar á ánægju starfsmanna. Annars vegar er talið að kröfur og væntingar til starfsmanna aukist og með því verði álagið á þá meira og ánægja minni. Hins vegar er talið að vinnulag og samskipti verði skýrari sem getur dregið úr álagi og aukið sköpunargleði og þar með ánægju starfsmanna (Ooi o.fl., 2008). Samkvæmt Tarí, Molina-Azorín og Heras (2012) hefur innleiðing gæðastjórnunar jákvæð áhrif á starfsánægju og aðra starfstengda þætti svo sem hvatningu, teymisvinnu, samskipti og þekkingu. Auk þess er talið að starfsmannavelta og fjarvera minnki. Kari og Asaari (2006) sýna fram á svipaðar niðurstöður í rannsókn á áhrifum gæðastjórnunar á starfstengd viðhorf. Þar kemur fram að þjálfun og fræðsla, hvatning, teymisvinna og stöðug umbótavinna hafi jákvæð áhrif á starfsánægju. Hins vegar er ekki talið að áhersla gæðastjórnunar á ánægju viðskiptavina leiði til aukinnar ánægju starfsmanna. Menezes (2012) gerði fræðilega úttekt á tengslum starfsánægju og gæðastjórnunar og vísar í rannsóknir sem sýna bæði fram á jákvæð og neikvæð áhrif gæðastjórnunar á starfsánægju. Menezes vísar meðal annars í langsniðsrannsókn Korunka og félaga (2003) þar sem ekki fundust bein tengsl milli gæðastjórnunar og starfsánægju. Þó sýnir sú rannsókn fram á að skýr starfshlutverk og gott upplýsingaflæði séu mikilvægir áhrifaþættir starfsánægju. Mehra og Ranganathan (2011) báru einnig saman rannsóknir um áhrif gæðastjórnunar á starfsánægju. Hluti þeirra rannsókna sýnir fram á aukna starfsánægju Mynd 2.  Stigveldi  helgunar  í  starfi.   meðan aðrar sýna lítil tengsl. Þeir vísa til dæmis í Burke, Graham og Smith (2005) sem telja innleiðingarferlið geta leitt til aukinnar starfsánægju en til lengri tíma muni breytingin draga úr starfsánægju vegna aukins vinnuálags. Niðurstaða þeirra félaga var að innleiðing gæðastjórnunar hefur hófleg áhrif á starfsánægju (Mehra og Ranganathan, 2011).

Dr. Helgi Þór Ingason gerði rannsókn á innleiðingu ISO 9001 gæðakerfa hjá 21 fyrirtæki á Íslandi (Helgi Þór Ingason, 2015). Gæðastjórar fyrirtækjanna fengu senda spurningakönnun þar sem ein af spurningunum var „Ég tel að innleiðing ISO 9001 gæðakerfis hafi haft áhrif á starfsánægju“. Niðurstaðan er að um 90% gæðastjóra telja starfsánægju hafa aukist eftir innleiðingu og enginn telur hana hafa minnkað (munnleg heimild, tölvupóstur, 2. apríl 2014). Tekið skal fram að þetta er mat gæðastjóra fyrirtækjanna en ekki almennra starfsmanna. Lítið sem ekkert fannst af fræðilegum heimildum um tengsl helgunar starfsmanna og gæðastjórnunar. Það sem helst hefur verið vísað til í fræðigreinum er að til þess að ná árangri með gæðastjórnun þurfa stjórnendur og starfsmenn að helga sig viðfangsefnum gæðastjórnunar (Jacobsen, 2008; Scott, 2012). Til þess að leita svara við því hvort gæðastjórnun hafi áhrif á helgun starfsmanna var því leitað til Capacent á Íslandi sem býr yfir stórum grunni gagna sem aflað hefur verið með vinnustaðagreiningum.

Aðferð

Capacent valdi fyrirtækin í rannsóknina með hentugleikaúrtaki og til að afmarka þau fyrirtæki sem hafa innleitt gæðastjórnun voru valin fyrirtæki með gilda ISO 9001 vottun. Gögn þeirra fyrirtækja sem skoðuð voru í rannsókninni var aflað með Q12 matslistanum sem byggir á 13 staðhæfingum sem mæla starfsánægju og helgun starfsmanna. Út frá gögnum Capacent voru gerðar tvær samanburðarmælingar. Í mælingu 1 var skoðuð breyting á meðaltali helgunar starfsmanna. Skoðaðar voru mælingar sjö fyrirtækja sem höfðu verið gerðar fyrir og eftir að fyrirtækin hlutu ISO 9001 vottun. Í töflu 1 má sjá upplýsingar um hvenær mælingar voru gerðar og starfsmannafjölda fyrirtækjanna. Í mælingu 2 voru borin saman meðaltöl helgunar starfsmanna ISO 9001 vottaðra fyrirtækja við meðaltöl helgunar starfsmanna hjá fyrirtækjum sem ekki voru með ISO 9001 vottun. Á bak við niðurstöður mælinga ISO 9001 vottuðu fyrirtækjanna liggja svör rúmlega 1.500 einstaklinga. Á bak við niðurstöður fyrirtækja sem ekki voru með ISO 9001 vottun eru svör um 15.500 einstaklinga. Mælingar á bak við samanburðargreiningu 2 voru gerðar á árunum 2010 – 2012. Ekki fengust frekari bakgrunnsupplýsingar um fyrirtækin.

Niðurstöður Í mælingu 1 kom fram lítil breyting á helgun starfsmanna eftir ISO 9001 vottun. Breyting á meðaltali helgunar mældist neikvæð hjá fimm af sjö fyrirtækjum en þó misjafnt að hve miklu leyti. Breyting hjá tveimur fyrirtækjum var jákvæð en þó ekki mikil. Meðaltal heildarstarfsánægju lækkaði hjá öllum fyrirtækjum nema einu eftir ISO 9001 vottun. Í mælingu 2 kom fram marktækur munur á meðaltölum samanburðarhópanna. Minni helgun mældist meðal starfsmanna fyrirtækja sem eru með ISO 9001 vottun (Kristjana Milla Snorradóttir og Guðrún Ragna Hreinsdóttir, 2014).

Fyrri'könnun'gerð Fjöldi'starfsmanna Seinni'könnun'gerð Fyrirtæki(A Um(ári(fyrir(vottun 2004350 Um(tveimur(árum(eftir(vottun Fyrirtæki(B Um(ári(fyrir(vottun <100 Um(ári(eftir(vottun Fyrirtæki(C Um(ári(fyrir(vottun 2004350 Um(ári(eftir(vottun Fyrirtæki(D Um(tveimur(árum(fyrir(vottun <100 Um(ári(eftir(vottun Fyrirtæki(E Fyrr(á(sama(ári(og(vottun(fékkst 3504500 Um(tveimur(árum(eftir(vottun Fyrirtæki(F Um(ári(fyrir(vottun 3504500 Um(ári(eftir(vottun Fyrirtæki(G Um(ári(fyrir(vottun 1004200 Um(ári(eftir(vottun Tafla 1. Tímasetning könnunar og starfsmannafjöldi.

verktækni 2016/22

71


TÆKNI- OG vísindagreinar Umræður Samkvæmt niðurstöðum eru vísbendingar um að ISO 9001 gæðavottun hafi lítil áhrif á helgun starfsmanna en þar sem áhrif koma fram mælist helgun minni. Athyglisvert er að bera þær niðurstöður saman við fræðilega umfjöllun. Þar kom fram að ákveðnir þættir gæðastjórnunar geti eflt starfsánægju þó rannsóknum beri ekki saman um að hve miklu leyti (Guðrún Ragna Hreinsdóttir og Kristjana Milla Snorradóttir, 2014). Helgun starfsmanna byggir á og felur meðal annars í sér ánægju starfsmanna (Markos og Sridevi, 2010) og má því álykta að þeir þættir gæðastjórnunar sem ýta undir starfsánægju geti einnig hvatt til aukinnar helgunar starfsmanna. Í mælingu 1 var eitt fyrirtæki sem mældist með marktækt jákvæða breytingu á helgun starfsmanna eftir ISO 9001 vottun. Áhugavert væri að vita hvort starfsmenn þess fyrirtækis tóku til dæmis virkan þátt í innleiðingarferlinu og hvort það gæti skýrt jákvæða breytingu. Samkvæmt kenningum breytingastjórnunar ætti innleiðingarferli gæðastjórnunar að ganga betur og líklegra að starfsmenn verði sáttir við breytinguna ef þeir eru upplýstir um mikilvægi breytinganna og taka virkan þátt í ferlinu (Kerzner, 2009). Hjá öðru fyrirtæki varð marktæk neikvæð breyting á helgun eftir ISO 9001 vottun. Þar kom einnig fram neikvæð breyting á heildaránægju starfsmanna sem er ein af forsendum helgunar og því ekki að undra að mæling á helgun hafi í heild sinni lækkað hjá fyrirtækinu. Gögn úr mælingu 2 gáfu vísbendingar um að hjá starfsmönnum fyrirtækja sem eru með ISO 9001 vottun mælist helgun starfsmanna minni. Það má velta fyrir sér hvers vegna svo er. Samkvæmt upplýsingum frá Capacent eru ISO 9001 vottuðu fyrirtækin í rannsókninni ekki dreifð á allar atvinnugreinar og eru ákveðnar atvinnugreinar áber-

l á t s

andi, má þar til dæmis nefna framleiðslufyrirtæki. Samanburðarhópurinn er blanda fleiri atvinnugreina og þar eru til dæmis fjármálafyrirtæki áberandi. Samkvæmt CRANET rannsókninni 2012 falla fjármálafyrirtæki í þann flokk atvinnugreina þar sem þroskastig mannauðsstjórnunar telst hátt og þar er virk fagleg mannauðsstjórnun (Arney Einarsdóttir, Ásta Bjarnadóttir, Katrín Ólafsdóttir og Anna Klara Georgsdóttir, 2012). Það má áætla að í fyrirtækjum þar sem mælist þroskuð mannauðsstjórnun sé hugað vel að þáttum sem meðal annars hvetja til starfsánægju og helgunar starfsmanna og því eðlilegt að þau mælist með meiri helgun. Innleiðing gæðastjórnunarkerfis getur verið tímafrekt verkefni og áður en fyrirtæki fær ISO 9001 vottun þurfa allir þættir kerfisins að hafa verið starfræktir í nokkra mánuði (Staðlaráð Íslands, 2011). Mælingar flestra fyrirtækja í mælingu 1 voru gerðar um ári fyrir og ári eftir ISO 9001 vottun. Það má því reikna með að þegar mælingar voru gerðar hafi einhver fyrirtækjanna verið í innleiðingar- og/eða aðlögunarferli. Innleiðing getur falið í sér miklar breytingar fyrir starfsfólk, valdið auknu álagi og það getur tekið tíma fyrir starfsfólk að aðlagast breyttu vinnulagi sem getur haft áhrif á mælinguna. Til þess að gæðastjórnun sé árangursrík þarf gæðamenning að vera ríkjandi í menningu fyrirtækisins. Það getur tekið langan tíma að breyta menningu fyrirtækja og ef gæðamenning hefur ekki verið til staðar getur verið vandasamt að koma henni á (Salegna og Fazel, 1996). Það getur útskýrt minni helgun starfsmanna ISO 9001 vottaðra fyrirtækja í rannsókninni. Á hinn bóginn mætti ímynda sér að þau fyrirtæki sem leituðu vottunar á gæðakerfi væru fyrir með staðlaða framleiðslu og að gæðahugsun einkenndi starfsemina. Því þyrfti ISO 9001 vottun sem slík ekki endilega að fela í sér svo mikla breytingu fyrir starfsmenn.

í r i k r e St m u s ú h r a d n g ri

gg y r Ö al s n y e R g n Þekki

i

Gunnbjarnarholti 801 Selfoss 480 5600 landstolpi.is

72

verktækni 2016/22


TÆKNI- OG vísindagreinar Ávinningur gæðastjórnunar er meðal annars góð samskipti, teymisvinna, þjálfun starfsmanna og skýr stefna stjórnanda (Tarí o.fl., 2012) en þetta eru einnig þættir sem taldir eru hafa jákvæð áhrif á helgun starfsmanna (Markos og Sridevi, 2010). Út frá því má draga ályktun að tengsl séu á milli hugmyndafræði gæðastjórnunar og forspárþátta helgunar starfsmanna. Það má því spyrja sig af hverju gæðastjórnun virðist ekki hafa jákvæðari áhrif á helgun starfsmanna? Svarið getur meðal annars legið í því að gæðastjórnun leggur áherslu á afurðir og að uppfylla væntingar og ánægju viðskiptavina en fjallar ekki um starfsánægju eða önnur starfstengd viðhorf. Er það umhugsunarvert og jafnvel tilefni til endurskoðunar á gæðastjórnun og vottuðum gæðakerfum. Vegna takmarkana á rannsóknargögnum reynist hér erfitt að svara því hvort gæðastjórnun hafi áhrif á helgun starfsmanna. Fyrst má nefna að fjöldi fyrirtækja í úrtaki mælingar 1 var ekki stórt. Í mælingu 2 voru um það bil tíu sinnum fleiri einstaklingar á bak við niðurstöður fyrirtækja sem ekki voru með ISO 9001 heldur en ISO 9001 vottaðra. Ekki var tekið tillit til annarra breytinga en ISO 9001 vottunar og því fátt sem segir að ISO vottunin sé það sem hafði áhrif á helgun starfsmanna. Ekki er vitað hvaða fyrirtæki voru á bak við mælingarnar né nákvæmlega hvaða ár þær voru gerðar. Ýmsir þjóðfélagslegir þættir geta haft áhrif á upplifun starfsmanna sem og stórar breytingar innan fyrirtækjanna. Ekki er vitað hvort innleiðing ISO 9001 hafi átt sér stað í öllum deildum fyrirtækjanna, en mælingar á helgun voru gerðar hjá öllum starfsmönnum. Auk þess er ekki vitað hvernig stjórnendur og starfsfólk upplifðu innleiðinguna sjálfa, en hún er breytingarferli sem getur haft áhrif á viðhorf starfsmanna.

Heimildir Arney Einarsdóttir og Ásta Bjarnadóttir. (2010). Tveir vinnumarkaðir og hrun: Áhrif á upplifun og hegðun starfsmanna. Tímarit um viðskipti og efnahagsmál, 7(1). Arney Einarsdóttir, Ásta Bjarnadóttir, Katrín Ólafsdóttir og Anna Klara Georgsdóttir. (2012). Staða og þróun mannauðsstjórnunar á Íslandi: CRANET rannsóknin 2012. Reykjavík: Háskólinn í Reykjavík. Attridge, M. (2009). Measuring and managing employee work engagement: A review of the research and business literature. Journal of workplace behavioral health, 24, 383– 398. Brynja Bragadóttir, Elín Valgerður Margrétardóttir, Hildur Jóna Bergþórsdóttir og Tómas Bjarnason. (2011). Velgengni og innri styrkur vinnustaða. Straumar - viðskiptarit Capacent, 83–88. Buckingham, M. og Coffman, C. (1999). First, break all the rules. London: Simon & Schuster. Burke, R. J., Graham, J. og Smith, F. (2005). Effects of reengineering on the employee satisfaction-customer satisfaction relationship. The TQM Magazine, 17(4), 358–263. Cabrey, T. S. og Haughey, A. (2014). Enabling organizational change through strategic initiatives. Pennsylvania: Project Management Institute. Sótt af http://www.pmi.org/~/media/PDF/Publications/Enabling-Change-ThroughStrategic-Initiatives.ashx Gallup, Inc. (2013). State of the global workplace: Employee engagement insights for business leaders worldwide. Gallup, Inc. Sótt 23. mars 2014 af http://www.gallup.com/strategicconsulting/164735/state-global-workplace.aspx Ghazzawi, I. (2008). Job satisfaction antecedents and consequences: A new conceptual framework and research agenda. The Business Review, Cambridge, 11(2), 1–10. Guðrún Ragna Hreinsdóttir og Kristjana Milla Snorradóttir. (2014). Áhrif gæðastjórnunar á starfsánægju og helgun í starfi (MPM-ritgerð). Háskólinn í Reykjavík, Tækni- og verkfræðideild. Sótt 1. nóvember 2015 af http://hdl. handle.net/1946/19617 Harter, J. K., Schmidt, F. L. og Hayes, T. L. (2002). Business-unit-level relationship between employee satisfaction, employee engagement, and business outcomes: A meta- analysis. Journal of Applied Psychology, 87(2), 268– 279. doi:10.1037/0021- 9010.87.2.268 Helgi Þór Ingason. (2006). Útbreiðsla ISO9001 - þróunin á Íslandi og erlendis. Dropinn, 13(3), 10–13. Helgi Þór Ingason. (2015). Hvernig á að innleiða gæðastjórnunarkerfi?

Verktækni, 21, 21-26. Sótt 1. nóvember 2015 af http://www.vfi.is/media/ utgafa/Hvernig_a_ad_innleida_gaedastjornunarkerfi.pdf Jacobsen, J. (2008). Avoiding the mistakes of the past: Lessons learned on what makes or breaks quality initiatives. The Journal for Quality and Participation, 31(2), 4–8,39. Jóhanna Gunnlaugsdóttir. (2010). Vottað gæðakerfi. Hvatar og áskoranir. Þjóðarspegillinn, 133–148. Kampf, E. (2014). Can you really manage engagement without managers? Gallup Business Journal. Sótt 26. apríl 2014 af http://businessjournal. gallup.com/content/168614/really-manage-engagement-withoutmanagers.aspx
 Kari, N. og Asaari, M. H. A. H. (2006). The effects of total quality management practices on employees’ work-related attitudes. The TQM Magazine, 18(1), 30–43. Kerzner, H. R. (2009). Project management: a systems approach to planning, scheduling, and controlling (10. útg.). New York: John Wiley & Sons, Inc.
 Korunka, C., Scharitzer, D., Carayon, P. og Sainfort, F. (2003). Employee strain and job satisfaction related to an implementation of quality in a public service organization: a longitudinal study. Work & Stress, 17(1), 52–72. Kotter, J. P. (1996). Leading change. Harvard Business Press.
 Kristjana Milla Snorradóttir og Guðrún Ragna Hreinsdóttir. (2014). Gæðastjórnun og helgun starfsmanna (MPM-ritgerð). Háskólinn í Reykjavík, Tækni- og verkfræðideild. Sótt 1. nóvember 2015 af http://hdl.handle.net/1946/19618 Kujala, J. og Lillrank, P. (2004). Total quality management as a cultural phenomenon. The Quality Management Journal, 11(4), 43–55.
 Markos, S. og Sridevi, M. S. (2010). Employee engagement: The key to improving performance. International Journal of Business & Management, 5(12), 89–96. Mehra, S. og Ranganathan, S. (2011). Implementing quality management practices without sacrificing employee satisfaction. Production and Inventory Management Journal, 47(1), 69–79. Menezes, L. M. de. (2012). Job satisfaction and quality management: an empirical analysis. International Journal of Operations & Production Management, 32(3), 308–328. doi:http://dx.doi. org/10.1108/01443571211212592 Ooi, K. B., Arumugam, V., Pei-Lee, T. og Chong, A. Y.-L. (2008). TQM practices and its association with production workers. Industrial Management + Data Systems, 108(7), 909–927. doi:http://dx.doi. org/10.1108/02635570810897991 Salegna, G. og Fazel, F. (1996). An integrative approach for selecting a TQM/ BPR implementation plan. The International Journal of Quality Science, 1(3), 6–23. Schaufeli, W. B. og Bakker, A. B. (2010). Defining and measuring work engagement: Bringing clarity to the concept. Í Work engagement: A handbook of essential theory and research (bls. 10–24). Schaufeli, W. B., Salanova, M., González-romá, V. og Bakker, A. (2002). The measurement of engagement and burnout: A two sample confirmatory factor analytic approach. Journal of Happiness Studies, 3(1), 71–92. Scott, T. (2012). Organizational excellence: A study of the relationship between emotional intelligence and work engagement in process improvement experts (Doktorsritgerð). George Fox University. Sótt 5. apríl 2014 af http:// gradworks.umi.com/35/34/3534616.html Sirisetti, S. (2012). Employee engagement culture. The Journal of Commerce, 4(1), 72. Staðlaráð Íslands. (2011). ISO 9001 fyrir lítil fyrirtæki. Leiðsögn. Ráðleggingar frá ISO/TC 176 (3. útgáfa.). Reykjavík: Höfundur. Tarí, J. J., Molina-Azorín, J. F. og Heras, I. (2012). Benefits of the ISO 9001 and ISO 14001 standards: A literature review. Journal of Industrial Engineering and Management, 5(2). doi:http://dx.doi.org/10.3926/jiem.488 Vestal, K. (2012). Which matters: Employee satisfaction or employee engagement? Nurse Leader, 10(6), 10–11. doi:10.1016/j.mnl.2012.09.009 Wollard, K. K. og Shuck, B. (2011). Antecedents to employee engagement: a structured review of the literature. Advances in developing human resources.

verktækni 2016/22

73


Skýrslur Við tökum að okkur vinnslu á alls konar skýrslum, t.d. ársskýrslum, skýrslum fyrir fundi og lokaverkefnum nemenda í framhaldsskólum. Frágangur skýrslu getur verið með ýmsum hætti: límd, vírheft, gormuð eða heft með kjalbandi. Skýrslur í minna upplagi prentum við í stafrænum prentvélum. Tímarit/fréttablöð Við tökum að okkur að prenta fréttablöð og minni tímarit. Nafnspjöld og kveðjuspjöld Við prentum nafnspjöld í öllum litum og notum ýmsar gerðir pappírs. Ef afhendingartími er stuttur prentum við nafnspjöldin stafrænt. Bæklingar Svansprent framleiðir bæklinga í ýmsum gerðum og stærðum. Við höfum þróað mjög gott ferli við framleiðslu bæklinga og getum því afgreitt þá með stuttum fyrirvara.

Bréfagögn og umslög Fyrirtæki sem vilja byggja upp góða ímynd senda frá sér falleg og stílhrein bréfagögn. Við prentum bréfsefni, reikninga, greiðsluseðla, kvittanir, blokkir og minnisblokkir. Við afgreiðum bréfsefni, reikninga og greiðsluseðla í snyrtilegum öskjum. Falleg umslög vekja athygli og kynna fyrirtæki á jákvæðan hátt.

Bækur Svansprent tekur að sér að framleiða bækur í kiljubandi, annaðhvort límdar í kjölinn eða gormaðar.

Svansprent með umhverfisvottun

VIÐ HLUSTUM VERKIN TALA Auðbrekka 12

200 Kópavogur

Sími 510 2700

svansprent@svansprent.is


VSÓ RÁÐGJÖF Þríhnúkagígur, Klettaskóli, Kringsjå skole landslagshönnun, undirgöng undir Vesturlandsveg, verðmat lands, umferðarlíkan höfuðborgarsvæðisins, stækkun flugstöðvar, mat á umhverfisráhifum, staðarval fimleikahúss í Kópavogi, Jessheim kirke framkvæmdaeftirlit, jarðtækni, svæðisskipulag Suðurnesja, hótel Marina, hörðnunarhraði steypu, Børstad idrettsområde, kortlagning gististaða, aðveitustöð á Akranesi, vörugeymslur, hjúkrunarheimilið Eyri á Ísafirði, fráveita á Siglufirði, öryggis og neyðaráætlanir, byggingarstjórn Fjölbrautarskóla Mosfellsbæjar, hjúkrunarheimili í Hamar kommune, Betri hverfi í Reykjavík, landmælingar, Lygna skisenter öryggis- og heilsuáætlun, umferðaröryggisáætlun Seltjarnarnesbæjar, Nýr Landspítali, Skóli í Úlfarsárdal...

Og lengi má áfram telja. VSÓ hefur unnið að fjölbreyttum, krefjandi og skemmtilegum verkefnum undanfarin 56 ár og mun halda því áfram.

www.vso.is STOFNAÐ 1958


Einfรถld aรฐlรถgun

Stillanlegt

Verktækni Tímarit VFÍ/TFÍ 01/2016  

Verkfræðingafélag Íslands Tæknifræðingafélag Íslands

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you