Ka novom zemljotresnom inženjerstvu

Autor teksta: Mentor Llunji

Za 40. broj časopisa Pogled

Aseizmičko projektovanje se u posljednje dvije decenije formalno dosta promijenilo, ali ne i suštinski. Primjetno je povećano prisustvo softvera i bezuslovno oslanjanje na njih. Takođe, norme projektovanja su se dodatno komplikovale i na taj način zasjenile njihovu osnovnu namjenu, a to je potreba za njihovom praktičnom primjenom. Nažalost, norme su postale naučna arena koja nema mnogo veze sa projektantskom realnošću i poboljšanjem kvaliteta praktičnog projektovanja uopšte. 

Zemljotresno inženjerstvo je danas preplavljeno desetinama stotina doktorskih teza i radova, koje nikako ne pronalaze put u stvarnom svijetu projektovanja.

Uglavnom se radi o istim ili sličnim temama koje se ponavljaju u raznim oblicima, trudeći se po svaku cijenu da zemljotresno inženjerstvo pretvore u nauku, koja to u stvari nije. Zvuči paradoksalno, ali previše ‘nauke’ ponekad može biti štetno. Inženjeri više nisu u stanju da isprate sve ‘novine’ u svojoj profesiji i prinuđeni su da sami pristupe pojednostavljenju procedura, što može biti fatalno. 

Interesantan je primjer da na prvom svjetskom Kongresu o Zemljotresnom inženjerstvu (WCEE) održanom 1956. godine, broj prijavljenih radova je bio samo 40, dok na posljednjem, 2021. godine, održanom u Japanu, taj broj je bio više od 3000. Teško da će se neko potruditi da pređe čak i preko naslova radova, a kamo li da ih detaljnije analizira, što je veoma štetno za profesiju. Najveća zabluda koja će dugoročno štetiti profesiji je da je zemljotresno inženjerstvo nauka. Previše je aproksimacija i pretpostavki da bi se čak i približilo konceptu nauke. Nauka po svojoj definicji traži jedan odgovor bazirajući se na više utvrđenih činjenica, dok zemljotresno inženjerstvo daje više odgovora na bazi više pretpostavljenih činjenica. To je velika razlika.

Kolika je tačnost ‘sofisticiranih’ metoda seizmičkih analiza, najbolje govori podatak iz posljednjh istraživanja da je razlika u rezultatima između metode ekvalentnog statičkog opterećenja i multimodalne metode od 15% do 50%. tj. prilično više ili manje armature i betona, u određenom objektu, zavisno koju metodu koristite. Toliko o nauci. Da ne govorimo o mjeri duktiliteta koja je u suštini nemjerljiva ili o frivolnom odabiru faktora ponašanja q, gdje odabirom određenih vrijednosti istog, npr. 2 ili 4, ujedno znači i dupliranje/smanjenje uticaja od zemljotresa, odnosno sila i deformacija. Isto važi i za prigušenje (damping) čije vrijednosti su potpuno aproksimativne i često pogrešne. Usvojimo li vrijednost 2% ili 10% razlika u rezultatima može biti do 50%.

Pod velikim znakom pitanja je i na koji način se mijenja krutost objekta tokom zemljotresa. Jedan od rezultata ove promjene krutosti je da period osnovnih-sopstvenih vibracija se takođe konstantno mijenja tokom zemljotresa. To u prevodu znači da izračunata vrijednost korišćena za proračun, je samo privremena i da teoretski bilo koji objekat može biti u rezonanciji sa pomjeranjima tla, iako u početnom proračunu periodi pomjeranja su bili dosta različiti. Proces plastifikacije i deformacija tokom zemljotresa se nikad ne može tačno predvidjeti. Koristimo Pushover metodu za tretiranje složenih i neregularnih objekata, nesvjesni da metoda u suštini ne uključuje u potpunosti fenomen torzije, koji je inače glavna odlika ponašanja neregularnih objekata.

Interakcija tla i superstrukture je priča za sebe. Loše modelirano tlo može dati potpuno pogrešnu sliku o ponašanju konstrukcije. Za različite usvojene vrijednosti koeficijenta posteljice razlike u periodima vibracija se mogu kretati do 30%. Mogao bih da nastavim na više stranica sa ovim tipom opšte-prihvaćenih ali dosta nelogičnih kontradikcija u aseizmičkom projektovanju. Uprkos svemu, inženjeri su duboko uvjereni u “tačnost” svojih proračuna, ne znajući u stvari njihovu realnu pozadinu. Ukratko, postoji tendencija povećane složenosti u analizi, ali ne i tačnosti.

Kako se u principu ne može očekivati tačnost u jednom krajnje haotičnom fenomenu kao što je zemljotres, onda nema puno logike usložnjavati proces analize i proračuna.

Ono što danas definišemo kao sofisticiranu analizu nije rezultat, već procedura, i to je velika razlika. Recimo, jedan od glavnih razloga slabe popularnosti seizmičke izolacije i dampera među inženjerima danas je upravo njihova “nepopularna” procedura proračuna, inače konceptualno veoma jednostavnih sistema. Pitanje je da li činimo veću grešku kompliciranjem procedura, radi eventualne “tačnosti” sa rizikom manjeg korišćenja, ili pojednostaviti ionako netačan proračun ali sa realnom mogućnošću većeg korišćenja ovog veoma efikasnog aseizmčkog “oruđa”. Stoga je od ključnog značaja da procedure proračuna i analize budu dovoljno jasne i jednostavne, bivajući stalno svjesni da postoji doza paušalnosti u proračunu. Jednostavnost je potrebna kako bismo i dalje razumjeli šta u stvari radimo. U suprotnom ćemo se izgubiti među stotinama koeficijenata, grafikona, metoda i formula.

U suštini, seizmička analiza se dosta pojednostavila, ali je prešla u drugu krajnost - u banalnost. Seizmička analiza je sublimirana u nekoliko koraka koje slijedimo u kompjuterskom programu bez ikakvog uticaja na rezultate. Često bez razumijevanja, bez inputa. Za 90% inženjera koji danas aktivno projektuju, seizmička analiza se manifestuje praćenjem striktne procedure na Tower-u ili SAP-u, nažalost bez realnog shvatanja suštine tih procedura. Najgore je što softveri uglavnom daju prividno solidne rezultate, bez obzira koliko propusta ima u konfiguraciji ili seizmičkom konceptu. Ukoliko se rezultati pažljivo ne čitaju, softver alarmira samo u ekstremnim slučajevima.

Posljednjih godina primjećujemo da se faza konceptualno-intuitivnog seizmičkog projektovanja preskače, čak se tretira kao “staromodna”, a analiza se delegira direktno softveru, što je prilično velika greška. Pored svih evidentnih tehnoloških dostignuća, nijedan softver ne može da ispravi greške u konceptu. Softver teško može da otkrije nepravilnosti, a često se koristi da ih privremeno prikrije, do sljedećeg zemljotresa. Postoje stotine dokazanih slučajeva u kojima sofisticirana analiza nije spasila zgrade u jakim zemljotresima. Jasan koncept, jasna distribucija sila i jednostavna strukturalna logika, u skoro svim situacijama, biće važniji i od najsofisticiranije analize.

Bićemo na pravom putu samo ako se ideja aseizmičkog projektovanja može lako prenijeti arhitektama, inženjerima, vlasnicima, investitorima koristeći jednostavan jezik i koncepte uz primjenu najnovije tehnologije. Ako ništa drugo, 99% zgrada ne projektuju stručnjaci za seizmičko projektovanje, već inženjeri koji samo koriste programe za seizmičko projektovanje. 

Dakle, konstantnim usložnjavanjem normi i forsiranjem softverskih “sofisticiranih” analiza, gubimo šansu za širenje realnog i logičnog aseizmičkog znanja, povećavajući rizik projektovanja loših “aseizmičkih” objekata.

Najnovija tehnologija ne bi trebalo da bude ekskluzivnost nekolicine, već pristupačna i razumljiva široj inženjerskoj publici. Ne treba preopterećivati norme i standarde sa dodatnim klauzulama, koeficijentima i zahtjevima, već umjesto toga, činiti ih što dostupnijim svima. Čvrsto vjerujem da samo ako postignemo da pojednostavimo aseizmičko projektovanje, ali ne da ga učinimo prostim i banalnim, već shvatljivim i lako primjenljivim, možemo doprinijeti bezbjednijem okruženju za sve.