Podsjetimo se da je cilj procjene rizika od potresa 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

Provest će se prva dva koraka procjene rizika od potresa, a to su identifikacija i analiza rizika.
U primjeru će se napraviti procjena rizika od potresa za gradsku četvrt Trešnjevka – sjever, kao testnog područja za Grad Zagreb. Provest će se u programskom paketu otvorenog koda Openquake (Silva i dr., 2012 i 2014), čije mogućnosti su detaljno opisane u devetom izvješću.

1. Identifikacija rizika

1.1 Promatrano područje i izloženost

Gradska četvrt Trešnjevka – sjever je visoko izgrađena gradska četvrt površine 5,81 km². Jedna je od najgušće naseljenih gradskih četvrti što pokazuje popis iz 2011. godine koji broji 55.425 stanovnika na području te gradske četvrti. Proteže se zapadnim dijelom grada Zagreba i okružena je važnim gradskim prometnicama. Ima raznoliku arhitekturu. Na istoku prevladavaju pravilni gradski blokovi, a na zapadu uske ulice s gusto izgrađenim kućama. Pripada krugu izrazito ravničarskih gradskih četvrti, a sav prostor je već izgrađen. Između dva svjetska rata stihijski su građene većinom prizemnice, a u zadnjih 50 godina pojavile su se veće i višekatne stambene zgrade. Upravo su različite urbane karakteristike razlog odabira ovog područja Zagreba kao testnog za procjenu rizika.

Ukupno sadrži 10 mjesnih odbora koji su prikazani na sljedećoj slici.


Slika 1. Mjesni odbori na području gradske četvrti Trešnjevka – sjever

Lokacije svih zgrada i drugih građevina kao što su gospodarske zgrade određene su na temelju digitalnog katastarskog plana i kućnih brojeva iz registra prostornih jedinica. Baza podataka izrađena je u geografskom informacijskom sustavu (GIS) kojim se upravlja prostornim informacijama i njima pridruženim karakteristikama. Svaka građevina u bazi ima svoju jedinstvenu oznaku i u sklopu projekta se prikupljaju različiti atributi važni za procjenu rizika kao što su materijal nosivog sustava, nosivi sustav, katnost, nepravilnosti, položaj u bloku, itd.

Na području gradske četvrti Trešnjevka – sjever nalazi se više od 8.000 stambenih zgrada, a dominantan tip konstrukcije su zgrade od običnog ziđa s krutom međukatnom konstrukcijom (URM_S – 48,3%). Slijede zgrade od običnog ziđa s fleksibilnom međukatnom konstrukcijom, zgrade od omeđenog ziđa i zgrade od armiranog betona sa zidnim sustavom (Rakas i dr., 2023; Kosalec i dr., 2023), što se može vidjeti na sljedećoj slici.


Slika 2. Raspodjela građevina prema tipu na području gradske četvrti Trešnjevka – sjever

Legenda: CM-omeđeno ziđe, RC2 – ab zgrade, URM_D - obično ziđe s fleksibilnom međukatnom konstrukcijom, URM_S - obično ziđe s krutom međukatnom konstrukcijom
 
Znači, u ovom primjeru ne objedinjuju se podaci za određenu administrativnu razinu već se razmatra svaka zgrada posebno (tzv. engl. building-by-building).
Za svaku zgradu definirani su sljedeći atributi:

• Namjena
• Materijal konstrukcijskog sustava za preuzimanje bočnih sila
• Tip konstrukcijskog sustava za preuzimanje bočnih sila
• Duktilnost konstrukcijskog sustava za preuzimanje bočnih sila
• Razina seizmičkih propisa po kojoj je zgrada izgrađena
• Period izgradnje
• Broj katova iznad tla
• Položaj u bloku
• Interakcija sa susjednim građevinama
• Oblik tlocrta
• Konstrukcijske nepravilnosti u tlocrtu
• Konstrukcijske nepravilnosti po visini
• Materijal krovne konstrukcije
• Vrsta krovne konstrukcije
• Materijal međukatne konstrukcije
• Vrsta međukatne konstrukcije
• Materijal temeljne konstrukcije
• Vrsta temeljne konstrukcije

U konačnici se svakoj zgradi pridružuje taksonomijska oznaka prema njenim atributima u skladu s GEM taksonomijom (Silva i sur., 2018). Primjerice, za jednu zgradu potpuna oznaka jest: MUR+CLBRS+MOL/LWAL+DNO+CDN/H:1/YBET:1919_1944/BP1+AOTB+PLFR/IR00+IRH00:IRHO+IRVRE:IV99/RSH6+RMT1+MRW+RWO2+RWCN/FW+FW2F+FWCN/FOSN+FOST+FMNA, no budući da ne postoje krivulje vjerojatnosti oštećenja i oštetljivosti za svaku pojedinu zgradu, slične zgrade se grupiraju po tipu. Primjerice, sve zidane zgrade od običnog ziđa, izgrađene prije donošenja seizmičkih propisa (bez duktilnosti), s dva kata iznad tla su jedan tip, oznake MUR+CLBRS/LWAL+DNO/H2.

Također, osim gore navedenih atributa, za procjenu rizika definirano je sljedeće:
-           Površina u m2
-           Broj korisnika
-           Jedinični trošak zamjene zgrade u EUR/m2

Broj korisnika je određen na temelju podataka Državnog zavoda za statistiku o broju stanovnika u popisnim krugovima iz popisa 2011. godine, a trošak zamjene je procijenjen prema trenutnom stanju na tržištu.
Ukupna vrijednost zamjene stambenog fonda za gradsku četvrt Trešnjevka – sjever iznosi oko 5,3 milijarde EUR, a više od 40 % otpada na armiranobetonske zgrade, iako one nisu najbrojnije.

1.2 Opis prijetnje (potresna opasnost)

 U primjeru je za definiranje potresne opasnosti korišten model potresne opasnosti Grada Zagreba razvijen u sklopu ovog projekta (Markušić i dr., 2023). Model je napravljen u programskom paketu Openquake (Silva i sur., 2014). Prema Markušić i dr. (2023), određeno je ukupno jedanaest seizmičkih izvora unutar epicentralnih udaljenosti od 200 km na temelju Hrvatskog kataloga potresa (Croatian Earthquake Catalogue, CEC2021) te su za njih definirani potrebni statistički parametri. Za svaki izvor zadano je nekoliko karakterističnih žarišnih mehanizama s različitim težinskim faktorima kako bi se uzela u obzir epistemička nepouzdanost. Odabrano je 6 atenuacijskih jednadžbi za predviđanje gibanja tla (Abrahamson i dr., 2014; Akkar i dr, 2014; Bindi i dr., 2014; Cauzzi i dr., 2015; Chiou i Youngs, 2014; Kotha i dr., 2016), kojima su također pridijeljeni težinski faktori kako bi se kreiralo logičko stablo.

Budući da se zgrade nalaze na površini tla (čije gibanje se razlikuje u odnosu na temeljnu stijenu), trebalo je na neki način uzeti u obzir amplifikacijska svojstva temeljnoga tla. U tu svrhu, amplifikacija se može procijeniti preko iznosa prosječnih brzina posmičnih valova. U sklopu ovog projekta prikupljena su postojeća istraživanja o tlu (Bačić i dr., 2023; Podolszki i Terzić, 2023) te su za potrebe projekta utvrđene kategorije tla prema Eurokodu 8 na cijelom području grada. Podsjetimo se da je seizmička mikrozonacija provedena samo za sjeverno područje grada.

Detaljni podaci, ukratko opisani iznad, dostupni su na poveznici: https://potresnirizik.zagreb.hr/elaborati/11.

Generirani su nizovi stohastičkih događaja, svaki trajanja od jedne godine, a ukupno za razdoblje seizmičnosti od 50.000 godina prema (Silva, 2018) i pripadajuća polja gibanja tla.

Od mjera intenziteta, korišteno je vršno ubrzanje tla (PGA), spektralna ubrzanja za periode od 0,3 s, 0,6 s i 1,0 s jer o njima ovise krivulje vjerojatnosti oštećenja i krivulje oštetljivosti.

Na sljedećim slikama su prikazani iznosi vršnih ubrzanja tla temeljnoj stijeni i na površini za svaku lokaciju zgrade. Može se primijetiti da se iznosi kreću oko 0,26g za gibanje na temeljnoj stijeni, i 0,40g na površini.



Slika 3. Vršna ubrzanja tla na temeljnoj stijeni (gore) i na površini (dolje) [g] na području gradske četvrti Trešnjevka – sjever
 

1.3 Oštetljivost stambenog fonda

Oštetljivost zgrada je definirana preko krivulja vjerojatnosti oštećenja i krivulja oštetljivosti koje su preuzete iz GEM-ove baze (Martins i dr., 2021). Dok se ne razviju krivulje specifične za naše područje, koristit će se dostupni podaci iz literature.
U modelu Trešnjevke – sjever korišteno je ukupno 65 različitih krivulja, a neke od njih su prikazane na sljedećoj slici. One su definirane za četiri stanja oštećenja – blago, umjereno, značajno i potpuni slom.
 
 
 
 
 
Slika 4. Primjer krivulja vjerojatnosti oštećenja iz baze programa Openquake (dostupno na: https://docs.openquake.org/vulnerability )

Modeli oštetljivosti (odnosno posljedica) definirani su za sljedeće pokazatelje:

• rušenje zgrada (određeni postotak svih zgrada koje će doseći stanje oštećenja DS4, odnosno stanje potpunog oštećenja jer se neće sve takve zgrade srušiti; iznosi od 0.8% do 12 % za razmatrane tipove zgrada)
• broj žrtava (zadaje se u odnosu na broj korisnika zgrada koje će doseći DS4 i iznosi od 1,5% do 4,0% za razmatrane tipove zgrada)
• broj teško ozlijeđenih osoba (zadaje se u odnosu na broj korisnika zgrada koje će doseći stanja DS2, DS3 i DS4; pri čemu se podaci mijenjaju ovisno o tipu zgrade)
• broj ljudi koji će morati napustiti zgrade (zadaje se u odnosu na broj korisnika zgrada koje će doseći stanja DS3 i DS4; pri čemu oba faktora za stambene zgrade iznose 1,0)
• novčani gubici (faktori štete odnosno omjeri troška popravka i troška zamjene,  u ovom primjeru iznose 0,05 za DS1, 0,15 za DS2, 0,6 za DS3 i 1,0 za DS4, neovisno o tipu zgrade (Crowley i dr., 2021); no vrijednosti će se kalibrirati kad će biti poznate vrijednosti iz obnove zgrada nakon potresa u središnjoj Hrvatskoj 2020. godine).

2. Analiza rizika od potresa

2.1 Uvodno o proračunu

Na sljedećoj slici su prikazani ulazni podaci koji su potrebni za provedbu proračuna.
 

Slika 5. Ulazni podaci u programskom paketu OpenQuake
 
Za procjenu rizika od potresa koristit će se dva kalkulatora:

• Kalkulator oštećenja za hazard temeljen na događajima (engl. event-based damage calculator)
• Kalkulator rizika za hazard temeljen temeljen na događajima (engl. event-based risk calculator)

Ponovimo što je nužno za definiranje hazarda temeljenog na događajima:

• Model seizmičkih izvora za koje je definirana Gutenberg-Richterova relacija na temelju opaženih čestina potresa (N) s magnitudom M ili većom, te maksimalna moguća magnituda, prosječna dubina žarišta te karakteristični žarišni mehanizmi
• Logičko stablo modela izvora
• Logičko stablo atenuacijskih jednadžbi (atenuacijske jednadžbe koje se koriste te njihovi težinski faktori)
• Utjecaj tla: može se zadati na različite načine, no u ovom primjeru se za utjecaj tla na potresno gibanje koriste prosječne brzine posmičnih valova (v_s,30)

Kao rezultat se mogu odrediti polja gibanja tla iz niza stohastičkih događaja. Uobičajeni izlazni podaci kao što su krivulje hazarda mogu se odrediti naknadnom analizom podataka o parametrima gibanja tla.
 
 
 
 
Zatim se provodi probabilistička analiza oštećenja i analiza rizika za hazard temeljen na događajima.
U analizi oštećenja, mogu se dobiti raspodjele oštećenja za svaku zgradu te objedinjeni podaci za fond zgrada u nekoj administrativnoj jedinici u nekom vremenskom razdoblju. Također, mogu se odrediti karte oštećenja koje odgovaraju određenom povratnom razdoblju.
 

Slika 6. Kalkulator oštećenja u programskom paketu OpenQuake (prilagođeno prema GEM, n.d.)

U analizi rizika, mogu se dobiti gubici po svakom od niza stohastički generiranih događaja za pojedinu građevinu, kao i objedinjeni podaci za fond zgrada u nekoj administrativnoj jedinici u nekom vremenskom razdoblju. Naknadnom obradom tablica gubitaka po događajima mogu se odrediti krivulje prekoračenja gubitaka, karte gubitaka i prosječni godišnji gubici.
 
 
 
 

Izvor: GEM, n.d.

2.2 Pokazatelji rizika

Odabrani su sljedeći pokazatelji rizika:

• broj srušenih zgrada
• broj žrtava
• broj teško ozlijeđenih osoba
• broj ljudi koji će morati napustiti zgrade
• ukupni izravni novčani gubici zbog oštećivanja zgrada

2.3 Rezultati procjene rizika

U odnosu na određena povratna razdoblja djelovanja potresa, slika 7 prikazuje broj srušenih zgrada, slika 8 broj mogućih žrtava, slika 9 broj potencijalno teško ozlijeđenih osoba, slika 10 broj ljudi koji će morati napustiti zgrade, a slika 11 prikazuje novčane gubitke u EUR.


Slika 7. Broj srušenih zgrada u ovisnosti o povratnom razdoblju


Slika 8. Broj žrtava u ovisnosti o povratnom razdoblju
 

Slika 9. Broj teško ozlijeđenih osoba u ovisnosti o povratnom razdoblju


Slika 10. Broj ljudi koji će morati napustiti zgrade


Slika 11. Novčani gubici za različita povratna razdoblja gradske četvrti Trešnjevka – sjever (u EUR)

Ako se promotre vrijednosti za djelovanje potresa povratnog razdoblja od 500 godina, koje se uobičajeno koristi za projektiranje novih građevina, može se očekivati 95 srušenih zgrada, 57 žrtava, 204 ozlijeđenih, i oko 7.600 ljudi bez doma. Očekuju se novčani gubici od oko 800 milijuna EUR.

U procjenama rizika od potresa, se vrlo često kao pokazatelj koriste prosječni godišnji gubici (AAL) i relativni prosječni godišnji gubici (AALR). Oni se dobivaju na temelju stohastičkog kataloga koji je simuliran za tisuće godina seizmičnosti (u ovom primjeru analizirano razdoblje seizmičnosti iznosi 50.000 godina). Gubici od svakog događaju se zatim zbrajaju te se ukupna vrijednost podijeli s godinama razmatranog kataloga.

Prosječni godišnji gubici (AAL) iznose 21,3 milijuna EUR, a relativni prosječni godišnji gubici (AALR), dobiveni kao omjer prosječnih godišnjih gubitaka i vrijednosti zamjene fonda zgrada, 0,41 % što predstavlja jako visoku vrijednost i može se zaključati da je potresni rizik gradske četvrti Trešnjevka-sjever jako visok.

Na sljedećoj slici je pokazana raspodjela novčanih gubitaka po mjesnim odborima. Vidljivo je da se najveći novčani gubici zbog oštećenja konstrukcija očekuju u mjesnim odborima Pongračevo, Dr. Ante Starčević, Rudeš i Silvije Strahimir Kranjčević.
 

Slika 12. Objedinjeni podaci o prosječnim novčanim gubicima zbog oštećenja konstrukcija na razini mjesnih odbora gradske četvrti Trešnjevka – sjever

Što se tiče potencijalnog broja žrtvi, prosječni godišnji broj žrtava (AAF) iznosi 0,75, dok je relativni prosječni godišnji broj žrtava (AAFR) 0,0014%.

3. Zaključak

U ovom je izvješću je prikazan primjer procjene rizika od potresa za Razinu 3 koja predstavlja najvišu razinu i što se tiče ulaznih podataka i što se tiče zahtjevnosti provođenja procjene. Za svaku zgradu u portfelju su definirani atributi iz pregleda na terenu i ostalih dostupnih podataka, te je na temelju atributa pridružen tip zgrade. Nadalje, svakoj zgradi je na temelju tipa pridružena odgovarajuća krivulja vjerojatnosti oštećenja te pripadni modeli oštetljivosti koji se odnose na novčane gubitke, žrtve, ozlijeđene osobe i broj osoba koje će ostati bez doma. Procjena rizika provodi se za svaku zgradu, a podaci se mogu prikazati i na razini zgrade i objedinjeni za određenu administrativnu razinu.