Uvod

U dvanaestom mjesecu aktivnosti 1 je napravljena rekapitulacija pregleda postojećeg stanja i započet je prijedlog koraka metodologije za procjenu rizika koja će biti primjenjiva na Zagreb, ali i cjelokupno područje RH.

1. Rekapitulacija pregleda postojećeg stanja

Kako bi se mogla definirati optimalna metodologija procjene rizika od potresa za Grad Zagreb, prvo je bilo potrebno napraviti detaljan pregled postojećih istraživanja vezanih na temu.
Stoga su u prvom izvješću definirani osnovni pojmovi vezani za potresni rizik, kao što je potresna opasnost, izloženost i oštetljivost. Ukratko ćemo ponoviti najvažnije definicije. Rizik od potresa ili potresni rizik opisuje negativne posljedice izazvane potresom (žrtve, broj oštećenih i srušenih građevina, financijske gubitke i drugo) i vjerojatnost njihove pojave za određenu razinu potresnog djelovanja. Potresni se rizik uobičajeno računa pomoću skupa varijabli, odnosno elemenata potresnog rizika: potresne opasnosti (ili seizmičkog hazarda), izloženosti i oštetljivosti. Potresna opasnost, odnosno seizmički hazard nekog područja obuhvaća potencijalno razorne učinke potresa (primjerice podrhtavanje tla, likvefakcija, odroni, tsunami i slično) na promatranoj lokaciji. Izloženost izgrađenog okoliša se može definirati kao razmjer ljudske aktivnosti (primjerice prisutnost građevina) u područjima izloženim seizmičkom hazardu. Najvažniji dio podataka o izloženosti odnosi se na popis postojećih zgrada (fond) koji značajno doprinosi društvenom i ekonomskom riziku. Fond zgrada se uobičajeno opisuje odabranom taksonomijom pomoću koje se pojedine značajke (primjerice godina izgradnje, materijal, konstrukcijski sustav, dimenzije, visina, katnost, položaj u bloku, nastanjenost i drugo), obuhvaćaju na ujednačen način, tako da se može provesti jednoznačna klasifikacija. Osim toga, nužno je poznavati financijsku vrijednost fonda zgrada kako bi se mogli odrediti i potencijalni gubici zbog njihovog oštećenja/rušenja te broj stanovnika koji nastanjuju zgrade kako bi se mogao procijeniti broj zatrpanih/ozlijeđenih/poginulih osoba uslijed određenog scenarija potresa. Konačno, konstrukcijske značajke fonda građevina izloženog hazardu definiraju se pojmom fizičke oštetljivosti, koja opisuje podložnost izloženih građevina učincima potresa (oštećenjima).

U drugom su izvješću definirani osnovni pojmovi povezani s upravljanjem rizicima (identifikacija, analiza i evaluacija rizika), no pojedine metode identifikacije i analize rizika su detaljnije prikazane u desetom izvješću, a analitički hijerarhijski proces (AHP) kao jedna od pogodnih metoda analize i evaluacije rizika je detaljno obrađen u jedanaestom izvješću. Proces upravljanja rizicima može se definirati kao ''sustav čiji je cilj identificirati i kvantificirati sve rizike, kako bi se mogla donijeti svjesna odluka o tome kako upravljati tim rizicima''. Identifikacija rizika temelji se na prepoznavanju izvora rizika, događaja i njegovog efekta. Analiza rizika provodi se kako bi se identificirani rizici, tj. njihov utjecaj, čim detaljnije opisali. Svi identificirani rizici neće biti jednako važni, pa je cilj analize prioritizirati ih. Metode koje se primjenjuju moguće je podijeliti na kvalitativne i kvantitativne, a može se koristiti i njihova kombinacija. Nakon provedene analize rizika, može se provesti evaluacija rizika koja uključuje donošenje informiranih odluka o tome kojim se rizicima treba posvetiti više pažnje, a nad kojima se ne moraju provoditi nikakve akcije. Slijedi širi kontekst izrade metodologije za procjenu rizika od potresa (od Sendai okvira za smanjenje rizika od katastrofa do smjernica na razini Europske Unije za nacionalne procjene rizika od katastrofa).

Najvažnije publikacije Ujedinjenih Naroda i Europske Unije koje daju okvir za nacionalne procjene rizika od potresa su detaljnije opisane u trećem izvješću. Krovni dokument jest „Sendai okvir za smanjenje rizika od katastrofa za vremensko razdoblje od 2015. do 2030. godine“ koji ima za glavni cilj spriječiti nove i smanjiti postojeći rizik od katastrofa kroz provedbu integriranih i uključivih gospodarskih, strukturnih, pravnih, socijalnih, zdravstvenih, kulturnih, obrazovnih, ekoloških, tehnoloških, političkih i institucionalnih mjera. Jedan od glavnih principa Sendai okvira je da se smanjenje rizika od katastrofa zahtijeva angažman cijelog društva. Zatim su detaljnije opisane „Smjernice za nacionalne procjene rizika od katastrofa u EU“ koje se konkretnije bave koracima procjene rizika od katastrofa i istraživačkim metodama, pomažu zemljama EU da njihove nacionalne procjene budu koncizne, sveobuhvatne, fokusirane na glavne rizike te omogućuju kvalitetno donošenje odluka. Potresu se u Smjernicama pristupa kao prema jednoj od najrazornijih prirodnih opasnosti, koja pruža veliku prijetnju ljudskim životima. Posebno se ističe kako u nekim slučajevima čak može uzrokovati i niz kaskadnih događaja poput tsunamija, klizišta, likvefakcije tla, požara, industrijskih nesreća, prekida u poslovanju i slično. Za glavne korake procjene rizika od potresa predlaže se: identifikacija, analiza, evaluacija i odgovor na rizik. Predstavljen je i zadnji europski model rizika od potresa koji je vrlo značajan jer je uspostavljen upotrebom naprednih metoda procjene rizika od potresa i na temelju kvalitetnih ulaznih podataka (iako rezolucija nije velika). Nadalje, vrlo je važno spomenuti da su svi ulazni podaci i programski paket za procjenu rizika otvorenog pristupa, a kako se radi o području Europe, obuhvaćena je i Republika Hrvatska. Probabilistička procjena rizika od potresa, na kojoj se model zasniva, uključuje procjenu vjerojatnosti oštećenja i gubitaka koji mogu nastati uslijed potencijalnih budućih potresa. Ukratko, što se tiče potresne opasnosti, stohastički katalozi i polja gibanja tla proračunati su pomoću europskog modela potresne opasnosti (ESHM20). Europski model izloženosti je razvijen uglavnom koristeći podatke iz popisa stanovništava pojedinih zemalja i sadrži 143 milijuna zgrada i prosječno oko 460 milijuna stanovnika/korisnika (u jednom danu) s ukupnim troškom zamjene fonda zgrada od 50 bilijuna EUR od kojih oko dvije trećine otpada na stambeni fond. Ukupno 512 modela oštetljivosti je razvijeno analitičkim pristupom kako bi se opisale različite tipologije građevina. Velik broj testova je proveden, uključujući usporedbe rezultata s troškovima nedavnih razornih potresa, kako bi se validirao model. Dva glavna pokazatelja rizika su izravni financijski gubici te ljudske žrtve uslijed oštećenja/rušenja zgrada (stambenih, poslovnih i industrijskih). Vjerojatnost tih gubitaka je temelj procjene prosječnih godišnjih gubitaka (AAL), primjerice dugoročni prosječni gubitak od potresa takve jačine za koju se predviđa da će se dostići ili biti premašena jednom u X godina, pri čemu je X od 50 do 1000. Prema modelu ESRM20 prosječni godišnji financijski gubici u Europi su 7 milijardi EUR, a dvije tipologije koje najviše doprinose gubicima su zgrade srednje visine s konstrukcijskim sustavom izvedenim kao armiranobetonski okvir s ispunskim ziđem projektirane prije uvođenja suvremenih propisa za projektiranje potresne otpornosti i niske zgrade od običnog ziđa (bez serklaža).

U četvrtom su izvješću prikazani primjeri procjena rizika od potresa i mjera smanjenja rizika u drugim zemljama koje se nalaze u potresno ugroženim regijama svijeta. Obuhvaćene su zemlje Srednje i Južne Amerike, SAD, Italija, Slovenija, Turska, Grčka, Rumunjska, Nepal i Japan. Od svih prikazanih primjera, treba istaknuti Italiju kao primjer dobre prakse koji je primjenjiv za Hrvatsku. Nacionalni program smanjenja rizika od potresa u Italiji obuhvaća široki spektar mjera usmjerenih na ublažavanje rizika, kao što su ulaganja u pojačanje konstrukcija na djelovanje potresa, posebice kritične infrastrukture (mostovi, škole i slično), ali i ostalih javnih i privatnih zgrada uz poticanje vlasnika na pojačanje; zatim povećanje znanja (istraživanja) o seizmičkom hazardu i otpornosti građevina; edukacija i povećanje svijesti građana, te mnoge druge.

Uslijedila je analiza stanja u Republici Hrvatskoj vezana za procjene rizika od potresa pa su detaljnije obrađene postojeće procjene rizika u RH, s naglaskom na Grad Zagreb, te je prikazana zakonska regulativa vezana za donošenje procjena. Opis zakonske regulative obuhvaća krovni zakon u RH za donošenje Procjene rizika od katastrofa – „Zakon o sustavu civilne zaštite“, zatim „Smjernice za izradu Procjene rizika od katastrofa za Republiku Hrvatsku“ čija je svrha pružanje praktične i znanstvene podrške središnjim tijelima državne uprave i drugim institucijama koje sudjeluju u izradi Procjene rizika do katastrofa za RH i uspostavljanje jedinstvenih kriterija za pripremu Procjene. Ukratko je opisana i „Strategija upravljanja rizicima od katastrofa do 2030.“ te „Nacionalna razvojna strategijom Republike Hrvatske do 2030. godine“. Od ostale regulative koja se dotiče procjena rizika, spomenut je i „Zakon o kritičnim infrastrukturama“. Zatim su prikazane dvije zadnje službene procjene rizika RH, procjene rizika za Grad Zagreb iz 1992. i 2016. godine te rezultati procjene rizika od potresa iz europskog modela rizika od potresa s fokusom na RH i Grad Zagreb. Također su pokazana ograničenja postojećih procjena koja se uglavnom odnose na nedostatak kvalitetnih ulaznih podataka.

Zatim je napravljen osvrt na napore europske i posebice domaće istraživačke zajednice u definiranju metodologije procjene rizika od potresa i unaprjeđivanju svake od komponenti rizika. Ukratko su opisani neki od značajnijih projekata i prikupljene su vrijedne publikacije proizašle iz njih. Ukupno je prikazano 15 projekata iz europskog istraživačkog prostora te dodatno 13 projekata domaće istraživačke zajednice.

U osmom i devetom izvješću su analizirani su postojeći programski paketi za procjenu rizika od potresa – HAZUS, ERGO, SELENA, CAPRA, ER2, EQRM, ELER, RiskScape i Openquake. Cilj je bio pronaći optimalnu programsku podršku za provedbu metodologije koja će biti predložena u okviru ovog projekta. S obzirom na izvršeni pregled, može se konstatirati da bi Openquake bio optimalan za primjenu u RH i da je u skladu s najnovijim istraživanjima u području jer se kontinuirano radi na unaprjeđivanju programskog paketa. OpenQuake je primjenjivan za mnoge projekte procjene hazarda i rizika cijelih regija (primjerice, u Južnoj Americi SARA, u srednjoj Americi i karipskom području CCARA, u Europi SHARE i SERA, u Africi SSAHARA, na Bliskom Istoku EMME, u središnjoj Aziji EMCA, te drugi), kao i za nacionalne procjene rizika (primjerice, Italija, Švicarska, Turska, Ekvador, Tajvan, Novi Zeland, Australija, Južnoafrička Republika).

Kao što je već spomenuto kod drugog izvješća, metode identifikacije i analize rizika su detaljnije prikazane u desetom izvješću. Analitički hijerarhijski proces (AHP) je detaljno obrađen u jedanaestom izvješću kao jedna od pogodnih metoda analize i evaluacije rizika, posebice pri slučajevima gdje ne postoje pouzdani ulazni podaci što je vrlo čest slučaj upravo kod procjena rizika od potresa. AHP spada u metodu višekriterijalnih analiza koja objedinjuje kvantitativne i kvalitativne podatke s ciljem donošenja odluka u definiranju prioriteta alternativnih rješenja određenog problema. Rezultira prioritetima različitih alternativnih opcija uspoređivanim prema složenim ili višestrukim kriterijima. Jednostavnim usporedbama parova elemenata modela, AHP-om se dobiva težinska vrijednost pojedine alternativne opcije. Primjena AHP metode pokazana je na primjeru procjene potresnog rizika po pojedinim geografskim područjima. Kao cilj je postavljena procjena potresnog rizika; kao kriteriji su odabrani elementi potresnog rizika (potresna opasnost, izloženost i oštetljivost), a kao alternative su odabrane četiri županije.

U nastavku će se na temelju svih dosadašnjih spoznaja, započeti s prijedlogom koraka metodologije za procjenu rizika koja će biti primjenjiva na Grad Zagreb te na druga područja u Republici Hrvatskoj. Budući da će metodologija biti podijeljena prema osnovnim elementima rizika (potresna opasnost odnosno seizmički hazard, izloženost i oštetljivost), ponovno se prikazuje sljedeća slika iz Izvješća 1 (Slika 1).
 
 

Slika 1. Elementi rizika od potresa

2. Prijedlog metodologije rizika od potresa

2.1 Uvodno o metodologiji

U pregledu postojećih istraživanja su, među ostalim, već detaljno objašnjeni osnovni pojmovi povezani s potresnim rizikom, cilj procjene rizika od potresa, zatim različite metode koje se koriste pri procjenama kao i osnovni koraci, te postojeći programski paketi. Stoga će se ovdje samo ukratko istaknuti neki od spomenutih dijelova.

Cilj procjene rizika od potresa jest opisati negativne posljedice izazvane potresom (žrtve, broj oštećenih i srušenih građevina, financijske gubitke i drugo) i vjerojatnost njihove pojave za određenu razinu potresnog djelovanja.

Osnovne pretpostavke za provođenje procjene su sljedeće:

• Potres je identificiran kao prijetnja
• Određena je administrativna razina/područje za koju se vrši procjena rizika
• Oformljen je tim stručnjaka s potrebnim znanjima koji radi na procjeni rizika od potresa
• Započinje se s prikupljanjem relevantnih, prikladnih i najnovijih informacija iz različitih dostupnih podataka, primjerice iz prethodnih procjena rizika ili projekata, međunarodnih izvora, postojećih podataka iz prethodnih katastrofa i mišljenja stručnjaka

Procjena rizika sastoji se od sljedećih koraka:

• identifikacija rizika
• analiza rizika
• vrednovanje rizika
• odgovor na rizik (u slučaju neprihvatljivosti rizika)

Nakon što su prikupljeni svi dostupni podaci koje su stručnjaci identificirali kao nužne, treba započeti s identifikacijom rizika koja uključuje opis prijetnje (potresna opasnost), zatim izloženosti te oštetljivosti. Također treba razraditi scenarije (primjerice, minimalno dva scenarija su potrebna prema smjernicama RH (MUP, 2022)) u slučaju determinističke procjene ili pristupiti probabilističkoj procjeni koja uzima u obzir sve moguće potrese koji mogu utjecati na neku lokaciju, zajedno s odgovarajućim vjerojatnostima nastanka, i dovodi do vjerojatnosne procjene oštećenja i gubitaka.

Ovisno o dostupnim podacima, treba odrediti prikladnu metodu za analizu rizika, koja može biti jedna od polukvantitativnih ili kvantitativnih metoda. Svakako treba definirati pokazatelje rizika, primjerice broj oštećenih i srušenih građevina, izravne financijske gubitke te ljudske žrtve uslijed oštećenja/rušenja zgrada koji trebaju biti u skladu s najnovijim smjernicama RH ako se radi o službenim procjenama rizika.

U konačnici prema dobivenim rezultatima treba vrednovati rizik (primjerice, da li je prihvatljiv, toleriran ili neprihvatljiv) kako bi se procijenio značaj rizika te postavilo temelje za daljnje postupke odnosno odgovor na rizik / mjere njegovog ublažavanja.

2.2 Prijedlog različitih razina procjena rizika od potresa

Metodologija procjene rizika od potresa ovisi o dostupnim podacima o elementima rizika. Sukladno tome, nema smisla provoditi vrlo sofisticirane analize u slučaju vrlo grubih ulaznih podataka. Zbog toga se predlažu tri osnovne razine (Slika 2), ovisno o podacima s kojima raspolaže tim koji provodi procjenu, slično kao što je to predloženo u HAZUS-u (FEMA, 2022) i ELER-u (ELER v3.0, 2010).


Slika 2. Razine provođenja procjene rizika od potresa

U daljnjem tekstu opisat će se postupak procjene rizika od potresa za Razinu 1 (najgrublju razinu procjene).

Razina 1

Razina 1 se provodi u slučaju kad se raspolaže vrlo grubim podacima o elementima potresnog rizika.

2.3 Potresna opasnost

Potresna opasnost se može uzeti u obzir preko važeće karte potresnih područja RH koja prikazuje iznose horizontalnih vršnih ubrzanja tla tipa A za tri povratna razdoblja (Herak i dr., 2011)*. Pretpostavlja se da ne postoje detaljni podaci o tipovima tla (seizmička mikrozonacija područja), već se svuda pretpostavlja isti tip (bez amplifikacije ili s amplifikacijom koja je vrlo jednostavno uzeta u obzir preko faktora tla za pretpostavljeni tip temeljnog tla kao što je u Eurokodu 8 (HZN, 2011)). Kako bi se za procjenu oštetljivosti mogle koristiti matrice vjerojatnosti oštećenja koje ovise o intenzitetu, vršno ubrzanje tla (PGA) se empirijskom formulom može pretvoriti u makroseizmički intenzitet po EMS-98 I_EMS-98 (Grünthal, 1998). Primjerice, mogu se upotrijebiti relacije predložene u radu (Masi i dr., 2020), prijedlog talijanskih istraživača (Lagomarsino i dr., 2021) ili prijedlog autora (Trifunac i dr., 1991) koji je razvijen za područje Jugoslavije. U slučaju da se u budućnosti objave karte intenziteta, svakako bi bilo bolje koristiti takve podatke nego intenzitete dobivene pretvaranjem vršnog ubrzanja tla pomoću empirijskih formula što je dosta nepouzdano i velike su razlike u predloženim izrazima.

 

Prema europskoj makroseizmičkoj ljestvici postoji ukupno 12 stupnjeva intenziteta, pri čemu svaki kvalitativno opisuje učinak potresne trešnje na ljude i objekte te oštećenja na zgradama. Podaci o različitim ljestvicama intenziteta i njihove usporedbe mogu se pronaći u radu (Musson i dr., 2010).
Svakako treba odrediti scenarij potresa odnosno u ovom slučaju povratno razdoblje koje odgovara najvjerojatnijem neželjenom događaju i događaju s najgorim mogućim posljedicama (MUP, 2022).

2.4 Izloženost

Izloženost se razmatra uzimajući u obzir samo fond stambenih zgrada koji najviše doprinosi riziku od potresa (Spence i dr., 2012). Kao što je već rečeno, u popisu stanovništva Republike Hrvatske se nažalost ne prikupljaju podaci na razini zgrade, već na razini stambenih jedinica. Stoga je za procjenu rizika potrebno izvaditi zadnje podatke Državnog zavoda za statistiku o broju stambenih jedinica i razdobljima njihove izgradnje za određenu administrativnu jedinicu te podatak o broju stanovnika. Također je potrebno definirati podatak o površinama stambenih jedinica kako bi se mogla izračunati ukupna površina izložena riziku.

Iako postoje mnogi atributi zgrada koji su potrebni za procjenu njihove oštetljivosti na potresno djelovanje (primjerice, 14 glavnih atributa po novoj GEM-ovoj taksonomiji prema Silvi i dr., 2018 ), u prvoj razini bi trebalo svrstati sve zgrade u nekoliko osnovnih tipologija opisanih sa svega nekoliko glavnih atributa koji određuju njihovo ponašanje pri potresu. Primjerice, to su materijal konstrukcijskog sustava (armirani beton, obično ziđe, omeđeno ziđe i sl.), konstrukcijski sustav za preuzimanje bočnih sila (zidovi, okviri i sl.), broj katova (svrstanih u nekoliko razreda) te razdoblje izgradnje koje je povezano s primjenom različitih seizmičkih propisa.

Znači, stručnom procjenom treba odrediti pretežite tipologije zgrada u promatranome području (npr. niske zidane zgrade od običnog ziđa starije izgradnje, umjereno visoke zidane zgrade od običnog ziđa starije izgradnje, visoke zidane zgrade od običnog ziđa starije izgradnje, niske zidane zgrade od omeđenog ziđa novije izgradnje, AB zgrade sa zidnim sustavom novije gradnje (nakon cca 2010.), AB zgrade sa zidnim sustavom starije gradnje, i slično). Primjer svrstavanja različitih konstrukcija zgrada u razrede oštetljivosti prema EMS-98 je prikazan u sljedećoj tablici.

Zatim se treba odrediti raspodjela pretežitih tipologija u promatranome području te odrediti ukupan broj stanova (ili zgrada ako je dostupan podatak) i stanovnika za svaku od tipologija u promatranome području.
 
Tablica 1. Tipovi konstrukcija i njihovi razredi oštetljivosti prema EMS-98 (Grünthal, 1998)

2.5 Ošteljivost

Oštetljivost se u Razini 1 može definirati korištenjem matrica vjerojatnosti oštećenja koje pripadaju empirijskim metodama ocjenjivanja oštetljivosti (temelje se na podacima o oštećenjima nakon razornih potresa), kao što je opisano u prvom izvješću. Prema tome, za svaku tipologiju zgrada u promatranome području treba definirati matrice vjerojatnosti oštećenja ovisne o razini potresnog gibanja prema dostupnoj literaturi. Pregledom područja ustanovljeno je da bi prikladne bile matrice vjerojatnosti oštećenja koje su izvedene za intenzitet gibanja opisan makroseizmičkim intenzitetom po EMS-98 (Grünthal, 1998). U metodama procjene oštećenja temeljenih na definicijama iz europske makroseizmičke ljestvice zgrade se ovisno o ponašanju pri potresnom djelovanju klasificiraju u 6 razreda oštetljivosti (A-F) prikazanim u Tablici 2. Pri tome su definirani najvjerojatniji razred, vjerojatni razred te raspon razreda male vjerojatnosti jer je među zgradama iste tipologije moguće pronaći „bolje“ ili „lošije“ zgrade.

Matrice vjerojatnosti oštećenja sadržavaju diskretne vrijednosti raspodjele oštećenja određenog konstrukcijskog sustava odnosno postotak oštećenja ukupnog broja zgrada tog konstrukcijskog sustava za određeni intenzitet potresa. Oštećenja se klasificiraju u 5 kategorija (1-5; D1: neznatno do blago oštećenje, D2: umjereno oštećenje, D3: značajno do teško oštećenje, D4: vrlo teško oštećenje i D5: rušenje).

Prema EMS-98 ljestvici nije moguće pridružiti točnu vrijednost vjerojatnosti oštećenja već samo kvalitativan opis koliko će zgrada doživjeti određenu kategoriju oštećenja (primjerice, mnoge, nekoliko, većina). Razvojem jezičnog pristupa odnosno kvalitativnog opisa dodane su kategorije opisa te su takvim opisima istraživači pridruživali različite vrijednosti (primjerice, Bernardini i dr., 2007, Meroni i dr., 2016). Više o tome zainteresirani čitatelj može naći u knjizi (Hadzima Nyarko i dr., 2018).

Za Razinu 1 se predlaže upotreba matrica vjerojatnosti oštećenja dobivenih uz korištenje makroseizmičke metode izvedene za EMS-98 (Lagomarsino i Giovinazzi, 2006). Metoda je razvijena primjenjujući transformaciju kvalitativnih opisa iz EMS-98 u brojčane vrijednosti te upotpunjavanjem matrica vjerojatnosti oštećenja uz pretpostavku binomne raspodjele vjerojatnosti oštećenja. Treba spomenuti da se osim binomne raspodjele može koristiti i beta raspodjela.

Binomna raspodjela izražava vjerojatnost dostizanja pojedinog stanja odnosno kategorije oštećenja D_k (k=0, 1, …, 5) u ovisnosti o samo jednom parametru, a to je srednji razred oštećenja μ_D (0 ≤ μ_D ≤ 5):
 
pri čemu je I intenzitet, V indeks oštetljivosti, a Q koeficijent duktilnosti koji se najčešće uzima s vrijednošću od 2,3.

Vrijednosti indeksa oštetljivosti date su u sljedećoj tablici pri čemu prvi redak daje najvjerojatniju vrijednosti, a drugi vjerojatni raspon vrijednosti.
 
Tablica 2. Vrijednosti indeksa oštetljivosti za različite razrede oštetljivosti prema EMS-98 (Lagomarsino i Giovinazzi, 2006)

Razred oštetljivosti	A	B	C	D	E	F
V - najvjerojatnija vrijednost	0.9	0.74	0.58	0.42	0.26	0.1
V- vjerojatni raspon vrijednosti	0.86–0.94	0.70–0.78	0.54–0.62	0.38–0.46	0.22–0.30	0.06–0.14

 
Krivulje oštetljivosti koje prikazuju ovisnost srednjeg razreda oštećenja o intenzitetu mogu se dobiti korištenjem izraza (4)-(6), a krivulje vjerojatnosti oštećenja korištenjem sljedećeg izraza:

pri čemu je DM parametar oštećenja.

Krivulja vjerojatnosti oštećenja u ovisnosti o makroseizmičkom intenzitetu I_EMS-98 za razred oštetljivosti B prikazana je na sljedećoj slici. Prema prikazanoj krivulji, za makroseizmički intenzitet stupnja 8 procjenjuje se da 8% zgrada neće imati oštećenja, 26% zgrada će doseći kategoriju oštećenja 1 (D1), 35% zgrada kategoriju oštećenja 2 (D2), 23% zgrada kategoriju oštećenja 3 (D3), 7% zgrada kategoriju oštećenja 4 (D4), a 1% zgrada će se srušiti.



Slika 3. Krivulja vjerojatnosti oštećenja u ovisnosti o makroseizmičkom intenzitetu I_EMS-98 za razred oštetljivosti B

Za zidane zgrade talijanski istraživači (Lagomarsino i dr. 2021) su unaprijedili prethodno opisan izvorni model (Lagomarsino i Giovinazzi, 2006) koristeći hibridni heuristički pristup te je takav model, kao jedan od šest modela oštetljivosti, upotrijebljen pri nacionalnoj procjeni rizika od potresa u Italiji (PCM ICPD, 2018). Metoda se može klasificirati kao heuristička jer se temelji na stručnoj procjeni koja je implicitna u Europskoj makroseizmičkoj ljestvici (EMS98), s pretpostavkama o binomnoj raspodjeli oštećenja, a kalibrirana je prema zapaženim oštećenjima u Italiji (točnije, podacima iz talijanske baze oštećenja zgrada Da.D.O.). Prema istraživačima, ovaj pristup jamči prilično dobro poklapanje sa stvarnim oštećenjima, ali, u isto vrijeme, osigurava fizički konzistentne rezultate za niske i visoke vrijednosti seizmičkog intenziteta (za koje su promatrani podaci nepotpuni ili nedostaju). U nastavku se neće opisivati postupak kalibracije već će samo biti navedeni osnovni kalibrirani izrazi.



Nešto izmijenjene vrijednosti indeksa oštetljivosti V za različite razrede oštetljivosti zidanih zgrada dane su u sljedećoj tablici.

Tablica 3. Kalibrirane vrijednosti indeksa oštetljivosti za različite razrede oštetljivosti prema EMS-98 za zidane zgrade (Lagomarsino i dr., 2021)


Vrijednosti vjerojatnosti dostizanja određenog stanja oštećenja definirane izrazom (4) mogu se prikazati u matrici vjerojatnosti oštećenja. Stoga su diskretne vrijednosti matrice vjerojatnosti oštećenja ovisne o makroseizmičkom intenzitetu I_EMS-98 prikazane u sljedećim tablicama pri čemu se predlaže da se za zidane zgrade koriste kalibrirani izrazi (Lagomarsino i dr., 2021), a za zgrade od svih ostalih materijala izvorne vrijednosti (Lagomarsino i Giovinazzi, 2006). U budućnosti bi trebalo napraviti kalibraciju izvornih vrijednosti prema zapaženim oštećenjima zgrada nastalim u potresima 2020. godine u središnjoj Hrvatskoj (HCPI, 2023).


Napomena: 0 označava kategoriju bez oštećenja

 
Slika 4. Matrice vjerojatnosti oštećenja ovisne o makroseizmičkom intenzitetu I_EMS-98 za zidane zgrade prema (Lagomarsino i dr., 2021).
 
 Napomena: 0 označava kategoriju bez oštećenja

Slika 5. Matrice vjerojatnosti oštećenja ovisne o makroseizmičkom intenzitetu I_EMS-98 za zgrade prema ostalih materijala (osim ziđa) (Lagomarsino i Giovinazzi, 2006).

I na kraju treba spomenuti da ako za određeni tip konstrukcije odnosno tipologiju zgrade postoje ili u budućnosti postanu dostupni bolji podaci od predloženih, oni se svakako mogu upotrijebiti.

3. Pokazatelji rizika

Upotrebom prethodno opisanih matrica vjerojatnosti oštećenja može s odrediti broj stambenih jedinica* u svakom razredu oštetljivosti koji će za određeni intenzitet potresa doživjeti određenu kategoriju oštećenja. Iz tih vrijednosti može se procijeniti broj privremeno neuporabljivih stambenih jedinica (na kraće vrijeme) UB_st i broj neuporabljivih stambenih jedinica (na duže vrijeme) UB_lt:

pri čemu su N_Mk i N_RCk broj zidanih (M) i armiranobetonskih (RC) stambenih jedinica koje će doseći kategoriju oštećenja D_k, a u_stk (u_ltk) je postotak nesigurnih jedinica u kraćem (odnosno dužem) periodu za svaku kategoriju oštećenja D_k.

Tablica 4. Postotak nesigurnih stambenih jedinica u kraćem i dužem periodu prema (PCM ICPD, 2018)


Za procjenu broja srušenih stambenih jedinica uzima se 100 % vrijednosti stambenih jedinica u kategoriji oštećenja 5 (DS5).

Ako je uz broj oštećenih stambenih jedinica poznat podatak koliko stanovnika živi u pojedinoj stambenoj jedinici, mogu se odrediti žrtve – broj poginulih, broj ozlijeđenih, broj stanovnika kojima je potreban smještaj, broj zatrpanih osoba i slično. Treba istaknuti da su izrazi za određivanje broja žrtvi prilično nepouzdani i ovise o mnogobrojnim faktorima, primjerice, koliki je bio broj stanovnika u pojedinoj stambenoj jedinici za vrijeme potresa što može biti jako različito ovisno o tome da li se potres dogodio po danu ili noći, kakav je mehanizam sloma zgrade nastupio, pripremljenost zajednice na brzu reakciju nakon potresa posebice efikasnost spašavanja osoba iz ruševina i mnogi drugi.

Vjerojatnost ozlijede ili smrti stanovnika se općenito određuje iz razine oštećenja zgrade. Najčešće se u proračunu uzimaju samo one zgrade (odnosno stambene jedinice ako nema podatka o zgradama) koji su doživjele kategoriju oštećenja 4 ili 5: Broj poginulih (N_d) te broj ranjenih (N_i) se može uzeti prema sljedećem izrazu:

pri čemu je n_M broj tipologija zidanih zgrada (M), a n_RC broj tipologija armiranobetonskih zgrada (RC). O_Mj,D4/D5 i O_RCj,D4/D5 je broj stanovnika u stambenim jedinicama koje se nalaze u zidanim (M) i armiranobetonskim (RC) zgradama (čiji je konstrukcijski tip definiran s j odnosno s l) koje su doživjele kategoriju oštećenja 4 (D4) ili 5 (D5). Vjerojatnost pogibelji u odnosu na broj stanovnika za kategorije oštećenja 4 i 5 označeno je s p_d,D4/D5, a vjerojatnost ozlijede s p_i,D4/D5. Iako je vjerojatnost pogibelji i ranjavanja različita za zidane i ab zgrade, ovdje se predlažu iste vrijednosti.
*Napomena: u slučaju da postoji podatak o broju zgrada, isti izrazi bi se odnosili na zgrade kao i na stambene jedinice.

Tablica 5. Vjerojatnosti pogibelji i ozljeda u proračunu žrtava od potresa prema (PCM ICPD, 2018)


U europskom modelu rizika (Crowley i dr., 2021) se broj poginulih računa na temelju više faktora: prvi jest vjerojatnost da će se zgrada srušiti do te mjere da prouzrokuje gubitak života – uzeto s faktorom od 1% od zgrada koje su doživjele kategoriju oštećenja 4 (po europskom modelu je to najviša kategorija oštećenja koja obuhvaća potpuno oštećenje zgrade), faktor rušenja koji iznosi od 0.5 do 5 ovisno o tipologiji zgrade, vjerojatnost da će osoba biti zatrpana pri rušenju te vjerojatnost da će osoba poginuti nakon što je zatrpana. Prema istraživačima (Reinoso i dr., 2017) srednja vrijednost vjerojatnosti da će osoba biti zatrpana pri rušenju iznosi 74%, a od toga će poginuti prosječno 45% zatrpanih. Detaljniji podaci o tome koji uključuju broj katova zgrade i vrijeme nastanka potresa (dan ili noć) mogu se naći u sljedećoj tablici.

Tablica 6. Vjerojatnosti pogibelji i ozljeda u proračunu žrtava od potresa prema (Crowley i dr., 2021)


Ako je poznata površina stambenih jedinica, može se izračunati ukupna površina oštećenih stanova za svaku kategoriju oštećenja. Nadalje, iz tog podatka se mogu odrediti i ukupni izravni novčani gubici zbog oštećivanja stambenih jedinica. Za to je nužno povezati očekivana oštećenja s nastalom štetom, što se može izraziti relativnim financijskim gubicima zbog oštećenja u odnosu na vrijednost građevine, izražene omjerom troškova potrebnih popravaka i troškova zamjene građevine. U postupku proračuna šteta odnosno novčanih gubitaka koriste se takozvani faktori štete (c_k) koji povezuju trošak popravka zgrade za svako stanje oštećenja s troškom zamjene zgrade. U nacionalnoj procjeni rizika talijanski istraživači su uzeli sljedeće podatke temeljene na analizi utrošenih sredstava na obnovu zgrada iz pojedinih kategorija oštećenja nakon potresa.

Tablica 7. Predloženi faktori štete prema (PCM ICPD, 2018)


Ukupni izravni novčani gubici (L) mogu se izračunati primjenom sljedećeg izraza:

pri čemu je URC jedinični trošak zamjene zgrade (u EUR/m²), A_Mj i A_RCl površine j-te tipologije od ziđa (M) i l-te tipologije od armiranog betona (RC), a p_Mj,k i p_RCl,k su vjerojatnosti da će j-ta M tipologija i l-ta RC tipologija doseći određenu kategoriju oštećenja D_k.
 
Sumarno, osnovne značajke i koraci Razine 1 su sljedeći.
Osnovne značajke Razine 1:

• Grubi ulazni podaci
• Potreban mali trud korisnika
• Velika nepouzdanost procjene
• Preporučena je upotreba samo za preliminarne procjene i grube usporedbe različitih područja (administrativnih)

Potresna opasnost

• Podaci o vršnim ubrzanjima tla (PGA) temeljnog tla tipa A iz postojeće karte potresnih područja (primjerice, Herak i dr., 2011)
• Ne postoje detaljni podaci o tipovima tla, već se svuda pretpostavlja isti tip (bez amplifikacije ili s amplifikacijom koja je vrlo jednostavno uzeta u obzir preko faktora tla za pretpostavljeni tip temeljnog tla kao što je u Eurokodu 8 (HZN, 2011).
• Konverzija iz PGA u makroseizmički intenzitet po EMS-98
• Scenariji pojave potresa: najvjerojatniji neželjeni događaj i događaj s najgorim mogućim posljedicama

Izloženost

• Podaci iz popisa stanovništva (primjerice, Popis stanovništva, kućanstava i stanova koje provodi Državni zavod za statistiku svakih 10 godina) koji obuhvaćaju primjerice:
  • Podaci o stambenom fondu:
    • Broj stambenih jedinica prema načinu korištenja – dostupni podaci i o ukupnim površinama
    • Nastanjeni stanovi prema godini gradnje
  • Podaci o stanovništvu
    • Stanovništvo u najvećim gradovima i općinama te naseljima
• Stručnom procjenom odrediti pretežite tipologije u promatranome području (npr. niske zidane zgrade od običnog ziđa starije izgradnje i slično)
• Svrstati ih u razrede oštetljivosti prema EMS-98
• Odrediti raspodjelu pretežitih tipologija u promatranome području u odnosu na tipologije
• Odrediti ukupan broj stanova (ili zgrada ako je dostupan podatak) i stanovnika za svaku od tipologija u promatranome području

Oštetljivost

• Matrice vjerojatnosti oštećenja: koristiti predložene tablice ili druge izvore ako postoje relevantniji podaci

Postupak procjene

• Odrediti pokazatelje rizika (broj oštećenih/strušenih stanova, žrtava, novčani gubici i sl.)
• Izračunati pokazatelje rizika za stambeni fond i stanovništvo prema navedenim izrazima
• Po potrebi, rizik na infrastrukturi i ostale zadane parametre po smjernicama procijeniti kvalitativno

4. Zaključak

U ovom je izvješću je napravljena rekapitulacija pregleda postojećeg stanja i započet je prijedlog koraka metodologije za procjenu rizika koja će biti primjenjiva na Zagreb, ali i cjelokupno područje RH. Ovisno o dostupnim ulaznim podacima, mogu se definirati tri razine procjene, od najgrublje do najdetaljnije. Opisana je detaljno razina 1, a u sljedećem izvješću će biti prikazan primjer procjene za tu razinu. 

5.   Literatura

Bernardini, A., Giovinazzi, S., Lagomarsino, S. i Parodi, S. (2007) 'The vulnerability assessment of current buildings by a macroseismic approach derived from the EMS-98 scale', u Proceedings of the 3^rd Congreso National de Ingenierıa Sismıca, Asociacion Espanola de Ingenierıa Sısmica, Girona, Španjolska, str. 704–718Crowley, H., Dabbeek, J., Despotaki, V., Rodrigues, D., Martins, L., Silva, V., Romão, X., Pereira, N., Weatherill, G. i Danciu, L. (2021) European Seismic Risk Model (ESRM20), EFEHR Technical Report 002, V1.0.1, https://doi.org/10.7414/EUC-EFEHR-TR002-ESRM20.
ELER v3.0 (2010) Technical Manual and Users Guide, Bogazici University, Department of Earthquake Engineering, Istanbul, Turska.
FEMA (Federal Emergency Management Agency) (2022) Hazus Earthquake Model Technical Manual, Hazus 5.1, Washington, SAD.
Grünthal, G. (ur.) (1998) European Macroseismic Scale, vol. 15, Cahiers du Centre Européen de Géodynamique et de Séismologie, Luxembourg.
Hadzima-Nyarko, M., Nikić, D. i Morić, D. (2018) Potresno inženjerstvo – procjena oštetljivosti zgrada, Sveučilište J.J. Strossmayera u Osijeku, Građevinski fakultet Osijek.
HCPI (2023) Baza podataka s pregleda uporabljivosti zgrada, Hrvatski centar za potresno inženjerstvo, Građevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Grad Zagreb, Hrvatska.
Herak, M., Allegretti, I., Herak, D., Ivančić, I., Kuk, V., Marić, K., Markušić, S. i Sović I. (2011) Republika Hrvatska, Karta potresnih područja, http://seizkarta.gfz.hr/hazmap/
HZN (2011), HRN EN 1998-1:2011+/Ispr.2:2015+A1:2014+NA:2011, Eurokod 8: Projektiranje potresne otpornosti konstrukcija - 1.dio: Opća pravila, potresna djelovanja i pravila za zgrade, Zagreb, Hrvatska
Lagomarsino, S. i Giovinazzi, S. (2006) 'Macroseismic and mechanical models for the vulnerability and damage assessment of current buildings', Bulletin of Earthquake Engineering, vol. 4, br. 4, str. 415–443.
Lagomarsino, S., Cattari, S. i Ottonelli, D. (2021) 'The heuristic vulnerability model: fragility curves for masonry buildings', Bulletin of Earthquake Engineering, vol. 19, str. 3129–3163. https://doi.org/10.1007/s10518-021-01063-7
Masi, A., Chiauzzi, L., Nicodemo, G. i dr. (2020) 'Correlations between macroseismic intensity estimations and ground motion measures of seismic events', Bulletin of Earthquake Engineering, vol. 18, str. 1899–1932. https://doi.org/10.1007/s10518-019-00782-2
Meroni, F., Squarcina, T., Pessina, V. i dr. (2017) 'A Damage Scenario for the 2012 Northern Italy Earthquakes and Estimation of the Economic Losses to Residential Buildings', International Journal of Disaster Risk Science, vol. 8, str. 326–341, https://doi.org/10.1007/s13753-017-0142-9
Ministarstvo unutarnjih poslova RH (MUP) (2022) Nacrt Smjernica za izradu Procjene rizika od katastrofa za Republiku Hrvatsku, Međusektorska radna skupina uz koordinaciju Sektora za smanjenje rizika od katastrofa Ravnateljstva civilne zaštite, siječanj 2022.
Musson, R.M.W., Grünthal, G. i Stucchi, M. (2010) 'The comparison of macroseismic intensity scales', Journal of Seismology, vol. 14, br. 2, str. 413–428. https://doi.org/10.1007/s10950-009-9172-0
Presidency of the Council of Ministers, Italian Civil Protection Department (PCM ICPD) (2018) National risk assessment. Overview of the potential major disasters in Italy: seismic, volcanic, tsunami, hydro-geological/hydraulic and extreme weather, droughts and forest fire risks, Italija.
Reinoso, E.,. Jaimes, M. A. i Esteva, L. (2017) 'Estimation of life vulnerability inside buildings during earthquakes', Structure and Infrastructure Engineering, vol. 14, br. 8, str. 1140-1152, doi:10.1080/15732479.2017.1401097
Silva, V., Yepes-Estrada, C.,  Dabbeek, J., Martins, L. i Brzev, S. (2018) GED4ALL - Global Exposure Database for Multi-Hazard Risk Analysis – Multi-Hazard Exposure Taxonomy, GEM Technical Report 2018-01, GEM Foundation, Pavia, Italy.
Spence, R., Foulser-Piggott, R., Pomonis, A., Crowley, H., Masi, A., Chiauzzi, L., Zuccaro, G., Cacace, F., Zulfikar, C., Markus, M., Schaefer, D., Sousa, M.L. i Kappos, A. (2012) 'The European building stock inventory: Creating and validating a uniform database for earthquake risk modelling', u Proceedings of the 15th World Conference of Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal.
Trifunac, M., Lee, V., Živčić, M., i Manić, M. (1991) 'On the correlation of Mercalli-Cancani-Sieberg intensity scale in Yugoslavia with the peaks of recorded strong earthquake ground motion', European Earthquake Engineering, vol. 5, br. 1, str. 27-33.