Σεισμικά σενάρια και τρωτότητα δικτύων κοινής ωφελείας και υποδομών στην πόλη των Γρεβενών

Transcript

1 Σεισμικά σενάρια και τρωτότητα δικτύων κοινής ωφελείας και υποδομών στην πόλη των Γρεβενών Seismic scenarios and vulnerability assessment of lifelines and infrastructures in the city of Grevena ΚΑΚΔΕΡΗ, Κ.Γ. Πολιτικός Μηχανικός, MSc, Υπ. Διδάκτορας, Α.Π.Θ. ΑΡΓΥΡΟΥΔΗΣ, Σ. Α. Πολιτικός Μηχανικός, Υπ. Διδάκτορας, Α.Π.Θ. ΦΩΤΟΠΟΥΛΟΥ, Σ.Δ. Πολιτικός Μηχανικός, MSc, Υπ. Διδάκτορας, Α.Π.Θ. ΠΙΤΙΛΑΚΗΣ, Κ.Δ. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής, Α.Π.Θ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στην εργασία παρουσιάζεται η ανάπτυξη σεισμικών σεναρίων και η αποτίμηση της διακινδύνευσης δικτύων κοινής ωφελείας και υποδομών στην πόλη των Γρεβενών. Βασικές παράμετροι που λαμβάνονται υπόψη είναι η τυπολογία και η σπουδαιότητα (ολική αξία) των υπό κίνδυνο στοιχείων, η τρωτότητα, η σεισμική επικινδυνότητα και τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά μέσω λεπτομερών ειδικών αναλύσεων εδαφικής απόκρισης. Η εργασία αποτελεί μέρος ερευνητικού προγράμματος με στόχο την ανάπτυξη και πρόταση για εφαρμογή αποτελεσματικής μεθοδολογίας και κατάλληλων τοπικών οργάνων για τη διαχείριση, πρόληψη και μείωση του σεισμικού κινδύνου στην Düzce-Τουρκία, Γρεβενά-Ελλάδα και Catania Ιταλία (SRM-DGC, ). ABSTRACT : The paper presents the construction of seismic scenarios and the vulnerability assessment of lifelines and infrastructures in the city of Grevena. Key factors of the methodology applied are the inventory, the typology, the specific characteristics and the importance (global value) of the elements at risk, the development of seismic scenarios (seismic hazard) and the geotechnical characterization, with the detailed site response analysis. The work is part of a research program, aiming to the development and proposition for implementation of an efficient methodology and appropriate local instruments for the management, prevention and reduction of seismic risk in Düzce-Turkey, Grevena-Greece and Catania-Italy (SRM-DGC, ). 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η αποτίμηση της σεισμικής τρωτότητας των δικτύων έχει ιδιαίτερη σημασία σε αστικά συγκροτήματα λόγω των σημαντικών οικονομικών και κοινωνικών επιπτώσεων που μπορεί να επιφέρει η αστοχία τους. Ιδιαίτερα σε περιοχές με έντονη σεισμικότητα, είναι απαραίτητος ο καθορισμός και η εφαρμογή αποτελεσματικών προ-σεισμικών μεθόδων μείωσης των απωλειών και μετα-σεισμικών στρατηγικών αποκατάστασης. Κάτι τέτοιο μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω ανάπτυξης διαφορετικών σεναρίων διακινδύνευσης λαμβάνοντας υπόψη την τυπολογία και τα χαρακτηριστικά της τρωτότητας των υπό κίνδυνο στοιχείων, καθώς και την σεισμική επικινδυνότητα, τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά και τις τοπικές εδαφικές συνθήκες των κύριων εδαφικών σχηματισμών. Δευτερογενώς προκαλούμενα φαινόμενα, όπως η εδαφική αστοχία λόγω κατολισθήσεων, παίζουν επίσης έναν πολύ σημαντικό ρόλο. Στόχος της εργασίας είναι ο καθορισμός αξιόπιστων σεισμικών σεναρίων και η αποτίμηση της τρωτότητας των δικτύων κοινής ωφελείας και υποδομών για την πόλη των Γρεβενών, με βάση τα αποτελέσματα της λεπτομερούς Μικροζωνικής μελέτης που πραγματοποιήθηκε στην περιοχή. Οι παραπάνω εφαρμογές αναδεικνύουν την σπουδαιότητα των ειδικών αναλύσεων σεισμικής εδαφικής απόκρισης για την αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης και τον καθορισμό επαρκών στρατηγικών μείωσης των απωλειών και αντιμετώπισης της κρίσης 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 1

2 μετά την εκδήλωση διαφορετικών σεισμικών γεγονότων. Η παρούσα εργασία αποτελεί μέρος ερευνητικού προγράμματος με στόχο την ανάπτυξη και πρόταση εφαρμογής μιας αποτελεσματικής και αξιόπιστης μεθοδολογίας και κατάλληλων τοπικών οργάνων για τη διαχείριση, πρόληψη και μείωση του σεισμικού κινδύνου στην Düzce-Τουρκία, Γρεβενά- Ελλάδα και Catania Ιταλία (SRM-DGC, ). 2. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΚΟΙΝΗΣ ΩΦΕΛΕΙΑΣ ΚΑΙ ΥΠΟΔΟΜΩΝ - ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΒΑΣΕΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ GIS Η απογραφή των δικτύων και υποδομών και η δημιουργία αντίστοιχης βάσης δεδομένων, αποτελεί ένα απαραίτητο βήμα για την αναγνώριση, χαρακτηρισμό και ταξινόμηση της τυπολογίας όλων των εκτιθέμενων σε κίνδυνο στοιχείων, με βάση τα ιδιαίτερα τυπολογικά και τα λοιπά γεωμετρικά, κατασκευαστικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά τους. Στο πλαίσιο αυτό, η σεισμική βλάβη συνδέεται άμεσα με την τυπολογία των επιμέρους συνιστωσών. Η συλλογή και καταχώρηση των στοιχείων, καθώς και η χαρτογράφηση των δικτύων και υποδομών γίνεται σε ενιαίο περιβάλλον Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS). 2.1 Δίκτυο αποχέτευσης Το αποχετευτικό δίκτυο της πόλης των Γρεβενών αποτελεί ένα νέο δίκτυο, η κατασκευή του οποίου ολοκληρώθηκε το Περιλαμβάνει αγωγούς βαρύτητας (λυμάτων και ομβρίων) συνολικού μήκους 32 km, με τυπικά βάθη τοποθέτησης που κυμαίνονται μεταξύ 2,5-3,5 m. Ένα τμήμα του δικτύου ( 21%) περιλαμβάνει παλαιούς αγωγούς, που συνδέονται με το νέο δίκτυο, κυρίως περιφερειακά, και χρησιμοποιούνται για την μεταφορά των λυμάτων στον σταθμό επεξεργασίας. Οι νέοι αγωγοί είναι κυκλικής διατομής, κατασκευασμένοι από PVC, ενώ το παλιό δίκτυο αποτελείται από αγωγούς και σήραγγες διατομής U από οπλισμένο σκυρόδεμα. Οι αγωγοί ταξινομούνται με βάση την σπουδαιότητά τους, ενώ οι διάμετροι τους μεταβάλλονται σύμφωνα με την λειτουργία και την θέση τους στο δίκτυο. Επιπλέον, συγκεντρώθηκαν και ψηφιοποιήθηκαν στοιχεία για τα φρεάτια σύνδεσης των αγωγών. Η αντίστοιχη βάση δεδομένων περιλαμβάνει το είδος τους, το υψόμετρο του εδάφους τοποθέτησης και το βάθος του αγωγού. Ο σταθμός επεξεργασίας λυμάτων βρίσκεται σε απόσταση 4 km από την πόλη και συνδέεται με τον ποταμό Γρεβενιώτικο (παραπόταμο του Αλιάκμονα), που αποτελεί τον αποδέκτη των επεξεργασμένων λυμάτων. Το δίκτυο αποχέτευσης των Γρεβενών, που διαχειρίζεται η Δημόσια Επιχείρηση Ύδρευσης και Αποχέτευσης Γρεβενών (ΔΕΥΑΓ), παρουσιάζεται στο Σχήμα 1 (χρωματική μεταβολή των διαμέτρων των αγωγών). Σχήμα 1. Δίκτυο αποχέτευσης της πόλης των Γρεβενών- διάμετροι των αγωγών. Figure 1. Waste-water system of Grevenapipelines diameters. 2.2 Οδικό δίκτυο Εξετάστηκε το κύριο οδικό δίκτυο της πόλης. Στο Σχήμα 2 απεικονίζεται μια προκαταρκτική ταξινόμηση της σπουδαιότητας των οδών με βάση την λειτουργικότητα, συχνότητα χρήσης, εμπορικότητα και δυνατότητα διαφυγής. Σχήμα 2. Κύριο οδικό δίκτυο της πόλης των Γρεβενών. Figure 2. Main roadway system of Grevena. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 2

3 3. ΣΕΙΣΜΙΚΑ ΣΕΝΑΡΙΑ ΕΙΔΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ Η μελέτη της σεισμικής απόκρισης του εδάφους της ευρύτερης περιοχής των Γρεβενών πραγματοποιήθηκε για τρία σεισμικά σενάρια με μέση περίοδο επαναφοράς T m =100, 475 και 1000 έτη (Αναστασιάδης κ.ά., 2010). Εξετάστηκαν τόσο η ισχυρή εδαφική ταλάντωση, όσο και οι μόνιμες εδαφικές μετακινήσεις από την πιθανή εκδήλωση κατολισθήσεων. Η μελέτη σεισμικής απόκρισης του υπεδάφους λόγω της εδαφικής ταλάντωσης βασίστηκε στην ειδική μελέτη σεισμικής επικινδυνότητας των Γρεβενών. Επιλέχθηκαν αντιπροσωπευτικά εδαφικά προσομοιώματα σε ολόκληρη την πόλη, τα οποία βαθμονομήθηκαν με βάση τα αποτελέσματα ενόργανων μεθόδων- τεχνικών μελέτης της σεισμικής απόκρισης (τεχνική οριζόντιας προς κατακόρυφης συνιστώσας, HVSR), δοκιμών μέτρησης μικροθορύβου καθώς και γεωφυσικών δοκιμών που εκτελέστηκαν από το Εργαστήριο Εδαφομηχανικής, Θεμελιώσεων και Γεωτεχνικής Σεισμικής Μηχανικής του ΑΠΘ στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος. Οι αναλύσεις εδαφικής απόκρισης έγιναν με θεώρηση ισοδύναμης γραμμικής απόκρισης, για τα τρία σενάρια. Το τελικό προϊόν είναι ο διαχωρισμός της πόλης σε ζώνες όμοιας σεισμικής απόκρισης του υπεδάφους. Εξαιτίας του σχετικά έντονου ανάγλυφου, εξετάσθηκαν επίσης για τα τρία σενάρια, η επιδεκτικότητα της ευρύτερης περιοχής στον κίνδυνο κατολίσθησης, καθώς και οι αναμενόμενες μόνιμες μετακινήσεις λόγω κατολισθητικών φαινομένων. Για τον σκοπό αυτό ελήφθησαν υπόψη η κλίση του εδάφους, οι εδαφικές συνθήκες και η κρίσιμη εδαφική επιτάχυνση. Τα αποτελέσματα των παραπάνω αναλύσεων δίνονται υπό μορφή χαρτών GIS, μέσω των οποίων περιγράφεται το μέγεθος και η χωρική κατανομή της αναμενόμενης σεισμικής έντασης στην επιφάνεια και σε βάθος 3m από την επιφάνεια, εκφρασμένης σε όρους κορυφαίων τιμών επιτάχυνσης, ταχύτητας, μετάθεσης, φασματικών τιμών απόκρισης, καθώς και μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων λόγω κατολίσθησης. Στο Σχήμα 3, απεικονίζεται η χωρική κατανομή της μέγιστης εδαφικής ταχύτητας (PGV) στο μέσο βάθος τοποθέτησης των αγωγών (-3m) για T m =475 έτη, ενώ στο Σχήμα 4 δίνεται η χωρική κατανομή των αναμενόμενων τιμών των μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων (PGD) στην επιφάνεια (άνω και κάτω όριο) λόγω κατολίσθησης, για το ίδιο σεισμικό σενάριο. Οι τιμές των μετακινήσεων (κάτω και άνω όριο) φτάνουν τα cm, και cm για T m =100, 475 και 1000 έτη αντίστοιχα. Σχήμα 3. Χωρική κατανομή της μέγιστης εδαφικής ταχύτητας σε βάθος -3m (Τ=475 έτη). Figure 3. Spatial distribution of peak ground velocity PGV at -3m depth (Τ=475 years). i) ii) Σχήμα 4. Χωρική κατανομή του i) άνω και ii) κάτω ορίου των αναμενόμενων τιμών μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων στην επιφάνεια λόγω κατολίσθησης (Τ m =475 έτη). Figure 4. Spatial distribution of permanent ground displacement due to potential landsliding for i) the upper and ii) lower bound at the free surface (Τ m =475 years). 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 3

4 4. ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΤΡΩΤΟΤΗΤΑΣ - ΣΕΝΑΡΙΑ ΑΠΩΛΕΙΩΝ Βασική προϋπόθεση για την αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς ενός συστήματος είναι η κατά το δυνατόν αξιόπιστη ποσοτικοποίηση και συσχέτιση των αναμενόμενων βλαβών με το επίπεδο της σεισμικής έντασης και την τυπολογία των επιμέρους συνιστωσών. Μια τέτοια συσχέτιση περιγράφεται μέσω κατάλληλων συναρτήσεων (καμπυλών) τρωτότητας, οι οποίες είναι αιτιοκρατικές, στατιστικές ή πιθανοτικές σχέσεις, μεταξύ των επιπέδων βλάβης των επιμέρους συνιστωσών, της λειτουργικότητας, των οικονομικών απωλειών, κτλ, και ενός κατάλληλου μέτρου της έντασης του σεισμικού κινδύνου. Παρά τις υπάρχουσες αβεβαιότητες, γίνεται η κύρια υπόθεση ότι συνιστώσες με παρόμοια κατασκευαστικά χαρακτηριστικά, και σε παρόμοιες γεωτεχνικές συνθήκες, αναμένεται να συμπεριφερθούν με τον ίδιο τρόπο, για ένα δεδομένο επίπεδο σεισμικής φόρτισης (εξαιρούνται οι επιπτώσεις της σεισμικής πηγής και διαδρομής). Επομένως, οι αντίστοιχες καμπύλες τρωτότητας θα πρέπει να καθορίζονται με βάση τα τυπολογικά χαρακτηριστικά των στοιχείων, λαμβάνοντας επιπλέον υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και τις κατασκευαστικές πρακτικές που επηρεάζουν την σεισμική τους συμπεριφορά. Στην πόλη των Γρεβενών, η αποτίμηση των πιθανών απωλειών πραγματοποιήθηκε για το δίκτυο αποχέτευσης και το οδικό δίκτυο τόσο για εδαφική ταλάντωση όσο και για μόνιμες εδαφικές μετακινήσεις λόγω κατολίσθησης, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μικροζωνικής μελέτης, για τα τρία επιλεγμένα σενάρια με T m =100, 475 και 1000 έτη (βλέπε ενδεικτικά Σχήματα 3, 4). 4.1 Δίκτυο αποχέτευσης Τα υπό κίνδυνο στοιχεία για το δίκτυο αποχέτευσης των Γρεβενών περιλαμβάνουν αγωγούς, σήραγγες (αγωγούς διαμέτρου> 900 mm) και τον σταθμό επεξεργασίας λυμάτων. Η αποτίμηση των αναμενόμενων βλαβών (διαρροές και/ ή θραύσεις) γίνεται με βάση τον υπολογισμό του αναμενόμενου Ρυθμού Επιδιορθώσεων (Repair Rate) ανά km (RR/km) λόγω εδαφικής ταλάντωσης ή αστοχίας. Για την αποτίμηση της τρωτότητας των αγωγών λόγω εδαφικής ταλάντωσης χρησιμοποιήθηκε η σχέση τρωτότητας των O Rourke and Ayala (1993) που προτείνεται από το HAZUS (NIBS, 2004), στην οποία το επίπεδο της σεισμικής διέγερσης περιγράφεται από την τιμή της μέγιστης εδαφικής ταχύτητας (PGV). Για την αποτίμηση των αναμενόμενων βλαβών λόγω εδαφικής αστοχίας (κατολίσθησης), συναρτήσει της μόνιμης εδαφικής παραμόρφωσης, χρησιμοποιήθηκε η σχέση τρωτότητας που προτείνεται από την American Lifeline Alliance (ALA, 2002). Ο έλεγχος, η αξιολόγηση και τελικά η επιλογή των παραπάνω εμπειρικών σχέσεων τρωτότητας πραγματοποιήθηκε χρήσει τεκμηριωμένων στοιχείων βλαβών από πρόσφατους σεισμούς στην Λευκάδα το 2003 και στην Düzce-Τουρκία το 1999 (Αλεξούδη, 2005, Pitilakis et al., 2005). Αγωγοί διαμέτρου μεγαλύτερης από U900/1350mm υπολογίστηκαν με βάση αναλυτικές καμπύλες τρωτότητας που προτείνονται για σήραγγες κυκλικής διατομής (Αργυρούδης κ.ά., 2006), λαμβάνοντας υπόψη την τυπολογία και τις τοπικές εδαφικές συνθήκες. Τέλος, για την αποτίμηση της τρωτότητας του σταθμού επεξεργασίας λυμάτων χρησιμοποιήθηκαν καμπύλες τρωτότητας που αναπτύχθηκαν στο Εργαστήριο Εδαφομηχανικής, Θεμελιώσεων και Γεωτεχνικής Σεισμικής Μηχανικής του ΑΠΘ για μικρές/ μεσαίες εγκαταστάσεις με αγκυρωμένα εξαρτήματα. Το Σχήμα 5 παρουσιάζει την χωρική κατανομή και την έκταση των εκτιμώμενων βλαβών για το σενάριο των 475 ετών. Ο αριθμός, η έκταση και η θέση των βλαβών, σχετίζονται με την χωρική κατανομή της σεισμικής διέγερσης, καθώς και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των εξεταζόμενων στοιχείων. Ειδικά για τους αγωγούς, καθοριστικός παράγοντας των αναμενόμενων απωλειών αποτελεί η εκδήλωση φαινομένων κατολίσθησης. Οι συνολικές εκτιμώμενες βλάβες (θραύσεις και/ ή διαρροές) των αποχετευτικών αγωγών, λόγω εδαφικής ταλάντωσης και αστοχίας, και για τα τρία σενάρια δίνονται στον Πίνακα 1 (ως ποσοστό % του συνολικού μήκους του δικτύου). Τα κόστη αποκατάστασης των στοιχείων του δικτύου υπολογίζονται σύμφωνα με την μεθοδολογία που προτείνεται από το HAZUS (NIBS, 2004) και με την χρήση ελληνικών δεδομένων για τα κόστη αντικατάστασης (τιμές έτους ) (Αλεξούδη, 2005), λαμβάνοντας υπόψη το συνολικό αριθμό βλαβών και τις διαθέσιμες τεχνικές για την επιδιόρθωσή τους. Για παράδειγμα, το μέσο κόστος αποκατάστασης των αγωγών ανέρχεται σε ευρώ και του σταθμού 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 4

5 επεξεργασίας λυμάτων σε περίπου 2 εκατ. ευρώ για το σενάριο των 475 ετών. Σημειώνεται εδώ ότι πρόκειται για μια προσεγγιστική εκτίμηση που εξαρτάται από την τιμή μονάδος, που εκτιμήθηκε με την συμμετοχή και των εμπλεκόμενων φορέων. Προφανώς ακριβέστερη εκτίμηση θα αλλάξει και το τελικό κόστος. i) ii) Σχήμα 5. Αποτίμηση της τρωτότητας του δικτύου αποχέτευσης της πόλης των Γρεβενών λόγω εδαφικής ταλάντωσης και κατολίσθησης για το άνω (i) και κάτω (ii) όριο των μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων (T m =475 έτη). Figure 5. Vulnerability assessment of the waste water system of Grevena due to ground shaking and landsliding for the upper (i) and lower (ii) bound of PGD (T m =475 years). Πίνακας 1. Ποσοστό % των αποχετευτικών αγωγών που αναμένεται να υποστούν βλάβη λόγω εδαφικής ταλάντωσης και μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων. Table 1. Percentage % of the waste-water pipes that is expected to sustain damage due to ground shaking and permanent ground displacements. Σεισμικό σενάριο Ποσοστό % 100 έτη 475 έτη 1000 έτη Άνω όριο 1,66 3,86 4,42 Κάτω όριο 1,48 3,48 4, Οδικό δίκτυο Για την αποτίμηση της σεισμικής τρωτότητας του οδικού δικτύου, χρησιμοποιήθηκαν οι καμπύλες που προτείνονται από το HAZUS (NIBS, 2004) συναρτήσει των τιμών των μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων λόγω κατολίσθησης. Ο έλεγχος της αξιοπιστίας τους έγινε με βάση στοιχεία βλαβών σε δρόμους λόγω εδαφικής αστοχίας κατά την διάρκεια σεισμών του ελλαδικού χώρου. Στο Σχήμα 6 απεικονίζονται οι αναμενόμενες βλάβες για το σενάριο των 475 ετών (σε συνολικό μήκος 19,7km, 6,7-8,8% θα υποστεί μικρές βλάβες, 0,3-8,8% μέτριες και 0-0,3% εκτεταμένες/ καθολικές). Τα αποτελέσματα της τρωτότητας σχετίζονται με την χωρική κατανομή των παραμέτρων της εδαφικής κίνησης για το κάθε σενάριο και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των εξεταζόμενων στοιχείων. Το μέσο κόστος αποκατάστασης (με βάση ένα προσεγγιστικό κόστος αντικατάστασης 4 εκατ. ευρώ/1000m σύμφωνα με το HAZUS) υπολογίζεται περίπου σε 2,1 εκατ. ευρώ για τα 2,5 km οδών που αναμένεται κατά μέσο όρο να υποστούν βλάβη για T m =475 έτη και 4,4 εκατ. ευρώ για τα 3,1 km οδών που αναμένεται κατά μέσο όρο να υποστούν βλάβη για T m =1000 έτη. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε η αποτίμηση του κινδύνου αποκλεισμού των κύριων οδών της πόλης λόγω της πιθανής κατάρρευσης των παρακείμενων κτιρίων. Η αποτίμηση της λειτουργικότητάς τους μετά από ένα σεισμικό γεγονός έγινε με χρήση μιας απλοποιημένης σχέσης μεταξύ του ύψους των κτιρίων (αριθμός ορόφων) και του πλάτους των χαλασμάτων (Αργυρούδης κ.ά., 2008). Η χωρική κατανομή των κτιρίων που θα υποστούν κατάρρευση ή πολύ σοβαρές βλάβες εξαρτάται από την τυπολογία τους και τις τοπικές εδαφικές συνθήκες. Μια κατανομή Gauss περιγράφει την μεταβολή του πλάτους των χαλασμάτων, που είναι συνάρτηση της γωνία κατάρρευσης (φ) και της μείωσης του όγκου του κτιρίου (kv). Το μοντέλο αυτό χρησιμοποιείται προκειμένου να εκτιμηθεί η πιθανότητα υπέρβασης συγκεκριμένων επιπέδων λειτουργικότητας των οδών. Η πιθανότητα κατάρρευσης των κτιρίων εκτιμήθηκε με χρήση κατάλληλων καμπυλών τρωτότητας που αναπτύχθηκαν από το Εργαστήριο Οπλισμένου Σκυροδέματος και Φέρουσας Τοιχοποιίας του ΑΠΘ στα πλαίσια του προγράμματος για τους τύπους κτιρίων της πόλης των Γρεβενών (με βάση την εμπειρία προηγούμενων σεισμών του 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 5

6 ελληνικού χώρου γίνεται η υπόθεση ότι 10-20% των κτιρίων με κατάρρευση έχουν τέτοια μορφή και όγκο ερειπίων που οδηγούν σε κλείσιμο των οδών). Πιθαν. Κλεισίματος 50% έτη i) Σχήμα 7. Χωρική κατανομή των πιθανοτήτων των αναμενόμενων κλεισιμάτων των οδών (50% του πλάτους της οδού) στην πόλη των Γρεβενών (T m =475 έτη). Figure 7. Spatial distribution of the expected road closure (50% of road width) probabilities in Grevena (T m =475 years). 5. ΑΝΑΛΥΣΗ ΟΛΙΚΗΣ ΑΞΙΑΣ ii) Σχήμα 6. Αποτίμηση της τρωτότητας του οδικού δικτύου των Γρεβενών λόγω κατολίσθησης για το άνω (i) και κάτω (ii) όριο των μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων (T m =475 έτη). Figure 6. Vulnerability assessment of the roadway system of Grevena due to landsliding for the upper (i) and lower (ii) bound of PGD (T m =475 years). Στο Σχήμα 7 παρουσιάζεται η χωρική κατανομή των πιθανοτήτων των αναμενόμενων κλεισιμάτων των οδών (50% του πλάτους της οδού) στην πόλη των Γρεβενών για T m =475 έτη. Παρατηρείται ότι ένα σημαντικό ποσοστό των οδών παρουσιάζει υψηλή πιθανότητα αποκλεισμού λόγω των εκτιμηθέντων καταρρεύσεων των παράπλευρων κτιρίων. Ο συνολικός κίνδυνος εξαρτάται από την πυκνότητα δόμησης, το μήκος του τμήματος οδού, την τυπολογία των κτιρίων και την ένταση του σεισμικού φορτίου. Μεγαλύτερη διακινδύνευση εκτιμάται για τις οδούς Μπούσιου, Αγ. Κοσμά, Ζιάκα και Μακεδονομάχων. Τμήματα της Αθ. Διάκου, Δημοσθένους, Μεγ. Αλεξάνδρου, Ταλιαδούρη και 13 ης Οκτωβρίου παρουσιάζουν μέτριο, αλλά όχι αμελητέο κίνδυνο αποκλεισμού. Στόχος της ανάλυσης ολικής αξίας είναι η αναγνώριση των κύριων στοιχείων και της σχετικής σπουδαιότητας κάθε συνιστώσας των δικτύων, μέσω της βαθμολόγησης και ταξινόμησης της αξίας των εκτιθέμενων στοιχείων, με χρήση διαφόρων δεικτών που περιγράφουν τον ρόλο κάθε στοιχείου στον αστικό ιστό. Με τον τρόπο αυτό, η ολική αξία για κάθε υπό κίκδυνο στοιχείο, εξαρτάται όχι μόνο από την συγκεκριμένη οικονομική του αξία ή περιεχόμενο (φυσικό και έμψυχο), αλλά και από την χρησιμότητα και τον σχετικό ρόλο του σε όλο το αστικό δίκτυο (έμμεση-άϋλη αξία). Η τελευταία διακρίνεται σε σχέση με την εκδήλωση του σεισμικού γεγονότος σε τρεις περιόδους: κανονικής λειτουργίας, κρίσης και αποκατάστασης. Ο συνδυασμός της συγκεκριμένης προσέγγισης με την αποτίμηση των αναμενόμενων βλαβών, συντελεί στην ορθολογική και ιεραρχημένη διαχείριση του σεισμικού κινδύνου, μέσω κατάλληλων προσεισμικών ενισχύσεων ή στρατηγικών αποκατάστασης. Σημαντικό βήμα αποτελεί ο προσδιορισμός των κριτηρίων (λειτουργικών, κοινωνικών, πολεοδομικών) για την εκτίμηση της ολικής αξίας του κάθε ανά δίκτυο στοιχείου κοινής ωφέλειας. Η επιλογή των κριτηρίων και της κλίμακας αξιών πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με τους αρμόδιους τοπικούς φορείς. Η ολική αξία ανά περίοδο προκύπτει από την άθροιση της σχετικής αξίας του κάθε επιμέρους δείκτη. Στη συνέχεια καθορίζονται οι πρωταρχικές, σημαντικές και δευτερεύουσες συνιστώσες, καθώς και τα «αδύναμα» στοιχεία 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 6

7 του κάθε συστήματος, και η αποτύπωση αυτών σε αντίστοιχους θεματικούς χάρτες. Η παραπάνω μεθοδολογία εφαρμόστηκε για το δίτυο αποχέτευσης των Γρεβενών. Για τους αγωγούς χρησιμοποιήθηκαν οι εξής δείκτες: παροχή (διάμετρος), σύνδεση με κρίσιμες υποδομές/ κτίρια στρατηγικής σημασίας (σημαντικότητα του κτιρίου και είδος της σύνδεσης), πληθυσμός (αριθμός των καταναλωτών που εξυπηρετούνται) και ακτινοβολία (σημαντικότητα της εξυπηρετούμενης περιοχής). κτίρια και οι χώροι συγκέντρωσης κοινού των Γρεβενών και η σύνδεσή τους με το δίκτυο αποχέτευσης, ενώ στο Σχήμα 9 δίνεται η ταξινόμηση της σπουδαιότητας των αγωγών αποχέτευσης για την περίοδο της κρίσης. Σχήμα 9. Ταξινόμηση της σπουδαιότητας των αγωγών του δικτύου αποχέτευσης στην πόλη των Γρεβενών για την περίοδο της κρίσης. Figure 9. Classification of the importance of waste-water pipes in Grevena during the crisis period. Σχήμα 8. Δίκτυο αποχέτευσης, κρίσιμα κτίρια και χώροι συγκέντρωσης κοινού στην πόλη των Γρεβενών. Figure 8. Waste-water system, critical buildings and public concentration areas in Grevena. Σχετικά με τα πολεοδομικά χαρακτηριστικά της πόλης των Γρεβενών, χρησιμοποιήθηκαν πρόσφατα πληθυσμιακά στοιχεία (απογραφή της ΕΣΥΕ του 2001), ενώ λήφθηκαν υπόψη οι αστικές δραστηριότητες και χρήσεις γης, οι υπηρεσίες και κρατικές δραστηριότητες και η ακτινοβολία της πόλης. Ο μόνιμος πληθυσμός των Γρεβενών είναι περίπου κάτοικοι. Με βάση τα στοιχεία του καταλόγου απογραφής των κτιρίων που δημιουργήθηκε από το Εργαστήριο Οπλισμένου Σκυροδέματος και Φέρουσας Τοιχοποιίας του ΑΠΘ στα πλαίσια του προγράμματος, και με κατάλληλες υποθέσεις, εκτιμήθηκε μια μέση πυκνότητα μόνιμου πληθυσμού (30m 2 ανά κάτοικο). Τέλος, σε συνεργασία με τις τοπικές αρχές και σύμφωνα με την υπάρχουσα εμπειρία και τα σχέδια διαχείρισης κρίσεων, καταγράφηκαν τα κρίσιμα κτίρια (δημόσια κτίρια, τοπικές αρχές, εταιρίες διαχείρισης δικτύων και υποδομών, εγκαταστάσεις περίθαλψης), καθώς και οι χώροι συγκέντρωσης και προσωρινής στέγασης του κοινού. Στο Σχήμα 8 απεικονίζονται τα κρίσιμα 6. ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Τα σύγχρονα και τεχνολογικώς αναβαθμισμένα σχέδια διαχείρισης και μείωσης της σεισμικής διακινδύνευσης πρέπει να στηρίζονται σε κατάλληλα κριτήρια καθορισμού προτεραιοτήτων επέμβασης, συνδυάζοντας κατασκευαστικές τεχνικές, εργαλεία οικονομικής ανάλυσης και διαδικασίες λήψης αποφάσεων. Έτσι είναι δυνατό να επιτευχθεί η λήψη πρόσφορων μέτρων για την προσεισμική ενίσχυση του δομημένου περιβάλλοντος, αλλά και την αποτελεσματική οργάνωση για την διαχείριση της κρίσης και την αποκατάσταση των βλαβών μετά το σεισμό. Η ιεράρχηση της σπουδαιότητας των υπό κίνδυνο στοιχείων, αποτελεί το κλειδί για τον σκοπό αυτό. Οι προτεραιότητες αποκατάστασης βασίζονται στην σπουδαιότητα των στοιχείων στην περίοδο της κρίσης και τις αναμενόμενες βλάβες για κάθε σεισμικό σενάριο. Επιπλέον, ένα λειτουργικό σχέδιο διαχείρισης πρέπει να οδηγεί σε ελαχιστοποίηση του απαιτούμενου χρόνου και κόστους αποκατάστασης. Η εκτίμηση του χρόνου αποκατάστασης γίνεται με την χρήση κατάλληλων καμπυλών αποκατάστασης που προσδιορίζονται σε συνεργασία με τους αρμόδιους φορείς. Εξαρτάται από τις προτεραιότητες αποκατάστασης, το διαθέσιμο 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 7

8 ανθρώπινο δυναμικό, μέσα και τεχνικές, το είδος και αριθμό των βλαβών και την τυπολογία των στοιχείων που υπέστησαν βλάβη. Για παράδειγμα, το διαθέσιμο δυναμικό στα Γρεβενά για την αποκατάσταση των βλαβών στο δίκτυο αποχέτευσης αποτελείται από 8 άτομα (4 συνεργεία των 2 ατόμων). Οι εκτιμώμενοι χρόνοι αποκατάστασης των βλαβών του δικτύου αποχέτευσης για τα τρία σενάρια δίνονται στον Πίνακα 2. Σε γενικές γραμμές εκτιμάται ότι απαιτούνται λίγες μόνον ώρες για την πλήρη αποκατάσταση του συστήματος, λόγω του μικρού αριθμού των απαιτούμενων επιδιορθώσεων μόνο στους αγωγούς. Για το ακραίο σενάριο (1000 έτη και άνω όριο μετακινήσεων), ο αναμενόμενος χρόνος είναι 39,3 ώρες ( 1,6 ημέρες), λόγω των προκαλούμενων βλαβών στους αγωγούς μεγάλης διαμέτρου (σήραγγες). Πίνακας 2.Εκτιμώμενοι χρόνοι αποκατάστασης για το δίκτυο αποχέτευσης των Γρεβενών. Table 2. Estimated restoration times for the waste-water system of Grevena. Σεισμικό Χρόνος αποκατάστασης (ώρες) σενάριο Άνω όριο Κάτω όριο 100 έτη 1,04 0, έτη 2,25 1, έτη 39,32 (1,6 ημέρες) 2,46 6. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Εξετάσθηκε η αποτίμηση της τρωτότητας των δικτύων κοινής ωφελείας και υποδομών για την πόλη των Γρεβενών με βάση τα αποτελέσματα της μικροζωνικής μελέτης της περιοχής. Συγκεκριμένα, παρουσιάστηκε η αποτίμηση των άμεσων απωλειών και της λειτουργικότητας για το αποχετευτικό και οδικό δίκτυο της πόλης, για τρία σεισμικά σενάρια (T m =100, 475 και 1000 έτη). Η ανάλυση ολικής αξίας του δικτύου αποχέτευσης και η ιεράρχηση της σπουδαιότητας των υπό κίνδυνο στοιχείων, οδήγησε στον καθορισμό προτεραιοτήτων προ-σεισμικών ενισχύσεων και μετα-σεισμικών επεμβάσεων. Mε χρήση τοπικών δεδομένων σχετικά με το ανθρώπινο δυναμικό και τις διαθέσιμες τεχνικές, παρουσιάστηκαν αντίστοιχα σενάρια αποκατάστασης των βλαβών. Οι παραπάνω εφαρμογές αναδεικνύουν την σπουδαιότητα των ειδικών αναλύσεων σεισμικής εδαφικής απόκρισης για την αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης και τον καθορισμό επαρκών στρατηγικών μείωσης των απωλειών και αντιμετώπισης της κρίσης μετά την εκδήλωση διαφορετικών σεισμικών γεγονότων. 7. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ American Lifeline Alliance (ALA) (2002), Development of Guidelines to Define Natural Hazards Performance Objectives for Water Systems. Vol. I, 138 pp. National Institute of Building Sciences (NIBS) (2004), Earthquake loss estimation methodology. HAZUS. Technical manual, FEMA, Washington, D.C. O'Rourke, M.J. and Ayala, G. (1993), Pipeline damage due to wave propagation. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 119(9), pp Pitilakis, K., Alexoudi, M., Kakderi, K., Manou, D., Batum, E., and Raptakis, D. (2005), Vulnerability analysis of water systems in strong earthquakes. The case of Lefkas (Greece) and Duzce (Turkey). International Symposium on the Geodynamics of Eastern Mediterranean: Active Tectonics of the Aegean, Istanbul. SRM-DGC ( ), Development and Proposition for Implementation of an Efficient Methodology and Appropriate Local Instruments for the Management, Prevention and Reduction of Seismic Risk in Düzce-Turkey, Grevena-Greece and Catania-Italy. INTERREG III B Archimed. Αλεξούδη, Μ. (2005), «Συμβολή στην ανάλυση της σεισμικής τρωτότητας Δικτύων Κοινής Ωφέλειας σε αστικό περιβάλλον. Ανάπτυξη ολοκληρωμένης μεθοδολογίας διαχείρισης της σεισμικής διακινδύνευσης». Διδακτορική διατριβή, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, ΑΠΘ. Αναστασιάδης, Α, Μανάκου, Μ., Φωτοπούλου, Σ., Σενετάκης, Κ., Κακδέρη, Κ. και Πιτιλάκης, Κ. (2010), «Μικροζωνική Μελέτη της Πόλης των Γρεβενών». 6 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλ. Μηχανικής. Αργυρούδης, Σ., Μπίλλης, Θ., Ντέρη, Α. και Πιτιλάκης, Κ. (2006), «Σεισμική Τρωτότητα Σηράγγων Μικρού Βάθους σε Αλουβιακές Αποθέσεις». 5 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλ. Μηχανικής. Αργυρούδης, Σ., Πιτιλάκης, Κ., Χατζηγώγος, Θ. (2008). Αποτίμηση Σεισμικής Τρωτότητας Οδικού Δικτύου Θεσσαλονίκης, 3 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Αντισεισμικής Μηχ. & Τεχνικής Σεισμολογίας, Αθήνα. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 8