Νέα Ζηλανδία 22 Φεβρουαρίου o Σεισµός 6.3 στο Christchurch. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ, ΑΣΤΟΧΙΕΣ, Πρώτες ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ των ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ

Transcript

1 Νέα Ζηλανδία 22 Φεβρουαρίου 2011 o Σεισµός 6.3 στο Christchurch (Ch Ch) ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ, ΑΣΤΟΧΙΕΣ, Πρώτες ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ των ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ

2

3 Υψόµετρο 500 m

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ: 1.Εισαγωγή: Τεκτονική, Γεωγραφία, Σεισμολογία, Σύγκριση των Δύο Σεισμών(Σεπτ 10, Φεβρ 11) 2.Φωτογραφίες: Ρευστοποίηση, Βλάβες ΑστοχίεςΚτιρίων, Κατολισθήσεις, Ανατροπές 3.(α) Χαρακτηριστικά Επιταχυνσιογραφήματα, Φάσματα (β) Αναλύσεις του Δυναμικού Καταστρεπτικότητας Δύο Επιταχυνσιογραφημάτων του Ch Ch

5 Πολιτικός χάρτης Αλπική Ζώνη της Νέας Ζηλανδίας

6 Θέση του επικέντρου (κοντά στο προάστιο Lyttelton --- βλ. παρακάτω)

7

8 Ρήγµα Wellington Επίκεντρο Επίκεντρο Ρήγµα Alpine

9 Ο Πρώτος Σεισμός στην Ν. Ζηλανδία Ιστορικό σε Περίληψη Σεισμός Μ 7 : συνδυασμένη οριζόντιαδιάτμηση και θλίψη ( Strike Slip + thrust ) [που λέμε στο χωριό μας] Διάρρηξη( άγνωστου ) ρήγματος μέχρι την επιφάνεια (εμφάνιση: Δ max 4 m, σεμήκος 22 km) Aπόσταση τουchristchurch (Ch Ch) απότοάκροτού σεισμογόνου ρήγματος: περίπου 20 km OXI θύματα

10 Κυριότερο φαινόμενο: Τεράστιας Εκτασης Ρευστοποίηση, Βλάβες εξ αυτής σε μονόροφες(ξύλινες ήτούβλινες) κατοικίες, καισεεπιχώματαοδοποιίας. Υπήρξαν επιταχυνσιογραφήματα καί επί ρευστοποιηθέντος εδάφους Εκτιμώμενο Κόστος: 4 δισ. $!! Επίσης σημαντικό φαινόμενο: διάρρηξη ρήγματος στην επιφάνεια. Βλάβες σε επιχώματα οδοποιίας και (λιγότερο) σε κατοικίες. Ασήμαντες δομητικές Βλάβες

11 ο ΝΕΟΣ Σεισμός: Σεισμός Μ 6.3 Διάρρηξη Συνδυασμένης οριζόντιας διάτμησης και θλίψης ( Strike Slip + thrust ) Aπόσταση του κέντρουchristchurch (Ch Ch) 4-6km Προφανώς το νέο σεισμογόνο ρήγμα ήταν στην προέκταση (όχι κατ ανάγκην με μαθηματική ακρίβεια) τουσεισμογόνουρήγματοςτης4 ης Σεπτ. πράγμαόχικαιτόσοασυνήθιστοστονπλανήτημας (βλ. Παπαζάχο) Σημαντικέςδομητικές βλάβες, καταρρεύσειςκαίω.σ. Μεγάλης έκτασης ρευστοποίηση(πάλι)

12 Εντυπωσιακές οι πάμπολλες καταγραφές (επιταχυνσιογραφήματα). [Οι αποστάσεις τους από το ρήγμα δεν είναι ακόμη ακριβώς γνωστές, αλλά δίνονται κατά προσέγγιση. Ακριβέστερα δίδονται μόνον οι αποστάσεις απ το επίκεντρο οι οποίες ως γνωστόν μικρή σημασία έχουν. ] O αριθμός των θυμάτων αναμένεται να ξεπεράσει τους 200. Προς το παρόν δεν έχει εντοπισθεί επιφανειακή εμφάνιση της σεισμικής διάρρηξης, όπως συνέβη στον πρώτο σεισμό

13 Χάρτης επικέντρων σεισμικής δραστηριότητας πιθανή προέκταση του σεισµογόνου ρήγµατος στην επιφάνεια

14 πιθανή προέκταση του σεισµογόνου ρήγµατος στην επιφάνεια Εµφάνιση Ρήγµατος στην Επιφάνεια

15 Αεροφωτογραφίες

16 τα πρώτα λεπτά μετά τον σεισμό

17

18

19

20

21 Εμφάνιση Ρευστοποιημένου Υλικού στην επιφάνεια του«ελευθέρου»(πράσινου) πεδίου

22

23 Ρευστοποίηση και Οριζόντια Εξάπλωση

24

25

26 Ρευστοποίηση

27

28 Οριζόντια Εξάπλωση

29 Οριζόντια Εξάπλωση Ποτάµι

30

31 Παρά λίγο προφητική η ονομασία του λεωφορείου

32

33 Ρευστοποίηση στις περιοχές Brighton and Bexley

34

35

36

37

38 Πληµµυρισµένο Bexley

39 Ρευστοποίηση, Μεγάλες εδαφικές µετακινήσεις, Θραύση (υπογείων) αγωγών, Πληµµύρα [ περιοχή Bexley]

40 Βλάβες Καταρρεύσεις Δομημάτων

41 Οι συνηθέστεροι τύποι βλαβών

42 παρόμοια εικόνα Manchester Street (εμπορικός δρόμος στο Ch Ch) Αστοχίεςκτισμάτωναπότοιχοποιία.

43

44 Κατάρρευση του King's Education Building στο κέντρο του Ch Ch. Μεγάλος αριθμός θυμάτων

45

46

47 Pyne Gould Guinness Building

48

49 Pyne Gould Guinness Building

50 Pyne Gould Guinness Building (μεγάλος αριθμός παγιδευμένων )

51 Μου φαίνονται απίστευτα αδύναμοι οι κόμβοι και πολύ μικρές οιδιατομές τώνυποστυλωμάτων. Παρακαλώ τους συναδέλφους δομοστατικούς για την δική τους γνώμη

52

53 The Canterbury TV (CTV) building

54 Αποµεινάρια του κτιρίου CTV

55 Ιστορική κατασκευή αγγλικής τεχνοτροπίας

56 ΠΡΙΝ ΜΕΤΑ ιστορική κατασκευή αγγλικής τεχνοτροπίας

57 ο Καθεδρικός Ναός του Christchurch

58

59

60 Αστοχίες Ειδικού Ενδιαφέροντος

61

62 A tree in Christchurch's Hagley Park which has been uprooted

63 τhe Christchurch tram tracks 2011

64 Κατολισθήσεις ΚατακρημνίσειςΒράχων

65

66

67

68

69

70 Αποκλεισμένο Βυτιοφόρο (ο οδηγός μεταφέρθηκε με ελικόπτερο)

71 30 εκατ. τόνοι τµήµατος που αποκόπηκε από παγετώνα

72 3. Σεισμικές Καταγραφές και Φάσματα (Ελαστικά, Ολισθήσεως, Ανατροπής)

73 Δίκτυο Επιταχυνσιογράφων της Νέας Ζηλανδίας

74 Πού οφείλεται η μεγάλη έκταση των δομητικών και γεωτεχνικών βλαβών; Μα προφανώς: 1) στο γεγονός οτι το επίπεδο τού σεισμογόνου ρήγματος βρίσκεται ακριβώς κάτω απ την πόλη τού Christchurch (ή απλώς ChCh)! Γι αυτό και τα επιταχυνσιογραφήματα είναι ιδιαιτέρωςδυσμενή: τόσο γιά ελαστικά συστήματα (βλ. σελίγοελαστικάφάσματααποκρίσεως), όσο και γιά ανελαστικά συστήματα ( βλ. μετά τα φάσματα ολισθήσεως και περιστροφής )

75 2) Ασφαλώς δε και στο γεγονός οτι ο πρώτος σεισμός ήταν κι αυτός αρκετά κοντά στο Christchurch. Καταγράφηκαν και τότε (μετρίως έστω) ισχυρά επιταχυνσιογραφήματα Αρα οπωσδήποτε τα κτίρια είχαν ήδη υποστεί πλαστικές παραμορφώσεις(= βλάβες, ασχέτως εάν αυτές ήταν φανερές ή δυσδιάκριτες). Εξασθενημένα λοιπόν δομήματα(πολλά από τα οποία είχαν κτισθεί υπό την μητρική Αγγλική επιρροή) ήταν φυσικό να μην αντεπεξέλθουν στις μεγάλες απαιτήσεις τών νέων κραδασμών

76 TPLC LINC Οι καταγραφικοί σταθμοί στο Ch Ch 10 km SMTC CACS PPHS NNBS HPSC SHLC NBLC CPXB RHSC CHHC CCCC PRPC CMHS HVSC LPCC πιθανή προέκταση του σεισµογόνου ρήγµατος στην επιφάνεια

77 Station: Christchurch Cathedral College (CCCC) ΚΕΝΤΡΟ ΤΗΣ ΠΟΛΗΣ --- σε Ε ΑΦΟΣ Epicentral Distance: 8 km, (Ελάχιστη) AΠΟΣΤΑΣΗ από το ΡΗΓΜΑ < 4 km Πρώτη οριζόντια συνιστώσα 0.48 g

78 Christchurch Cathedral College (CCCC) εύτερη οριζόντια συνιστώσα 0.39 g

79 Christchurch Cathedral College (CCCC) Κατακόρυφη συνιστώσα 0.80 g

80 Καταγραφή CCCC: Ελαστικά Φάσματα Αποκρίσεως(ξ = 5 %) S A (m/s 2 ) 0.48 g 0.65 s 1.4 g 1.2g 1.3 s N64E Μάλλον προφανής η εδαφική ενίσχυση στις περιόδους sec. S A (m/s 2 ) 0.39 g 1.5 g N26W (Σύγκρινε µε τα φάσµατα της καταγραφής Lyttelton σε βράχο.) S A (m/s 2 ) 3.1 g VERTICAL Συνηγορεί προς τούτο και η αστοχία υψηλών ορόφων, σε µερικές τουλάχιστον περιπτώσεις g T (s)

81 Aνάλυση του Δυναμικού Καταστρεπτικότητας της Καταγραφής CCCC Αξιοποιούνται Τρείς δείκτες καταστρεπτικότητας: Συμμετρική Oλίσθηση Coulomb Στερεού Σώματος Ασύμμετρη Ολίσθηση Coulomb Στερεού Σώματος Περιστροφή Ανατροπή Λικνιζομένου Σώματος

82 Τα σχήματα που ακολουθούν σκιαγραφούν τα τρία ενδεικτικά αυτά συστήματα. Κατόπιν υπολογίζονται τα ΦΑΣΜΑΤΑ των ΔΕΙΚΤΩΝ ΚΑΤΑΣΤΡΕΠΤΙΚΟΤΗΤΑΣ της καταγραφής CCCC (φάσματα συμμετρικής ολίσθησης, φάσματα ασύμμετρης ολίσθησης, φάσματα γωνίας περιστροφής) και συγκρίνονται με τους αντίστοιχους δείκτες των κυριοτέρων σεισμικών καταγραφών στην Ελλάδα

83 Ολίσθηση καί Ανατροπή Απολύτως Στερεού Σώµατος

84 R mga c θ A(t)= a(t)g Διέγερση: CCCC(2011), Λευκάδα(2003), Μοναστηράκι(1999)

85 Φάσμα Περιστροφής Ανατροπής Στερεού Σώματος Λόγου Υψους προς Πλάτος = 5 θ: rad Ricker Wavelet A = 0.48 g T = 2 sec CCCC 0.48 g Lefkada g Monastiraki g Christchurch-N64E g ανατροπή Ricker sec, 0.47 g ΛΕΥΚΑ Α 0.43 g θ: rad ΜΟΝΑΣΤΗΡΑΚΙ 0.51 g p: sec R - 1/2

86 Από τα Φάσματα Γωνίας Περιστροφής θ συναρτήσει τηςδιαγωνίουr τουσώματοςειςτην-1/2 προκύπτουν τα εξής: Αναδεικνύεται το πολύ ισχυρότερο δυναμικό περιστροφής και ανατροπής της καταγραφής CCCC (στο κέντρο του(chch) σε σύγκριση με τις καταγραφές στην Λευκάδα (σεισμός 2003) καιστομοναστηράκι(σεισμόςπάρνηθας1999). Οι εξίσου μεγάλες τιμές τών κορυφαίων επιταχύνσεων (0.51 g, 0.48 g, 0.43 g) δεν είναι καθόλου ενδεικτικές του ανατρεπτικού δυναμικού τών καταγραφών αυτών!

87 Συµµετρική Ολίσθηση α c = µ (συντελεστής τριβής Coulomb) α (t)g α c =µ cosβ sinβ Ασύµµετρη Ολίσθηση α (t ) g

88 Σύγκριση Φασμάτων[Συμμετρικής] Ολίσθησης τής καταγραφής CCCC με τα ΦΣΟ των σημαντικότερων επιταχυνσιογραφημάτων στην Ελλάδα CCCC CCCC, New Zealand 2011 Μοναστηράκι, Πάρνηθα 1999 Λευκάδα, 2003 Καλαµάτα, 1986 Αίγιο, 1995 Σεπόλια, Πάρνηθα Slippage : m 0.15 Λευκάδα α c : g

89 Από τα Φάσματα [Συμμετρικής] Ολίσθησης(σε μέτρα) συναρτήσει του συντελεστή τριβής μ= α c προκύπτουν τα εξής: Αναδεικνύεται πάλι το πολύ ισχυρότερο δυναμικό ολισθήσεως της καταγραφής CCCC σε σύγκριση με το δυναμικό των καταγραφών Λευκάδα (2003) Μοναστηράκι, Σεπόλια(1999) Αίγιο(1995) Καλαμάτα(1986). Προφανώς δε, η κορυφαία τιμή τής επιτάχυνσης ούτε χονδροειδώς δέν προδικάζει την καταστρεπτικότητα μιάς καταγραφής!

90 Σύγκριση Φασμάτων Ασύμμετρης Ολίσθησης της καταγραφής CCCC με τα ΦΑΟ των σημαντικότερων επιταχυνσιογραφημάτων στην Ελλάδα CCCC, New Zealand 2011 Μοναστηράκι, Πάρνηθα 1999 Λευκάδα, 2003 Καλαµάτα, 1986 Αίγιο, 1995 Σεπόλια, Πάρνηθα CCCC Λευκάδα Slippage : m α c : g

91 Από τα Φάσματα [Ασύμμετρης] Ολίσθησης(σε μέτρα) συναρτήσει τηςεπιτάχυνσηςολισθήσεωςα c = μcosβ sinβ προκύπτουν τα εξής: Αναδεικνύεται τώρα ισχυρότερο το δυναμικό ασύμμετρης ολίσθησης της Λευκάδας (2003) με δεύτερο τοδυναμικότουcccc(2011). (Σημειώνεται εδώ, ότι το σημαντικό δυναμικό της καταγραφής της Λευκάδας είχε επισημανθεί και σε παλαιότερες μελέτες του σεισμούεκείνου[βλ. Πρακτικάτου5 ου ΠανελληνίουΣυνεδρίου Γεωτεχνικής]. Σ αυτό το ισχυρό δυναμικό είχαν αποδοθεί(εν μέρειτουλάχιστον) οιβλάβεςσεασύμμετρεςκατασκευές: στους λιμενικούς κρηπιδοτοίχους, στα κατολισθήσαντα πρανή περί τον Αγιο Νικήτα, κλπ Αλλά όχι στα σχεδόν συμμετρικά δομήματα του νησιού!! )

92 Ποιά μπορεί να υπήρξε η επίδραση τής (ισχυρότατης) κατακόρυφης συνιστώσας τής καταγραφής CCCC (A v = 0.80 g)?? Φυσικά η απάντηση εξαρτάται απο το είδος τής κατασκευής στην οποία αναφερόμαστε (ή καλύτερα, από την μηχανική της συμπεριφορά) Ακολουθεί ανάλυση, επιδεικνυόμενη γραφικά, τής συμμετρικής ολίσθησης σώματος επί οριζοντίου επιπέδου (απλοποιημένο προσομοίωμα ισχυρώς ανελαστικού δύσκαμπτου ταλαντωτή). Αποδεικνύεται (επόμενη σελίδα) οτι, γι αυτό το σύστημα, ο ρόλος της κατακόρυφης συνιστώσας είναι αμελητέος χάρις στον υψίσυχνο χαρακτήρα της που εξουδετερώνει την τεράστια κορυφαία της τιμή!! ΠΡΟΣΟΧΗ όμως: δέν χρειάζονται υπερ-γενικεύσεις

93 Η επίδραση της κατακόρυφης επιτάχυνσης του CCCC a C = 0.05 g 0.48 g 0.80 g 0.48 g A : g g t : s Base Block ( horiz + vert ) Block (only horizontal) D : m m 0.32 m ΟΛΙΣΘΗΣΗ μέ και χωρίς την ταυτόχρονη επιβολή της κατακόρυφης συνιστώσας: διαφορά < 10 % t : s

94 Καταγραφή σε ΒΡΑΧΟ/ ΕΔΑΦΟΣκατηγορίας Α : LPCC στο Lyttelton, πολύ κοντά στην προέκταση του σεισμογόνου ρήγματος στην επιφάνεια του εδάφους.

95

96 Site: Lyttelton Port Company (LPCC) Epicentral Distance: 2 km Πρώτη οριζόντια συνιστώσα Acceleration : g 0.95 g Time : sec

97 Site: Lyttelton Port Company (LPCC) Epicentral Distance: 2 km εύτερη οριζόντια συνιστώσα Acceleration : g 0.79 g Time : sec

98 Site: Lyttelton Port Company Distance: 2 km Κατακόρυφη συνιστώσα 0.41 g Acceleration : g Time : sec

99 Site: Lyttelton Port Company (LPCC) Epicentral Distance: 2 km 3.8 g S A (m/s 2 ) Component N10W 0.79 g 3.5 g S A (m/s 2 ) Component S80W 0.88 g S A (m/s 2 ) 0.41 g 1.3 g Component UP T (s)

100 Καταγραφές σε ΡΕΥΣΤΟΠΟΙΗΘΕΝ Εδαφος: 1) CHHC 2) SHLC

101 1) Site: Christchurch Hospital (CHHC) Epicentral Distance: 10 km 0.37 g Πρώτη οριζόντια συνιστώσα Αποτύπωµα ρευστοποιήσεως υποκειµένου στρώµατος

102 Site: Christchurch Hospital (CHHC) Epicentral Distance: 10 km εύτερη οριζόντια συνιστώσα 0.35 g

103 Site: Christchurch Hospital (CHHC) Epicentral Distance: 10 km 0.60 g Κατακόρυφη συνιστώσα

104 Site: Christchurch Hospital (CHHC) Ελαστικά Φάσματα Αποκρίσεως (ξ = 5 %) 1.2 g S A (m/s 2 ) Component N01W 0.33 g 1.4 g S A (m/s 2 ) Component S89W 0.35 g 2.4 g S A (m/s 2 ) Component UP 0.50 g T (s)

105 2) Site: Shirley Library (SHLC) Distance: 11 km Πρώτη οριζόντια συνιστώσα Αποτύπωµα ρευστοποιήσεως υποκειµένου στρώµατος 0.32 g

106 Site: Shirley Library (SHLC) Distance: 11 km εύτερη οριζόντια συνιστώσα Αποτύπωµα ρευστοποιήσεως υποκειµένου στρώµατος 0.35 g

107 Site: Shirley Library (SHLC) Distance: 11 km Κατακόρυφη συνιστώσα 0.49 g

108 Site: Shirley Library (SHLC) Ελαστικά Φάσματα Αποκρίσεως(ξ = 5 %) 1.4 g S A (m/s 2 ) Component S40W 0.31 g 1.1 g S A (m/s 2 ) Component S50E 0.34 g 1.6 g S A (m/s 2 ) Component UP 0.49 g T (s)

109 Και μια δυσεξήγητηκαταγραφή: Pages Road Pumping Station PRPS

110 Site: Pages Road Pumping Station Distance: 8 km Πρώτη οριζόντια συνιστώσα 0.67 g

111 Site: Pages Road Pumping Station Distance: 8 km εύτερη οριζόντια συνιστώσα 0.59 g

112 Site: Pages Road Pumping Station Distance: 8 km Κατακόρυφη συνιστώσα 1.89 g

113 Site: Pages Road Pumping Station Distance: 8 km S A (m/s 2 ) 0.65 g 1.4 g Component W S A (m/s 2 ) 0.58 g 1.6 g Component S 7 g S A (m/s 2 ) Component UP 1.59 g T (s)

114 Κατανομές των μεγίστων επιταχύνσεων συναρτήσει της επικεντρικής απόστασης κάθε καταγραφικού σταθμού Horizontal 1 Horizontal 2 Vertical 1.2 PGA : g Epicentral Distance : km

115 Κατανομές των μεγίστων ταχυτήτων συναρτήσει της επικεντρικής απόστασης κάθε καταγραφικού σταθμού Horizontal 1 Horizontal 2 Vertical 0.6 PGV : m/s Epicentral Distance : km

116