Σεισµική Απόκριση Εδαφικών Σχηµατισµών Πολεοδοµικού Συγκροτήµατος Λεµεσού

Transcript

1 Σεισµική Απόκριση Εδαφικών Σχηµατισµών Πολεοδοµικού Συγκροτήµατος Λεµεσού Site Specific Response Analyses in Lemessos Urban Area ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ ΗΣ Α. ΠΙΤΙΛΑΚΗΣ Κ. ΑΠΕΣΣΟΥ Μ. ΑΠΟΣΤΟΛΙ ΗΣ Π. ΚΑΛΛΙΟΓΛΟΥ Π. ΤΙΚΑ Θ. ΜΙΧΑΗΛΙ ΗΣ Π. ΠΕΤΡΙ ΗΣ Γ. ρ.πολιτικός Μηχανικός, Κύριος Ερευνητής ΙΤΣΑΚ ρ.πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής Α.Π.Θ. Πολιτικός Μηχανικός M.Sc. Α.Π.Θ. Γεωλόγος- ρ.τµήµατος Πολιτικών Μηχ/κών Α.Π.Θ. ρ.πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ. ρ.πολιτικός Μηχανικός, Αναπλ.Καθηγήτρια Α.Π.Θ. ρ.γεωλόγος, ιευθυντής Τ.Γ.Ε. Κύπρου ρ.γεωλόγος, τ. ιευθυντής Τ.Γ.Ε. Κύπρου ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα θεωρητικών αναλύσεων σεισµικής απόκρισης του εδάφους και ενόργανων καταγραφών µε σκοπό την ποσοτική εκτίµηση των χαρακτηριστικών του αναµενόµενου σεισµικού κραδασµού στην περιοχή του πολεοδοµικού συγκροτήµατος της Λεµεσού στην Κύπρο. Τα αποτελέσµατα των θεωρητικών αναλύσεων αξιολογούνται λαµβάνοντας υπόψη το σύνολο των διαθέσιµων γεωλογικών, γεωτεχνικών και γεωφυσικών πληροφοριών της ευρύτερης περιοχής προκειµένου να διαχωριστεί η πόλη της Λεµεσού σε µικροζώνες παρόµοιας 'σεισµικής συµπεριφοράς'. ABSTRACT : This paper presents the results of site response determined from theoretical seismic empirical site response analyses aiming at quantification and estimation of the main characteristics of the expected seismic motion in the broader area of the Lemessos city in Cyprus. The results are valuated taking into account all the available geological, geophysical and geotechnical data in order to determine the microzones of the city of Lemessos. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η υποστήριξη του χωροταξικού και πολεοδοµικού σχεδιασµού καθώς και η εκτίµηση της τρωτότητας υφισταµένων οικισµών - υποδοµών και τεκµηρίωση του αντισεισµικού κανονισµού σε µία περιοχή αποτελούν τους κύριους στόχους µίας Μικροζωνικής Μελέτης (Μ.Μ.). Αντικείµενο της παρούσας εργασίας είναι µελέτη της σεισµικής απόκρισης του εδάφους στην ευρύτερη περιοχή του πολεοδοµικού συγκροτήµατος (Π.Σ.) της πόλης της Λεµεσού στην Κύπρο. Το αστικό σύµπλεγµα της Λεµεσού µε έκταση που ξεπερνά τα 0Km 2 συγκεντρώνει ένα δυναµικό σύνολο δραστηριοτήτων, λειτουργιών και υπηρεσιών που αφορούν όλους τους τοµείς της οικονοµικής ανάπτυξης δεδοµένου ότι βρίσκεται σε µία δυναµική περιοχή γεωργικής παραγωγής, διαθέτει το µεγαλύτερο και πιο σύγχρονο λιµάνι της Κύπρου σε συνδυασµό µε την δραστήρια και πολυδιάστατη βιοµηχανική παραγωγή, αποτελεί πόλο έλξης µεγάλου αριθµού τουριστών και επισκεπτών και είναι το επίκεντρο εµπορικών συναλλαγών και παροχής υπηρεσιών σε παγκύπρια κλίµακα. Η περιοχή της Λεµεσού έχει πληγεί στο παρελθόν από πολλούς καταστροφικούς σεισµούς και βρίσκεται σύµφωνα µε τον κανονισµό στην ζώνη υψηλής σεισµικής επικινδυνότητας (ζώνη 5), όπου η µέγιστη σεισµική επιτάχυνση είναι 0.15g. Η παρούσα µελέτη η οποία αποτελεί µέρος του γενικότερου ερευνητικού έργου της Μικροζωνικής µελέτης Π.Σ. Λεµεσού, πραγµατοποιήθηκε µε βάση την εκτίµηση της σεισµικής δράσης σχεδιασµού στην αναλυτική εκτίµηση της εδαφικής απόκρισης για τους σεισµούς σχεδιασµού και συγκεκριµένα για τις σεισµικές διεγέρσεις που προτάθηκαν στα πλαίσια της Σεισµολογικής µελέτης και της µελέτης σεισµικής επικινδυνότητας της περιοχής. Επιπρόσθετα, στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται συνοπτικά και αποτελέσµατα αναλύσεων από ενόργανες καταγραφές µετασεισµών του 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 1

2 σεισµού της 9 ης Οκτωβρίου 1996, του κύριου σεισµού της 11 ης Αυγούστου 1999 και της σεισµικής ακολουθίας όπως καταγράφηκε σε θέσεις παρατήρησης του µόνιµου και του προσωρινού δικτύου επιταχυνσιογράφων στην πόλη της Λεµεσού. 2. ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ Το Βόρειο τµήµα της ευρύτερης περιοχής Λεµεσού αποτελείται από πυριγενή πετρώµατα ενώ τα ιζήµατα καλύπτουν κυρίως το Ν τµήµα. Στο σχήµα 1 δίδεται ο γεωλογικός χάρτης που βασίστηκε σε υπάρχοντα δεδοµένα και στα αποτελέσµατα των γεωερευνητικών εργασιών του ερευνητικού έργου της Μ.Μ. Λεµεσού και στο σχήµα 2 µία αντιπροσωπευτική γεωλογική τοµή της αστικής περιοχής Λεµεσού (Τ.Γ.Ε., 00). ασβεστολιθικούς ψαµµίτες. Ο σχηµατισµός της Πάχνας εκτείνεται από Β-ΒΑ προς Ν-Ν µε κλίση από 10 ο έως 12 ο και κατά τόπους παρουσιάζονται απότοµες βυθίσεις λόγω διάβρωσης και τοπικής κλίµακας µεταπτώσεις ενώ η εναπόθεση γύψου (σχηµατισµός Καλαβασού) τοποθετείται περί το τέλος του ανώτερου µειόκαινου και συνοδεύεται από εναπόθεση υφαλογενών ασβεστολίθων (σχηµατισµός Κορωνιάς). Τα πλειοκαινικά ιζήµατα µεγάλου πάχους περιλαµβάνουν τον σχηµατισµό της Λευκωσίας που αποτελείται από µάργες, ψαµµίτες ψαµµιτικούς ασβεστόλιθους και κροκαλοπαγή. Σχήµα 1. Γεωλογικός Χάρτης της Ευρύτερης περιοχής Λεµεσού που συντάχθηκε από το Τ.Γ.Ε. Κύπρου στα πλαίσια της Μικροζωνικής Μελέτης (Τ.Γ.Ε. Κύπρου, 00). Figure 1. Geological Map of the broader area of Lemesos composed in the framework of Microzonation Study (T.G.E. Cyprus, 00). Τα πυριγενή πετρώµατα του πλουτώνειου συµπλέγµατος του Τροόδους (σειρά των βασαλτικών και ανδεσιτικών φλεβών) µε την ανώτερη σειρά των πίλλου λαβών διαδέχονται τα ιζηµατογενή [περιφερειακή σειρά του Τροόδους: ούµπρες, ραδιολαριτικοί κερατόλιθοι (σύµπλεγµα Μαµωνιών), µπετονιτικοί άργιλοι µε πελαγικά ιζήµατα όπως µάργες κιµωλίες και κερατόλιθοι (σχηµατισµός Λευκάρων)] και ακολουθεί η εναπόθεση υφαλογενών ασβεστολίθων (σχηµατισµός Τέρρας) και η σειρά της Πάχνας (ανώτερο µειόκαινο) που αποτελείται από κιµωλίες, µάργες και Σχήµα 2. Αντιπροσωπευτική Γεωλογική τοµή της αστικής περιοχής Λεµεσού (Τ.Γ.Ε. Κύπρου, 00). Figure 1. Representative geological cross section of Lemesos town area (T.G.E. Cyprus, 00). Τον σχηµατισµό της Λευκωσίας διαδέχονται οι πλειστοκαινικοί σχηµατισµοί της Αθάλασσας (ιζήµατα αβαθών θαλασσών, ασβεστολιθικοί ψαµµίτες, άµµοι, ιλυόλιθοι και κροκαλοπαγή) και των χερσαίων αποθέσεων του συνάγµατος των Αναβαθµίδων (στρώµατα αµµοχαλίκων που προήλθαν από τη διάβρωση του οφιολιθικού συµπλέγµατος του Τροόδους όπως χαλίκια, άµµοι, ιλύες και δευτερογενείς ασβεστόλιθοι γνωστοί µε την ονοµασία χαβάρα). Οι ολοκαινικές αλλουβιακές αποθέσεις καλύπτουν το Νότιο τµήµα και αποτελούνται από άµµους, ιλύ, και χαλίκια, προϊόντα διάβρωσης των διαφόρων εκρηξιγενών και ιζηµατογενών πετρωµάτων και της έντονης δράσης των 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 2

3 ποταµών και ρεµάτων της περιοχής, µε πάχος και σύσταση που ποικίλλει από περιοχή σε περιοχή. Η περιοχή της Λεµεσού έχει πληγεί στο παρελθόν από αρκετούς καταστροφικούς σεισµούς (Ambraseys, 1963,1992). Οι ιστορικές αναφορές κάνουν λόγο για ζηµιές στο ιστορικό κέντρο της πόλης το 1222 και το 1303 ενώ για τους σεισµούς του 1567 και 1577 αναφέρονται ζηµιές εκτός της περιοχής του ιστορικού κέντρου και ολική καταστροφή των κτισµάτων στην περιοχή της παραλίας. Ο σεισµός της 29 Ιουνίου 196 (Ms=6.5) (Ambraseys, 1992) προκάλεσε πολύ σηµαντικές ζηµιές στην ευρύτερη περιοχή. Ιδιαίτερα στην παραλιακή περιοχή όπου αρκετές κατοικίες κατέρρευσαν, ενώ παρατηρήθηκε ρευστοποίηση κατά µήκος της ακτογραµµής στην περιοχή της Λίµνης µε ανάβλυση υπόγειων υδάτων. Ο σεισµός της 9ης Οκτωβρίου 1996 (13:10:52 GMT, 3.1Ν, 32.12Ε) µε µέγεθος Ms=6. είχε το επίκεντρό του στο θαλάσσιο χώρο νοτιοδυτικά της Λεµεσού. Η πόλη και η επαρχία της Λεµεσού επλήγησαν ιδιαίτερα και καταγράφηκαν 3600 περιπτώσεις κτιρίων (~9% του κτιριακού αποθέµατος) µε βλάβες στην ευρύτερη περιοχή. Οι περισσότερες βλάβες παρουσιάστηκαν στην περιοχή του ιστορικού κέντρου παράλληλα µε την ακτογραµµή (συνοικίες Αγ.Νάπας-Παλαιό Λιµάνι και Αγ.Τριάδας). 3. ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΑ - ΓΕΩΦΥΣΙΚΑ Ε ΟΜΕΝΑ Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας όλα τα διαθέσιµα (παλαιά και νέα) γεωτεχνικά και γεωφυσικά δεδοµένα της ευρύτερης περιοχής συγκεντρώθηκαν, αρχειοθετήθηκαν κάτω από ένα ενιαίο γεωγραφικό σύστηµα πληροφοριών και επεξεργάστηκαν µε κύριο στόχο τον προσδιορισµό της στρωµατογραφίας των επιφανειακών εδαφικών στρώσεων και των µέσων φυσικών, µηχανικών και δυναµικών τους ιδιοτήτων, τον εντοπισµό της επαφής των χαλαρών επιφανειακών στρώσεων µε σχηµατισµούς υψηλής δυστµησίας καθώς και της γεωµετρίας και των χαρακτηριστικών των πολύ χαλαρών αµµοϊλυωδών εδαφικών στρώσεων στην παραλιακή περιοχή υψηλής επιδεικτικότητας σε ρευστοποίηση. Για το σκοπό λαµβάνοντας υπόψη την µεγάλη έκταση της περιοχής µελέτης και τα διαθέσιµα στοιχεία από προγενέστερες έρευνες-µελέτες, εκτελέστηκε ένα κατάλληλα προσαρµοσµένο στο χρονοδιάγραµµα αλλά και στους τελικούς στόχους του προγράµµατος πρόγραµµα γεωτεχνικών ερευνών και γεωφυσικών δοκιµών. Το συνολικό πρόγραµµα περιελάµβανε την εκτέλεση δεκα-τεσσάρων (1) δειγµατοληπτικών γεωτρήσεων, οκτώ µη δειγµατοληπτικών γεωτρήσεων, δοκιµών SPT, εννέα (9) γεωφυσικών διασκοπήσεων εντός γεωτρήσεων (Cross Hole, Down-Hole), επιφανειακών διακοσκοπήσεων διάθλασης, εργαστηριακών δοκιµών εδαφοµηχανικής καθώς και δοκιµών εδαφοδυναµικής (δοκιµές συντονισµού και ανακυκλιζόµενης τριαξονικής φόρτισης) σε επιλεγµένα εδαφικά δείγµατα. Σηµειώνεται ότι σε θέσεις (9) κατάλληλα επιλεγµένες προκειµένου να επιβεβαιωθεί το είδος και η γεωµετρία των εδαφικών στρώσεων εκτελέστηκαν γεωτρήσεις σε βάθη από 70 έως 110µ. Στο σχήµα 3 δίδονται αντιπροσωπευτικά αποτελέσµατα των δοκιµών Cross-Hole και στο σχήµα δίδεται µία αντιπροσωπευτική γεωτεχνική τοµή της κεντρικής περιοχής της πόλης της Λεµεσού Το τελικό προϊόν της επεξεργασίας των γεωτεχνικών - γεωφυσικών δεδοµένων αποτυπώνεται στον χάρτη του σχήµατος 5 που παρουσιάζει τις ζώνες όµοιων γεωτεχνικών χαρακτηριστικών και συνθηκών θεµελίωσης. Z(m) ΤΟΜΗ USCS Περιγραφή Κίτρινου χρώµατος ασβεστολιθική ΑΜΜΟ-ΙΛΥΣ µε χαλίκια και κροκάλες 1.5 και τεχνητές επιχωµατώσεις Γκρίζου-πράσινου χρώµατος οφιολιθικοί σκληροί/υγιείς υποστρόγγυλοι χάλικες µε άµµο και κροκάλες Ανοικτού κίτρινου χρώµατος Κροκάλες και χαλίκια ασβεστολιθικά-ψαµιτικά µε άµµο Σκούρου κίτρινου χρώµατος πολύ οµοιόµορφη αργικώδης αργιλώδης µε όψη αναξυµωµένης µάργας µε όψη αναξυµωµένης µάργας Γκρίζου-κίτρινου χρώµατος οµοιόµορφη λεπτόκοκκη άµµος ασβεστολιθικής/οφιολοθικής προέλευσης Γκρίζου-πράσινου χρώµατος σκληροί/υγιείς, υποστρόγγυλοι χάλικες και κροκάλες µε άµµο (στο βάθος 3- φακός αµµοχαλίκων) N 30 - SPT >60 >60 V S (m/s) Σχήµα 3 Αντιπροσωπευτική εδαφική τοµή και κατανοµή Vs από δοκιµές Cross-Hole στην παραλιακή περιοχή της Λεµεσσού. Figure 3. Representative geotechnical crosssection and Vs variation with depth at the coastland of Lemessos ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 3

4 Σχήµα. Αντιπροσωπευτική γεωτεχνική τοµή (Α-Α) στην περιοχή του αστικού κέντρου της Λεµεσού. Figure. Representative cross section (Α-Α) at the center area of Lemesos city. psonas Trakhoni Pano Polemidhia Kato Polemidhia 1β Α 5 Ayia Phyla α Ayios Athanasios Mesa Yitonia 3 2 1α Yermasoyia Moutayiaka 1γ β Σχήµα 5. Χάρτης γεωτεχνικών ζωνών Π.Σ. Λεµεσού. Figure 5. Geotechnical zones map of Lemessos s broader area. Α Ορια Γεωτεχνικής Ζώνης Περιοχή Χαµηλών Τιµών N-S.P.T. Περιοχή Εντονης ράσης Ρεµάτων Στην περιοχή του αστικού κέντρου (σχήµα ) και µε κατεύθυνση από Νότια (περιοχή περί την ακτογραµµή) προς τον Βορρά συναντώνται επιφανειακά σχετiκά µικρού πάχους (5 έως 7m) εδαφικές στρώσεις από αργιλοϊλύες, αµµοχάλικα και άµµους, ενώ ακολουθούν µεγάλου πάχους (15-m) ιλυώδεις έως αµµώδεις άργιλοι µέσης πλαστικότητας κατά τόπους µε ενστρώσεις χαλικιών και αργίλων υψηλής πλαστικότητας γενικά στιφρών σε βάθος έως (30m). Σε βάθη µεγαλύτερα από 30m συναντώνται πολύ πυκνές στρώσεις οφιολιθικών χαλικιών και πυκνών έως πολύ πυκνών άµµων οφιολιθικής σύστασης. Βόρεια της περιοχής του Λανίτειου Σταδίου συναντώνται επιφανειακά έως 5m στρώµατα πολύ πυκνής συγκολληµένης ασβεστιτικής ιλύος (τοπική ονοµασία χαβάρα ή καυκάλα ) και άργιλοι υψηλής έως πολύ υψηλής πλαστικότητας. Στην παραλιακή περιοχή (ζώνη 1) εµφανίζονται επιφανειακά χαλαρές έως πολύ χαλαρές λεπτόκοκκες οµοιόµορφες άµµοι µε υψηλό ποσοστό οργανικής ιλύος σε βάθος έως 10-12m υψηλής επιδεκτικοτητας σε ρευστοποίηση (1α, 1β) και µικρής δυστµησίας ή ανοµοιογενείς µη-συνεκτικές αµµοχαλικώδεις στρώσεις µε µεγάλη διακύµανση των φυσικών χαρακτηριστικών και των παραµέτρων αντοχής τους (ζώνη 1γ), ενώ σε µεγαλύτερα βάθη (έως 30m) συναντώνται υψηλής πλαστικότητας στιφρές άργιλοι.. ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ.1 Ανάλυση Ενόργανων Καταγραφών Η ανάλυση πραγµατοποιήθηκε µε στόχο τον προσδιορισµό των χαρακτηριστικών σεισµικής απόκρισης του υπεδάφους στις θέσεις των σταθµών καταγραφής και τον έλεγχο της αξιοπιστίας των αναλυτικών προσοµοιωµάτων που χρησιµοποιήθηκαν στις θεωρητικές αναλύσεις. Στο σχήµα 6 δίδονται οι θέσεις καταγραφής της ισχυρής σεισµικής κίνησης του µόνιµου και του προσωρινού δικτύου (κατά την σεισµική ακολουθία του σεισµού της 11 ης Αυγούστου 1999) στην ευρύτερη περιοχή της Λεµεσού και στον πίνακα που ακολουθεί (Πίνακας 1) δίδονται ο κατάλογος των σεισµών των καταγραφών που χρησιµοποιήθηκαν στις αναλύσεις. Ο υπολογισµός των χαρακτηριστικών απόκρισης σε µία συγκεκριµένη θέση/σταθµό από ενόργανες καταγραφές µε τη τεχνική του φασµατικού λόγου οριζόντιας προς κατακόρυφης συνιστώσας (HVSR) αποτελεί µία γνωστή και 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06

5 τεκµηριωµένη µεθοδολογία που οδηγεί στον αξιόπιστο προσδιορισµό της δεσπόζουσας περιόδου (για συγκεκριµένο πλάτος διέγερσης) των εδαφικών σχηµατισµών. Όσο αφορά τα πλάτη ενίσχυσης που προσδιορίζονται από την παραπάνω µεθοδολογία χρησιµοποιούνται ως µέτρο σύγκρισης για την ποιοτική εκτίµηση της διαφοροποίησης του δυναµικού ενίσχυσης από θέση σε θέση. το σύνολο των καταγραφών της σεισµικής ακολουθίας του σεισµού της 11/0/199 που αναλύθηκαν (Σχήµα 7α) ενώ το δυναµικό ενίσχυσης παρουσιάζει τιµές µικρότερες από 3 για ένα σηµαντικό εύρος συχνοτήτων Hz. Στην ίδια θέση παρατηρείται ότι κατά τη σεισµική κίνηση της 11/0/1999 (κόκκινη γραµµή του Σχήµατος 7β) η τιµή της δεσπόζουσας συχνότητας µειώνεται στα 1.9Hz (0.53sec), ενώ τα πλάτη ενίσχυσης παραµένουν πρακτικά στο ίδιο επίπεδο, γεγονός που δηλώνει την ανάπτυξη µετρίως σηµαντικών µη γραµµικών φαινοµένων. 1 Όρια Πολεοδοµικού Συγκροτ. ίκτυο Τµ.Υδάτων ίκτυο Τ.Γ.Ε. Προσωρινό ίκτυο ΙΤΣΑΚ ίκτυο Αστεροσκοπείου Amplification Σχήµα 6. ίκτυο επιταχυνσιογράφων Λεµεσού (Ο σταθµός PWD εγκαταστάθηκε µετά τον κύριο σεισµό της 9 ης Οκτωβρίου 1996 και οι σταθµοί Police, Church & GSD µετά τον σεισµό της 11 ης Αυγούστου 1999). Figure 6. Accelerograph network at the city of Lemesos. Πίνακας 1 Κατάλογος Σεισµών των Καταγραφών που χρησιµοποιήθηκαν στις αναλύσεις. Table 1. Earthquake s catalogue of the records used in the analysis. Year Date Time N E M R / 10 13:10: /1 10:19: /5 17:15: / 01:2: / 0:27: / 0:27: / 0:0: / 15:31: / 15:06: / 15:02: / 01:: Στην θέση PWD (Τµήµα ηµοσίων Έργων) η τιµή της δεσπόζουσας συχνότητας παρουσιάζει µέση τιµή 2.1Hz (0. sec) για Amplification Frequency, F(Hz) 1 13/01/1997 M=5.7, R=70 Km 25/05/1999 M=5., R=67 Km 11/0/1999 M=5.6, R=16 Km Frequency, F(Hz) Σχήµα 7 α) Μέσοι Φασµατικοί Λόγοι (HVSR) στη θέση PWD (Τµήµα ηµοσίων Εργων): Καταγραφές ακολουθίας 11/0/1999, β)σύγκριση µέσων φασµατικών λόγων (HVSR) από καταγραφές των σεισµών: 13/01/1997, 25/05/1999, του κύριου σεισµού της 11/0/1999 και των καταγραφών της ακολουθίας της 11/0/1999 (µαύρη γραµµή). Figure 7. α) Mean HVSR ratios at the site PWD of the 11/0/1999 earthquake. β) Comparison of mean HVSR ratios of the 13/01/1997, 25/05/1999 and 11/0/1999 earthquakes. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 5

6 .2 Σεισµική Απόκριση Υπεδάφους Η ανάλυση της σεισµικής απόκρισης του εδάφους επικεντρώθηκε σε δέκα-εννέα (19) αντιπροσωπευτικές θέσεις της πόλης της Λεµεσού µε τρόπο ώστε να παρέχουν οµοιόµορφη και συστηµατική κάλυψη των περιοχών µε επιφανειακή εµφάνιση πρόσφατων αποθέσεων. Στις θέσεις αυτές τόσο η στρωµατογραφία όσο και οι δυναµικές ιδιότητες του εδάφους είναι άµεσα γνωστές και κατά κανόνα, συγκεντρώνουν το ενδιαφέρον στην παρούσα φάση της µελέτης µια και σχετίζονται άµεσα µε φαινόµενα διαφοροποίησης της σεισµικής κίνησης ή και φαινόµενα εδαφικής αστάθειας όπως ρευστοποίηση ή και συνίζηση λόγω σεισµικών φορτίων. Το σεισµικό υπόβαθρο της περιοχής καθορίστηκε µε βάση το είδος του γεωλογικού σχηµατισµού και το επίπεδο δυστµησίας του και πρακτικά τοποθετείται περί την διαχωριστική γραµµή των πλειστοκαινικών αποθέσεων και των πλειοκαινικών ή παλαιότερων (µειοκαινικών) αποθέσεων (Σχηµατισµοί Λευκωσίας-Πάχνας). Η µέση πυκνότητα µάζας του σεισµικού υποβάθρου θεωρήθηκε ίση µε 2.2 Mg/m 3 και η ταχύτητα διάδοσης των διατµητικών κυµάτων ίση µε 1100m/s. Στο σχήµα δίδεται ο χάρτης της περιοχής µε τις καµπύλες ισοβαθών του σεισµικού υποβάθρου. Ypsonas Trakhoni Asomatos Cherkez Chiftlik Pano Polemidhia Kato Polemidhia Ayia Phyla Ayios Athanasios Mesa Yitonia Σχήµα. Χάρτης ισοβαθών σεισµικού υποβάθρου στην κεντρική περιοχή Λεµεσού. Figure 7. Map of isodepths of bedrock at the area of Lemesos city Ο σεισµικός κραδασµός σχεδιασµού αναφέρεται σε αναµενόµενη µακροσεισµική ένταση Ι 6.5 (µέγεθος σεισµού M 6, R=10- Km ή M 6.5, R=25Km) που σύµφωνα µε τα τελικά συµπεράσµατα της µελέτης σεισµικής επικινδυνότητας έχει µέση περίοδο επανάληψης 75 χρόνων. Η µέγιστη οριζόντια επιτάχυνση σχεδιασµού στο οιωνεί βραχώδες υπόβαθρο (PGHA) εκτιµάται ίση µε 0.19g. Για την ανάλυση της εδαφικής απόκρισης τα σεισµικά φορτία στο οιωνεί βραχώδες υπόβαθρο περιγράφονται από επτά (7) σεισµικές διεγέρσεις εκ των οποίων οι δύο προέκυψαν µε µεθοδολογία αποσυνέλιξης των καταγραφών του σεισµού της 11ης Αυγούστου 1999 (Μ=5.6, R=13Km) στη θέση WTP (Εταιρεία Υδάτων) σε συνθήκες οιωνεί βραχώδους υποβάθρου ενώ οι υπόλοιπες πέντε είναι πρωτογενείς καταγραφές από τον Ελληνικό χώρο (καταγραφές σεισµού Κοζάνης 1995 και Αργοστολίου 193), την Κύπρο (καταγραφή σεισµού της 11//1999 στο φράγµα Γερµασόγεια) και µία από το δίκτυο Gilroy της California (καταγραφή σεισµού Morgan-Hill 19 στον σταθµό Gilroy#6). Στο σχήµα 9 δίδονται τα ελαστικά φάσµατα των επτά σεισµικών διεγέρσεων καθώς και τα αντίστοιχα πιθανολογικά φάσµατα που προτάθηκαν από την ειδική σεισµολογική µελέτη και µελέτη σεισµικής επικινδυνότητας. PSA- 5%, (g) Πιθανολογικά Φάσµατα Σεισµικές ιεγέρσεις Σχεδιασµού Μελέτης Σεισµικής Επικινδυνότητας WTD99-L Ambraseys et al., 1996 WTD99-T Theodulidis & Papazachos, 1990,199 KOZ95-L KOZ95-T YERM99-T ARG3-T Period (sec) Σχήµα 9. Ελαστικά φάσµατα σεισµικών διεγέρσεων και πιθανολογικά φάσµατα σε συνθήκες οιωνεί βράχου. Figure 9. Acceleration response spectra of seismic excitations and empirically proposed at outcropping bedrock site conditions. Τα αποτελέσµατα των αναλύσεων χρησιµοποιήθηκαν για την εκτίµηση των φασµάτων σχεδιασµού, της µέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης, του δυναµικού ενίσχυσης και των χαρακτηριστικών σεισµικής απόκρισης σε κάθε θέση που εξετάστηκε. Τα χαρακτηριστικά αυτά εξαρτώνται κυρίως από τις τοπικές εδαφικές συνθήκες και χαρακτηρίζουν µονοσήµαντα µία θέση ανάλυσης. Λόγω της ιδιότητάς τους αυτής, τα χαρακτηριστικά απόκρισης απετέλεσαν την βάση για τον χωρισµό της πόλης της Λεµεσού σε ζώνες όµοιας σεισµικής απόκρισης του εδάφους και για τον προσδιορισµό των σεισµικών δράσεων σχεδιασµού στην επιφάνεια της κάθε ζώνης. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 6

7 .5.0 (α) Ζώνη I Aa 2.5 PGA/PHGA S3 S2 S ÂÒflÔ ÔÚ (sec).5.0 (β) Περίοδος, Τ(sec) 6.0 Ζώνη ΙΙ Aa 2.5 PGA/PHGA S3 S2 S ÂÒflÔ ÔÚ (sec) (γ) Περίοδος, Τ(sec) Ζώνη III.0 Aa 2.5 PGA/PHGA S3 S2 S ÂÒflÔ ÔÚ (sec) Σχήµα 10. Μεταβολή του λόγου εδαφικής ενίσχυσης Αa επιταχύνσεων στην επιφάνεια σε σχέση µε τις φασµατικές επιταχύνσεις στην ελεύθερη επιφάνεια του βραχώδους υποβάθρου για τη α)ζώνη Ι, β) Ζώνη ΙΙ και γ) Ζώνη ΙΙΙ. Figure 10. Variation of acceleration spectral coefficients at the ground surface for zones I (α), II (β), ΙΙΙ(γ) Περίοδος, Τ(sec) Σχήµα 11. Κανονικοποιηµένα ελαστικά φάσµατα επιταχύνσεων για κάθε µικροζώνη. Figure 11. Normalized acceleration response spectra for each microzone. Στα σχήµατα 10 και 11 δίδονται συγκεντρωτικά οι φασµατικοί συντελεστές ενίσχυσης της επιτάχυνσης και τα αντίστοιχα ελαστικά 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 7

8 I 0.22 φάσµατα όπως προέκυψαν από τις θεωρητικές αναλύσεις για κάθε µία ζώνη, ενώ στο σχήµα 12 δίδονται οι ζώνες παρόµοιας σεισµικής συµπεριφοράς. Paramytha Fasoula Akrounta Alassa Palodhia Phinikaria Armenochori Parekklisha Pyrgos Monagroulli Moni Vounaros Erimi Kolossi Ypsonas Trakhoni Cherkez Chiftlik III 0. III 0. I 0.22 Ayia Phyla II 0.22 Ayios Athanasios Mesa Yitonia I 0.22 II 0 2 Yermasoyia Moutayiaka Kilometers III Ayios Tykhonas II 0.22 Asomatos A t Σχήµα 12. Χωρισµός της ευρύτερης αστικής περιοχής Λεµεσού σε ζώνες παρόµοιας σεισµικής συµπεριφοράς Figure 12. Proposed Microzonation map of Lemesos area.. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ambraseys, N.N., 1963, The Seismic History of Cyprus. Imperial College,Univ. of London. Ambraseys, N.N., 1992, Reappraisal of the seismicity in Cyprus ( ).Imperial Coll., ESEE Res. Report 92-9, London, 1-6. Eurocode - Design provisions for earthquake resistance of structures - Part 1-1: General rules - Seismic actions and general requirements for structures, European Prestandard, ENV , Oct.199, CEN- European Committee for Standardization. Guidelines for Seismic Microzonation Studies, AFPS, Oct.1995 & Manual for Zonation on Seismic Geotechnical Hazards/ Technical Committee for Earthquake Geotechnical Engineering, TC, 1993 Schnabel P.B., Lysmer J., Seed H.B., (1972), SHAKE - A computer program for earthquake response analysis of horizontally layered sites. Report No.EERC-72/12, University of California, Berkeley, Τεχνικές Εκθέσεις που εκπονήθηκαν στα πλαίσια του ερευνητικού έργου: «Μικροζωνική Μελέτη της Ευρύτερης Αστικής περιοχής Λεµεσού: τ1. Ειδική Σεισµολογική Μελέτη, Σεπτέµβριος 00, Α.Π.Θ./ΕΓ, ΙΤΣΑΚ. τ2. Γεωφυσικές Μελέτες: Γεωφυσικές ιασκοπήσεις, Α Φάση Μάρτιος 1999 και Β Φάση Μάρτιος 00, Α.Π.Θ./ΕΓ, Τ.Γ.Ε. Κύπρου. τ3. Προκαταρκτική Μελέτη Χαρτογράφησης Επιχωµατωµένων και Μπαζωµένων Περιοχών σε Ποταµούς και Ρέµατα της Ευρύτερης Αστικής Περιοχής Λεµεσού, Τ.Γ.Ε. Κύπρου & ΙΤΣΑΚ, Απρίλιος τ. Προκαταρκτική Μελέτη Χαρτογράφησης των Συνεπειών του Σεισµού της 9ης Οκτωβρίου 1996 στο οµηµένο Περιβάλλον της Ευρύτερης Αστικής Περιοχής Λεµεσού, Τ.Γ.Ε. Κύπρου & ΙΤΣΑΚ, Απρίλιος τ5. Active Tectonics Studies in Cyprus for Seismic Risk Mitigation: The Greater Limassol Area, Report to G.S.D., J.P. Soulas, Dec τ6. Γεωφυσικές ιασκοπήσεις εντός Γεωτρήσεων: οκιµές Cross-Hole/Down-Hole, Ιούνιος 00, ΑΠΘ/ΕΕΘ. τ7. Αποτελέσµατα Εργαστηριακών οκιµών Εδαφοµηχανικής και Εδαφοδυναµικής, Σεπτέµβριος 00, Α.Π.Θ./ΕΕΘ. τ. Γεωτεχνικές Έρευνες Μελέτες - Επεξεργασία Γεωτεχνικών εδοµένων, Σεπτέµβριος 00, Α.Π.Θ./ΕΕΘ. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06