O Ρόλος των Τοπικών Εδαφικών Συνθηκών στην Αποτίμηση της Σεισμικής Διακινδύνευσης του Οδικού Δικτύου της Πόλης της Θεσσαλονίκης

Transcript

1 O Ρόλος των Τοπικών Εδαφικών Συνθηκών στην Αποτίμηση της Σεισμικής Διακινδύνευσης του Οδικού Δικτύου της Πόλης της Θεσσαλονίκης The Role of the Local Soil Conditions in the Seismic Risk Assessment of the Road Network of the City of Thessaloniki ΑΡΓΥΡΟΥΔΗΣ, Σ. ΠΙΤΙΛΑΚΗΣ, Κ. ΧΑΤΖΗΓΩΓΟΣ, Θ. Πολιτικός Μηχανικός & Γεωλόγος, ΙΔΑΧ, Α.Π.Θ. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής, Α.Π.Θ. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής, Α.Π.Θ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Προτείνεται μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία για την αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης ενός οδικού δικτύου εντός αστικού περιβάλλοντος, λαμβάνοντας υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του δικτύου, της περιοχής μελέτης και των τοπικών εδαφικών συνθηκών. Η μεθοδολογία εφαρμόζεται στην Θεσσαλονίκη κάνοντας χρήση στοιχείων της μικροζωνικής μελέτης της πόλης. Αναδεικνύεται ο ρόλος των τοπικών εδαφικών συνθηκών στην διαφοροποίηση του σεισμικού κραδασμού και κατά συνέπεια στην έκταση και το μέγεθος των ζημιών. Επίσης διερευνάται η συμπεριφορά του δικτύου μέσω μιας προκαταρκτικής ανάλυσης συνδετικότητας για κρίσιμες διαδρομές προέλευσης-προορισμού. ABSTRACT : A methodology for the seismic risk assessment of a roadway network in urban areas is proposed, considering the distinctive features of network, study area and local soil conditions. The approach is applied in Thessaloniki, using the results of the microzonation study of the city. The role of the local site effects is highlighted, especially regarding the variations on seismic shaking and as a result on the extension and intensity of the expected damages. Moreover, the network response is examined through a simplified connectivity analysis for critical origin-destination routes. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το οδικό δίκτυο είναι σημαντικό για την λειτουργία των πόλεων, ιδιαίτερα μετά από έναν ισχυρό σεισμό, για την διαφυγή του κοινού, τις δράσεις επέμβασης και διάσωσης, την μεταφορά βοήθειας και την αποκατάσταση των πληγέντων περιοχών. Η εμπειρία των τελευταίων μεγάλων σεισμών σε όλο τον κόσμο αναδεικνύει την υψηλή τρωτότητα των συνιστωσών του δικτύου (οδοί, γέφυρες, σήραγγες, επιχώματα κτλ), καθώς και τον ιδιαίτερο ρόλο των τοπικών εδαφικών συνθηκών στην σεισμική απόκριση και την κατανομή των βλαβών. Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί διεθνώς, μέθοδοι αποτίμησης της σεισμικής διακινδύνευσης οδικών δικτύων που εστιάζονται κυρίως σε περιφερειακό επίπεδο παρά εντός αστικού περιβάλλοντος. Οι διαθέσιμες μεθοδολογίες διακρίνονται με βάση το επίπεδο της ανάλυσης και τα εξαγόμενα αποτελέσματα, σε τρία επίπεδα: Ι. Σε ένα πρώτο επίπεδο γίνεται αποτίμηση της κατανομής των βλαβών της κάθε συνιστώσας του δικτύου και προσδιορίζονται οι άμεσες απώλειες. Στη συνέχεια είναι δυνατή η εκτίμηση της συνδετικότητας του δικτύου αμέσως μετά το σεισμό, συνήθως μεταξύ κρίσιμων θέσεων, όπως σχολείων ή περιοχών κατοικίας με νοσοκομεία (π.χ. Goretti 2005, Franchin et al. 2006, Nuti and Vanzi 1998). 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 1

2 ΙΙ. Σε ένα δεύτερο επίπεδο η ανάλυση επεκτείνεται λαμβάνοντας υπόψη την ικανότητα του δικτύου να εξυπηρετήσει δεδομένους κυκλοφοριακούς φόρτους. Πραγματοποιείται μέσω ανάλυσης δικτύου ή απλουστευμένων προσεγγίσεων, λαμβάνοντας ή όχι υπόψη την πορεία αποκατάστασης των βλαβών (π.χ. Werner et al. 2000, Kiremidjian et al. 2003, Shinozuka et al. 2003). Σε ορισμένες περιπτώσεις η αύξηση του χρόνου μετακινήσεων εκφράζεται σε οικονομικούς όρους, προσδιορίζοντας έτσι τις έμμεσες απώλειες. ΙΙΙ. Σε επόμενο επίπεδο γίνεται εκτίμηση των συνολικών απωλειών, άμεσων και έμμεσων που σχετίζονται με την αύξηση του χρόνου μετακίνησης και τις επιπτώσεις σε δραστηριότητες της βιομηχανίας και άλλων υπηρεσιών (π.χ. Karaca 2005, Veneziano et al. 2002). Πρόκειται για μια σύνθετη ανάλυση που εμπλέκει οικονομικά μοντέλα και ειδικότητες εκτός πολιτικού μηχανικού, ενώ απαιτεί δεδομένα που δεν είναι πάντα διαθέσιμα. Στην παρούσα εργασία περιγράφεται και εφαρμόζεται μια μεθοδολογία αποτίμησης της σεισμικής διακινδύνευσης του οδικού δικτύου εντός αστικού περιβάλλοντος που κατατάσσεται στο πρώτο επίπεδο ανάλυσης. Περιλαμβάνει την εκτίμηση των άμεσων απωλειών (οδών, γεφυρών), ενώ για την περίπτωση των οδών, εξετάζεται και η επιρροή των ενδεχόμενων καταρρεύσεων παρόδιων κτιρίων. Επίσης, διερευνάται η αξιοπιστία του δικτύου για κρίσιμες διαδρομές προέλευσης-προορισμού, όπως από περιοχές με υψηλή πιθανότητα συγκέντρωσης θυμάτων προς νοσοκομεία, με βάση την αναμενόμενη χωρική κατανομή και ένταση των βλαβών. Η μεθοδολογία εφαρμόζεται στο οδικό δίκτυο της πόλης της Θεσσαλονίκης κάνοντας χρήση στοιχείων της μικροζωνικής μελέτης και αντίστοιχων μελετών τρωτότητας κτιρίων. Με τον τρόπο αυτό αναδεικνύεται ο ρόλος των τοπικών εδαφικών συνθηκών στην διαφοροποίηση του σεισμικού κραδασμού και κατά συνέπεια στην έκταση και το μέγεθος των βλαβών στις συνιστώσες του δικτύου και στα κτίρια. 2. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ ΟΔΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ Τα επιμέρους βήματα της μεθοδολογίας (Σχήμα 1) περιγράφονται πιο αναλυτικά σε προηγούμενες εργασίες (Αργυρούδης και συν. 2008) και περιλαμβάνουν τα εξής: ΑΠΟΓΡΑΦΗ ΔΙΚΤΥΟΥ Βάση Δεδομένων GIS ΤΥΠΟΛΟΓΙΑ Γεφυρών, Δρόμων, Σηράγγων ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΤΡΩΤΟΤΗΤΑΣ - Καμπύλες τρωτότητας - Δείκτες/ σχέσεις τρωτότητας ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑ Σεισμικά Σενάρια ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΕΔΑΦΩΝ - Τοπικές εδαφικές συνθήκες - Παράμετροι σεισμικής κίνησης (π.χ. PGA, Sa) - Δευτερογενώς προκαλούμενα φαινόμενα (ρευστοποίηση, κατολισθήσεις) ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΚΑΙ ΕΝΤΑΣΗ ΑΝΑΜΕΝΟΜΕΝΩΝ ΒΛΑΒΩΝ Άμεσες και έμμεσες βλάβες ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΤΗΤΑ ΔΙΚΤΥΟΥ Επίπεδο εξυπηρετικότητας/ συνδετικότητας ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΝΟΛΙΚΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ ΣΠΟΥΔΑΙΟΤΗΤΑ Κριτήρια και σύστημα ιεράρχησης συνιστωσών του δικτύου ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Προσεισμικές επεμβάσεις, Αποκατάσταση βλαβών Σχήμα 1. Μεθοδολογία αποτίμησης σεισμικής διακινδύνευσης οδικού δικτύου. Figure 1. Methodology for the seismic risk assessment of roadway network. - Τον προσδιορισμό των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών και την τυπολογική κατηγοριοποίηση των συνιστωσών του δικτύου. - Την ανάλυση της σεισμικής επικινδυνότητας και τον προσδιορισμό της χωρικής κατανομής της σεισμικής κίνησης λαμβάνοντας υπόψη την επιρροή των τοπικών γεωλογικών, εδαφικών και τοπογραφικών συνθηκών για διαφορετικά σεισμικά σενάρια. - Την αποτίμηση της τρωτότητας και των άμεσων βλαβών μέσω κατάλληλων καμπυλών ή δεικτών τρωτότητας. Η τρωτότητα των γεφυρών εξετάζεται έναντι της εδαφικής ταλάντωσης, οπότε οι καμπύλες τρωτότητας περιγράφονται με παραμέτρους όπως η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ή η φασματική τιμή της επιτάχυνσης (π.χ. PSA 1,0sec ). Αντίστοιχα, για τις σήραγγες η τρωτότητα περιγράφεται συνήθως συναρτήσει της PGA, ενώ για τις οδούς σημαντικός παράγοντας είναι η αστοχία του εδάφους λόγω ρευστοποίησης, οπότε οι καμπύλες ορίζονται συναρτήσει της μόνιμης εδαφικής μετακίνησης (PGD). 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 2

3 - Tην αποτίμηση της τρωτότητας των οδών έναντι κατάρρευσης κτιρίων, συνδυάζοντας τις πιθανότητες κατάρρευσης με απλοποιημένες σχέσεις υπολογισμού της επιφάνειας κατάρρευσης. - Την εκτίμηση του επιπέδου εξυπηρετικότητας του δικτύου για την δεδομένη κατανομή και ένταση βλαβών, μέσω απλοποιημένων ή πιο σύνθετων προσεγγίσεων. - Την ιεράρχηση της σπουδαιότητας με βάση ένα σύνολο κριτηρίων που συνθέτουν την ολική αξία του κάθε εκτιθέμενου σε σεισμικό κίνδυνο στοιχείου. Τέτοια κριτήρια περιγράφουν τον ρόλο του κάθε στοιχείου σε περιόδους κανονικής λειτουργίας, κρίσης και αποκατάστασης. - Την αποτίμηση της συνολικής σεισμικής διακινδύνευσης όπως προκύπτει από τον συνδυασμό των αποτελεσμάτων αποτίμησης της τρωτότητας και σπουδαιότητας. Με τον τρόπο αυτό προσδιορίζονται τα στοιχεία ή περιοχές του δικτύου που παρουσιάζουν την υψηλότερη διακινδύνευση. Επιτυγχάνεται έτσι η πιο αποτελεσματική διαχείριση του σεισμικού κινδύνου, τόσο πριν όσο και αμέσως μετά το σεισμικό συμβάν, με την λήψη κατάλληλων προσεισμικών μέτρων ενίσχυσης ή τον καθορισμό των δράσεων αποκατάστασης. Παρακάτω η μεθοδολογία εφαρμόζεται για την αποτίμηση της σεισμικής τρωτότητας των γεφυρών και των οδών του βασικού δικτύου του Πολεοδομικού Συγκροτήματος (ΠΣ) Θεσσαλονίκης. καθορίστηκαν με βάση μια πιθανολογική ανάλυση της σεισμικής επικινδυνότητας και πρόσφατα δεδομένα σχετικά με την σεισμικότητα της περιοχής, τις αντίστοιχες σεισμικές ζώνες και τα ρήγματα (Πιτιλάκης και συν. 2008). Η αποτίμηση της επιρροής των τοπικών εδαφικών συνθηκών στην σεισμική κίνηση, περιλαμβάνει πληθώρα μονοδιάστατων αναλύσεων εδαφικής απόκρισης. Σε αυτές λαμβάνονται υπόψη τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά και οι δυναμικές ιδιότητες των κύριων εδαφικών σχηματισμών που προσδιορίστηκαν για όλη την έκταση του πολεοδομικού συγκροτήματος με βάση πολυάριθμα δεδομένα από γεωτεχνικές έρευνες, γεωφυσικές διασκοπήσεις, δοκιμές μικροθορύβου και εργαστηριακές δοκιμές. Για τις αναλύσεις έγινε χρήση πέντε καταγραφών, ανηγμένων στις τιμές σχεδιασμού με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης σεισμικής επικινδυνότητας και της τεκτονικής της περιοχής. Η χωρική κατανομή της σεισμικής ταλάντωσης στην επιφάνεια του εδάφους, σε όρους PGA και PSA 1,0sec παρουσιάζεται στα Σχήματα 2 και 3 αντίστοιχα, για την περίπτωση του σεισμικού σεναρίου με 10% πιθανότητα υπέρβασης στα 50 χρόνια (μέση περίοδο επαναφοράς σεισμού 475 χρόνια). 2. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΟΛΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 2.1 Σεισμικά Σενάρια Η μελέτη της σεισμικής επικινδυνότητας προκύπτει με βάση το σεισμοτεκτονικό περιβάλλον και την σεισμικότητα της περιοχής μελέτης. Κατά την αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης των δικτύων κοινής ωφέλειας και υποδομών, η χωρική κατανομή της σεισμικής κίνησης θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την επιρροή των τοπικών γεωλογικών και εδαφικών συνθηκών και της τοπογραφίας, ακόμη και την επιρροή κοιλάδας (Pitilakis et al. 2006). Στο πλαίσιο της μικροζωνικής μελέτης Θεσσαλονίκης αναπτύχθηκαν τρία σεισμικά σενάρια για μέση περίοδο επαναφοράς ίση με 100, 475 και 1000 έτη τα οποία Σχήμα 2. Μέσες κορυφαίες τιμές επιτάχυνσης (g) στην επιφάνεια του εδάφους (Τ=475 χρ.). Figure 2. Mean peak acceleration values (g) at the ground surface (Τ=475 yrs). 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 3

4 Σχήμα 3. Μέσες φασματικές τιμές επιτάχυνσης για Τ=1.0sec (g's) στην επιφάνεια του εδάφους (Τ=475 χρ.). Figure 3. Mean spectral acceleration values at T=1.0sec (g's) at the ground surface (Τ=475 yrs). Παράλληλα μελετήθηκε ο κίνδυνος ρευστοποίησης που είναι υπαρκτός στην παραλιακή ζώνη και ειδικά στις δυτικές παράλιες περιοχές. Προσδιορίστηκαν οι μόνιμες κατακόρυφες και οριζόντιες εδαφικές μετακινήσεις λόγω ρευστοποίησης του εδάφους (Πιτιλάκης και συν. 2008, Σενετάκης και συν. 2008). Οι εκτιμήσεις βασίζονται σε εμπειρικές (Ishihara and Yoshimine 1992) και αριθμητικές (Elgamal et al. 2006) μεθόδους. Το Σχήμα 4 απεικονίζει την χωρική κατανομή των κατακόρυφων μετακινήσεων για το σενάριο των 1000 χρόνων, οι οποίες για την μεγαλύτερη περιοχή είναι της τάξεως των cm, ενώ σε ορισμένες περιοχές ανέρχονται σε υψηλότερες τιμές (~30.0cm). 2.2 Αποτίμηση Τρωτότητας Γεφυρών Αφορά 65 γέφυρες που βρίσκονται εντός των ορίων τις μικροζωνικής μελέτης. Οι γέφυρες ταξινομούνται σε δέκα κατηγορίες με βάση των αριθμό ανοιγμάτων, τον τύπο βάθρου (μονόστυλα, πολύστυλα), την συνέχεια της ανωδομής (συνεχής, αμφιέρειστα ανοίγματα) και το έτος κατασκευής (πριν ή μετά το 1993, ως έτος αναφοράς για το επίπεδο αντισεισμικού σχεδιασμού). Σχήμα 4. Μόνιμες κατακόρυφες εδαφικές μετακινήσεις λόγω ρευστοποίησης (cm) (Τ=1000 χρ.). Figure 4. Permanent vertical ground displacements due to liquefaction (cm) (Τ=1000 yrs). Πρόσφατα οι Μoschonas et al. (2009) ανέπτυξαν αναλυτικές καμπύλες τρωτότητας για σύγχρονες γέφυρες του ελληνικού χώρου (αντιπροσωπευτικοί τύποι της Εγνατίας οδού) που βασίζονται στο φάσμα απαίτησης και την καμπύλη αντίστασης του ισοδύναμου μονοβάθμιου συστήματος. Ωστόσο, δεν καλύπτουν τα χαρακτηριστικά των παλαιότερων γεφυρών καθώς και αυτών με ένα άνοιγμα. Στην παρούσα εφαρμογή η διακινδύνευση των γεφυρών εκτιμάται μέσω των καμπυλών τρωτότητας που προτείνονται στην μεθοδολογία του HAZUS (NIBS 2004), οι οποίες δίνουν την πιθανότητα εμφάνισης ή υπέρβασης της κάθε στάθμης βλάβης (μικρές, μέτριες, εκτενείς, πλήρεις) για δεδομένη τιμή PSA 1,0sec. Το Σχήμα 5 παρουσιάζει την πιθανότερη στάθμη βλάβης για κάθε γέφυρα για το σεισμικό σενάριο με περίοδο επαναφοράς Τ=475 χρόνια (Σχήμα 3). Από την εφαρμογή του μοντέλου τρωτότητας εκτιμάται ότι υπάρχουν ορισμένες γέφυρες, που αναμένεται να υποστούν σοβαρές βλάβες για το συγκεκριμένο σενάριο. Αυτό οφείλεται στην μεγαλύτερη δομική τρωτότητα των γεφυρών αυτών (γέφυρες χωρίς σύγχρονο αντισεισμικό σχεδιασμό, με μονόστυλα βάθρα 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 4

5 που συνδεόνται με την ανωδομή διά εφεδράνων) και τις υψηλές τιμές της αναμενόμενης φασματικής επιτάχυνσης στην επιφάνεια. Οι τελευταίες αποδίδονται στις τοπικές εδαφικές συνθήκες και την εγγύτητα της σεισμικής πηγής (π.χ. στο νοτιότερο τμήμα). Για παράδειγμα, στο δυτικό και παράλιο τμήμα της πόλης το έδαφος αποτελείται από βαθιές, μαλακές αλλουβιακές αποθέσεις, ιλυο-αμμώδης αργίλους έως αργιλώδεις άμμους και ιλύες, με χαμηλή αντοχή και μεγάλη συμπιεστότητα (κατηγορία C κατά EC8). Επομένως, η αναμενόμενη σεισμική διέγερση στην περιοχή αυτή παρουσιάζει μεγαλύτερη ενίσχυση σε μεγάλες περιόδους. εδάφους (π.χ. Πελοπόννησος 2008, Λευκάδα 2003, Κοζάνη 1995), ωστόσο δεν υπάρχει συστηματική καταγραφή και συσχέτισή τους με την μόνιμη εδαφική μετακίνηση ώστε να προκύψουν νέες εμπειρικές καμπύλες τρωτότητας. Οι προτεινόμενες από το HAZUS (NIBS 2004) καμπύλες τρωτότητας για οδούς έναντι εδαφικής αστοχίας είναι οι πλέον διαδεδομένες. Αν και έχουν προκύψει με βάση την έμπειρη κρίση, θεωρούνται ως αντιπροσωπευτικές της απόκρισης ενός δρόμου έναντι της εδαφικής αστοχίας. Εξάλλου, η εφαρμογή τους σε μεμονωμένες περιπτώσεις καταγεγραμμένων σεισμικών βλαβών του ελλαδικού χώρου οδηγεί σε αξιόπιστα αποτελέσματα. Σχήμα 5. Πιθανότερη στάθμη βλάβης γεφυρών Θεσσαλονίκης (Τ=475 χρ.). Figure 5. Most probable damage state of bridges in Thessaloniki (Τ=475 yrs). 2.3 Αποτίμηση Τρωτότητας Οδών Έναντι Εδαφικής Αστοχίας Η εδαφική αστοχία οφείλεται συνήθως σε φαινόμενα ρευστοποίησης, σεισμικών διαρρήξεων ή κατολισθήσεων που ενδέχεται να προκαλέσουν βλάβες στο οδόστρωμα. Η τρωτότητα έναντι κατολισθήσεων δεν εξετάζεται, καθώς αφορά κυρίως τις υπεραστικές οδούς. Στον ελλαδικό χώρο έχουν σημειωθεί σεισμικές βλάβες σε οδούς εξαιτίας της αστοχίας του υποκείμενου Σχήμα 6. Πιθανότερη στάθμη βλάβης οδών έναντι εδαφικής αστοχίας (Τ=1000 χρ.). Figure 6. Expected damage state of roads due to ground failure (Τ=1000 yrs). Οι προαναφερθείσες καμπύλες εφαρμόζονται για την εκτίμηση των βλαβών (καθόλου, μικρές, μέτριες, εκτενείς/πλήρεις) του οδικού δικτύου της πόλης της Θεσσαλονίκης που διέρχεται από περιοχές επιδεκτικές σε ρευστοποίηση και για τις οποίες έχει υπολογισθεί το εύρος της μόνιμης εδαφικής μετακίνησης (Σχήμα 4). Στο Σχήμα 6 απεικονίζεται η κατανομή των πιθανότερων βλαβών για το δυσμενέστερο σεισμικό σενάριο (Τ=1000 έτη). Το σύνολο σχεδόν του δικτύου αναμένεται να μην παρουσιάσει βλάβες, ενώ μικρές βλάβες εκτιμάται ότι θα 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 5

6 υποστούν ορισμένα τμήματα οδών (π.χ. 26 ης Οκτωβρίου, E.O Θεσ/νίκης-Αθηνών, οδοί κοντά στο λιμάνι, Λεωφ. Γεωργ. Σχολής, οδός προς αεροδρόμιο). Πρόκειται για οδούς που διέρχονται από περιοχές με ρευστοποιήσιμα εδάφη, αποτελούμενα κυρίως από χαλαρούς αμμοϊλυώδεις σχηματισμούς μικρής πλαστικότητας και μεταβαλλόμενου ποσοστού σε άργιλο. 2.4 Αποτίμηση Τρωτότητας Οδών Έναντι Καταρρεύσεων Κτιρίων H αποτίμηση αφορά το οδικό δίκτυο που χαρακτηρίζεται ως μεγάλης σπουδαιότητας σε κατάσταση επείγουσας ανάγκης, συνολικού μήκους 250km περίπου. Εφαρμόζοται η πιθανοτική προσέγγιση που περιγράφεται αναλυτικά από τους Αργυρούδη και συν. (2008). Με βάση τις καμπύλες τρωτότητας που προτείνονται από τους Κappos et al. (2006) για συνήθη κτίρια του ελλαδικού χώρου, υπολογίζεται για κάθε οικοδομικό τετράγωνο η πιθανότητα κατάρρευσης ανά κατηγορία κτιρίων για το σεισμικό σενάριο του σχήματος 2. Επίσης, συσχετίζοντας μέσω ενός απλοποιημένου μοντέλου, το ύψος κτιρίου με το πλάτος κατάρρευσης, προσδιορίζεται η πιθανότητα υπέρβασης της τιμής του πλάτους κατάρρευσης για την οποία η οδός εισέρχεται σε συγκεκριμένο επίπεδο λειτουργίας (π.χ. οδός κατά 50% κλειστή). Τελικά, υπολογίζεται η πιθανότητα αποκλεισμού της κάθε οδού λόγω κατάρρευσης κτιρίων λαμβάνοντας υπόψη και το σύστημα δόμησης (συνεχές, ασυνεχές, πανταχόθεν ελεύθερο). Στο Σχήμα 7 απεικονίζεται η συνολική πιθανότητα αποκλεισμού για κάθε οδό, η οποία εξαρτάται από την πυκνότητα και το σύστημα δόμησης, την γεωμετρία της οδού, την τυπολογία κτιρίων και την τιμή των σεισμικών φορτίων. Η πλειοψηφία των εξεταζόμενων οδών δεν παρουσιάζει υψηλό κίνδυνο, καθώς πρόκειται για ελεύθερες λεωφόρους ή κύριες αρτηρίες με ικανοποιητικά χαρακτηριστικά. Ωστόσο, ορισμένοι οδικοί άξονες πρωταρχικής σπουδαιότητας παρουσιάζουν υψηλή πιθανότητα αποκλεισμού. Έτσι, σε περιοχές όπου λόγω των τοπικών εδαφικών συνθηκών αναμένονται υψηλές τιμές κορυφαίων εδαφικών επιταχύνσεων και οι πιθανότητες κατάρρευσης ειδικά των πιο τρωτών κτιρίων είναι υψηλότερες, ο κίνδυνος αποκλεισμού των οδών είναι σοβαρότερος. Τέτοιες περιπτώσεις εμφανίζονται στο κέντρο της πόλης (π.χ. Κασσάνδρου, Μητροπόλεως, Αγ. Σοφίας, Ι. Δραγούμη), όπου οι τιμές PGA στην επιφάνεια κυμαίνονται μεταξύ g. Σε αυτή την περιοχή συναντώνται παλαιότερα και πιο τρωτά κτίρια (όπως φέρουσας τοιχοποιίας ή Ο/Σ αμιγώς πλαισιακά, χωρίς σύγχρονο αντισεισμικό σχεδιασμό) με συνεχές σύστημα δόμησης, ενώ οι αποστάσεις κτιρίων-οδού και τα πλάτη οδών είναι ανεπαρκή. Σημείο προέλευσης Σχήμα 7. Πιθανότητα υπέρβασης αποκλεισμού οδών κατά 50% του πλάτους (Τ=475 χρ.). Figure 7. Exceedance probability of 50% road width blockage (Τ=475 yrs). 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 6

7 3. ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΝΔΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΟΔΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Ο αποκλεισμός κάποιων τμημάτων οδών εξαιτίας εδαφικής αστοχίας, κατάρρευσης κτιρίων ή βλάβης σε γέφυρες, είναι δυνατόν να επηρεάσει την μετακίνηση των οχημάτων, καθώς θα απαιτηθούν παρακάμψεις και επομένως οι χρόνοι διαδρομής θα αυξηθούν. Ειδικά για την μετακίνηση οχημάτων άμεσης επέμβασης, ο χρόνος μετακίνησης είναι ιδιαίτερα σημαντικός αμέσως μετά από έναν ισχυρό σεισμό. Με βάση τα αποτελέσματα που παρουσιάσθηκαν προηγουμένως για το σεισμικό σενάριο με Τ=475χρ., γίνεται μια απλοποιημένη ανάλυση της συνδετικότητας για συγκεκριμένες κρίσιμες διαδρομές στην πόλη της Θεσσαλονίκης. Εξετάζεται η αξιοπιστία για τέσσερις εναλλακτικές διαδρομές από το κέντρο της ζώνης που ορίζεται από τα Δ και Ε Δημοτικά Διαμερίσματα Θεσσαλονίκης (σημείο προέλευσης: Μ. Μπότσαρη και Κ. Καραμανλή) προς το Γ.Ν. Παπαγεωργίου (σημείο προορισμού). Συνυπολογίζονται οι πιθανότητες αποκλεισμού των οδών που υπολογίσθηκαν νωρίτερα (Σχήμα 7), καθώς και οι πιθανότητες βλάβης των γεφυρών που ενδεχομένως συναντώνται κατά την διαδρομή (Σχήμα 5). Γίνεται η θεώρηση αποκλεισμού της κυκλοφορίας για την διαδρομή που διέρχεται από μια γέφυρα όταν οι βλάβες είναι μέτριες και άνω, ενώ όταν αυτή διασταυρώνεται με μία γέφυρα το όριο αποκλεισμού είναι οι εκτενείς βλάβες. Στον Πίνακα 1 περιγράφονται οι διαδρομές, ενώ δίνεται και ο χρόνος της μετακίνησης, θεωρώντας μια μέση ταχύτητα ίση με 30km/h για τις ελεύθερες λεωφόρους και κύριες αρτηρίες και 25km/h για τις υπόλοιπες οδούς. Η διαδρομή 4 παρουσιάζει την χαμηλότερη αξιοπιστία, ενώ η διαδρομή 3 την υψηλότερη οπότε χαρακτηρίζεται από μικρότερη διακινδύνευση. Η διαδρομή 1 προσδιορίζεται επίσης ως υψηλής αξιοπιστίας, εντούτοις ο απαιτούμενος χρόνος μετακίνησης είναι μεγαλύτερος. Με βάση τέτοιες προσεγγίσεις προσδιορίζονται τα πλέον κρίσιμα σημεία ή περιοχές του δικτύου και καθορίζονται οι βέλτιστες διαδρομές. Σε συνδυασμό με άλλα κριτήρια ιεράρχησης της σπουδαιότητας των συνιστωσών του δικτύου είναι δυνατόν να αναπτυχθεί ένα ολοκληρωμένο σχέδιο διαχείρισης της σεισμικής διακινδύνευσης, που θα περιλαμβάνει την λήψη κατάλληλων μέτρων προσεισμικής ενίσχυσης και κυκλοφοριακών ρυθμίσεων ή αποκατάστασης των βλαβών μετά το σεισμό. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η μελέτη της σεισμικής διακινδύνευσης ενός οδικού δικτύου είναι σημαντικό στοιχείο για την διαχείριση του σεισμικού κινδύνου, ειδικότερα στις αστικές περιοχές των ελληνικών πόλεων που χαρακτηρίζονται από πυκνή δόμηση και ανεπάρκεια συγκοινωνιακών υποδομών. Μια ολοκληρωμένη προσέγγιση περιλαμβάνει την εκτίμηση τόσο της σεισμικής τρωτότητας όσο και της σπουδαιότητας των επιμέρους συνιστωσών του δικτύου, ενώ στηρίζεται σε λεπτομερείς αναλύσεις της σεισμικής εδαφικής απόκρισης για διάφορα σεισμικά σενάρια. Ο ρόλος των τοπικών εδαφικών συνθηκών είναι ιδιαίτερα σημαντικός κατά τον προσδιορισμό της χωρικής μεταβολής της σεισμικής κίνησης, αλλά και των δευτερογενών προκληθέντων φαινομένων όπως η ρευστοποίηση ή οι κατολισθήσεις. Η κατανομή των σεισμικών βλαβών εξαρτάται τόσο από την δομική τρωτότητα των συνιστωσών του δικτύου, όσο και από τις τοπικές εδαφικές συνθήκες. Τα αποτελέσματα της μελέτης σεισμικής διακινδύνευσης αποτελούν τα δεδομένα εισαγωγής σε αναλύσεις της συνδετικότητας του δικτύου, όπου εξετάζονται διαδρομές μεταξύ συγκεκριμένων σημείων ή ζωνών προέλευσης-προορισμού, καθώς και σε πιο εξειδικευμένες αναλύσεις του δικτύου σε όρους κυκλοφοριακού φόρτου, χρόνου μετακίνησης και οικονομικών απωλειών. 5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Elgamal, A., Yang, Z., and Lu, J. (2006), Cyclic1D: A computer program for seismic ground response, Report SSRP- 06/05, University of California, San Diego. Franchin, P., Lupoi, A. and Pinto, P.E. (2006), On the role of road network in reducing human losses after earthquakes. Journal of Earthquake Eng., Vol. 10, Goretti, A. (2005), A probabilistic model able to handle interaction among road network, buildings and emergency services in urban areas. Proc. IX Intern. Conf. on Structural Safety and Reliability, ICOSSAR 05, Rome. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 7

8 Ishihara, K. and Yoshimine, M. (1992), Evaluation of settlements in sand deposits following liquefaction during earthquakes, Soils and Foundations, Vol. 32, pp Kappos, A., Panagopoulos, G., Panagiotopoulos, Ch. and Penelis, G. (2006), A hybrid method for the vulnerability assessment of R/C and URM buildings. Bull. Earthquake Engineering, Vol. 4, pp Karaca, E. (2005), Regional earthquake loss estimation: role of transportation network, sensitivity and uncertainty, and risk mitigation. PhD, MIT, Cambridge, USA. Kiremidjian, A., Moore, J., Fan, Y., Ozgur, Y., Basöz, NI. and Williams, M. (2003), The PEER highway demonstration project. Proc. of the 6th U.S. Conf. and Workshop on Lifeline Earthquake Engineering, Long Beach, California, TCLEE/ASCE, Monograph No.25, pp Moschonas, I., Kappos, A., Panetsos, P., Papadopoulos, V., Makarios, T. and Thanopoulos, P. (2009), Seismic fragility curves for Greek bridges: methodology and case studies, Bull. of Earthquake Engineering, Vol. 7, pp NIBS, (2004), HAZUS-MH: Users s manual and technical manuals. Report prepared for the Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. Nuti, C. and Vanzi, I. (1998), Assessment of post-earthquake availability of hospital system and upgrading strategies, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, Vol. 27, pp Pitilakis, K., Alexoudi, A., Argyroudis, S., Monge, O. and Martin, C. (2006). "Chapter 9: Vulnerability assessment of lifelines", in "Assessing and managing earthquake risk. Geo-scientific and engineering knowledge for earthquake risk mitigation: developments, tools and techniques", Springer Publ. Shinozuka, M., Murachi, Y., Dong, X., Zhou, Y. and Orlikowski, M.J. (2003), Seismic performance of highway transportation networks. Proc. of the China-US Workshop on Protection of Urban Infrastructure and Public Buildings against Earthquakes and Manmade Disasters, Beijing, China. Veneziano, D., Sussman, J., Gupta, U. and Kunnumkal, S.M. (2002), Earthquake loss under limited transportation capacity: assessment, sensitivity and remediation, Proc. of 7th USNCEE, Boston, MA, USA. Werner, S.D, Taylor, C.E., Moore, J.E., Walton, J.S. and Cho, S. (2000), A riskbased methodology for assessing the seismic performance of highway systems, Technical Report MCEER , State University of New York, Buffalo. Αργυρούδης, Σ., Πιτιλάκης, Κ. και Χατζηγώγος, Θ. (2008), Αποτίμηση σεισμικής τρωτότητας οδικού δικτύου Θεσσαλονίκης, 3o Πανελ. Συν. Αντισ. Μηχαν. & Τεχν. Σεισμ., Αθήνα. Πιτιλάκης, Κ. Αναστασιάδης, Α., Αργυρούδης, Σ., Κακδέρη, Κ. και Αλεξούδη, Α. (2008), Αποτίμηση τρωτότητας και διαχείριση σεισμικής διακινδύνευσης δικτύων κοινής ωφέλειας, υποδομών και κρίσιμων υπηρεσιών. Εφαρμογή στην Μητροπολιτική Θεσσαλονίκη. 3o Πανελ. Συν. Αντισ. Μηχαν. & Τεχν. Σεισμ., Αθήνα. Σενετάκης, Κ., Αναστασιάδης, Α. και Πιτιλάκης, Κ. (2008), Έλεγχος του κινδύνου ρευστοποίησης στην Θεσσαλονίκη. 3o Πανελ. Συν. Αντισ. Μηχαν. & Τεχν. Σεισμ., Αθήνα. Πίνακας 1. Αξιοπιστία των υπό εξέταση εναλλακτικών διαδρομών. Table 1. Reliability of alternative paths under study. Διαδρομή Χρόνος Απόσταση Πιθανότητα μη (min.) (km) αποκλεισμού 1 Μ. Μπότσαρη Κ. Καραμανλή Εγνατία Λαγκαδά Περιφερειακή Γ.Ν.Παπαγεωργίου 2 Μ. Μπότσαρη Παπάφη Κατσιμιδου Περιφερειακή Γ.Ν.Παπαγεωργίου 3 Μ. Μπότσαρη Αλ. Παπαναστασίου Κ. Καραμανλή Κατσιμιδου Περιφερειακή Γ.Ν.Παπαγεωργίου 4 Μ. Μπότσαρη Παπάφη Κλεάνθους Γ.Λαμπράκη Κατσιμιδου Περιφερειακή Γ.Ν.Παπαγεωργίου ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 8