Τίτλος Εργασίας ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΣΤΟ Δ. ΚΗΦΙΣΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ELER

Transcript

1 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 Τίτλος Εργασίας ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΣΤΟ Δ. ΚΗΦΙΣΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ELER ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΛΕΟΥΣΗΣ Πολιτικός Μηχανικός Τ.Ε.-Μεταπτυχιακός φοιτητής ΤΕΙ Πειραιά ΝΙΚΟΣ ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΟΣ Επίκουρος Καθηγητής ΤΕΙ Αθήνας, 1. Εισαγωγή Οι σεισμογενείς χώρες είναι υποχρεωμένες να καταρτούν και να υλοποιούν σχέδια αντιμετώπισης των σεισμικών φαινόμενων. Τα σχέδια αυτά θα πρέπει να αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά τόσο τις άμεσες συνέπειες από τους σεισμούς (ικανότητα ιατρικής περίθλασης, στέγασης σεισμοπλήκτων, απαραίτητο προσωπικό και υλικά), όσο και την ανάγκη για την ανάπτυξη νέων οικοδομικών κανονισμών, για την βελτίωση της συμπεριφοράς των πιο ευάλωτων κατασκευών από τους σεισμούς. Η επιτυχία των σχεδίων αυτών, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό, από την αξιοπιστία των υπολογισμών των σεισμικών απωλειών όπως βλάβες κτιρίων, τραυματισμοί ανθρώπων και κόστος αποκατάστασης των κτιριακών βλαβών. H αξιοπιστία αυτή αυξάνεται την όσο πιο ρεαλιστική αποτύπωση, τόσο των παραγόντων που επηρεάζουν τις σεισμικές απώλειες(σεισμικός κίνδυνος, τρωτότητα κατασκευών), όσο και από την αποτύπωση των σεισμικών απωλειών σε ψηφιακούς χάρτες, έτσι ώστε όχι μόνο να ξέρουμε το μέγεθος τους αλλά και το πώς κατανέμονται στην περιοχή(χωρική κατανομή). Για το σκοπό αυτό έχουν αναπτυχθεί διάφορα λογισμικά (HAZUS-MH, CAPRA, QGIS-Inasafe, ELER, κ.α.), που βασίζονται στα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS), που μας δίνουν την δυνατότητα υπολογισμού των σεισμικών απωλειών, για διάφορα σεισμικά σενάρια, και στην συνέχεια αποτυπώνουν τα αποτελέσματα αυτά σε ψηφιακούς χάρτες. Για την εργασία μας οι υπολογισμοί έγιναν από το λογισμικό ELER (Earthquake Loss Estimation Routine), λόγω των δυνατοτήτων και της ευελιξίας που διαθέτει (περισσότερες πληροφορίες στην ενότητα 2). Ενώ η αποτύπωση των αποτελεσμάτων σε ψηφιακούς χάρτες έγινε, με την χρήση του ανοικτού λογισμικού γεωπληροφορικής QGIS. Οι υπολογισμοί των σεισμικών απωλειών βασίζονται στην σεισμική διακινδύνευση R (seismic risk) και ορίζεται από τις βλάβες που θα υποστεί μια τεχνική κατασκευή, καθώς και τις ανθρώπινες και οικονομικές απώλειες από μια σεισμική φόρτιση και εξαρτάται από την εδαφική κίνηση που προκαλεί ο σεισμός H (seismic hazard-σεισμικός κίνδυνος) και από τον τρόπο απόκρισης της κατασκευής, σε αυτές τις εδαφικές κινήσεις V (vulnerability-τρωτότητα), σύμφωνα με την παρακάτω σχέση : R=H x V Αυτοί οι δυο παράγοντες (Η και V) έχουν πολλές αβεβαιότητες και είναι λογικό όσο τις μειώνουμε, τόσο πιο αξιόπιστα αποτελέσματα να έχουμε στους υπολογισμούς των σεισμικών απωλειών. Για να μειώσουμε τις αβεβαιότητες αυτές, αποτυπώσαμε με όσο το δυνατόν πιο ρεαλιστικό τρόπο τον σεισμικό κίνδυνο στην εργασία μας. Έτσι τα σεισμικά σενάρια που προτείνονται, έχουν βάση το ρήγμα της Πάρνηθας και επίκεντρο τον σεισμό του 1999, ενώ το γεωλογικό υπόστρωμα της περιοχής βασίζεται στο γεωλογικό υπόβαθρο Vs-3 που έχει συνταχθεί από U.S.G.S. Global Vs-3.Οι

2 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 υπολογισμοί της εδαφικής κίνηση (PGA, PGV) έγιναν με τις εξισώσεις απόσβεσης που προτείνουν οι Boore and Atkinson (28). Τέλος ο τρόπος κατανομής των παραμέτρων της εδαφικής κίνησης PGA & PGV έγινε, σύμφωνα με την κατανομή που έχει αναπτυχθεί από Wald et. al. (1999a and 1999b). Η τρωτότητα για κάθε τύπο κτιρίου και επίπεδο βλάβης, καθορίστηκε από τις αντίστοιχες καμπύλες τρωτότητας, με βάση την συσχέτιση του φάσματος απαίτησης του Eurocode 8, αφού πρώτα έχει τροποποιηθεί από την εδαφική επιτάχυνση του σεισμικού σεναρίου και τον τύπου του εδάφους της περιοχής μελέτης, με το φάσμα ικανότητας (Capacity carves) του, με βάση την μέθοδο CSM (Capacity Spectrum Method-Procedure, ATC-4).. Οι καμπύλες τρωτότητας και οι καμπύλες απαίτησης, για τα τους τύπους των κτιρίων που έχουν επιλεχθεί για την εργασία μας, είναι αυτές που προτείνονται από European Building Taxonomy και Kappos, A. J., & Panagopoulos, G. (21). Για την όσο πιο ρεαλιστική αποτύπωση της κτιριακής υποδομής της περιοχής (τύποι κτιρίων, πλήθος κτιρίων και πληθυσμός), λόγω έλλειψης άλλων πηγών, βασιστήκαμε στα στοιχεία της απογράφης του 211. Τα στοιχεία αυτά κατανεμηθήκαν σε ψηφιακό χάρτη της περιοχής μελέτης shp.file (με βάση το εμβαδόν), αφού πρώτα συσχετίστηκε ο ψηφιακός χάρτης της περιοχής με το καναβο του ψηφιακού χάρτη που χρησιμοποιεί το ELER ως υπόβαθρο. Τέλος τα αποτελέσματα της εκτίμησης των σεισμικών απωλειών (επίπεδο βλάβης κτιρίων, επίπεδο τραυματισμών, κόστος αντικατάστασης των κτιριακών βλαβών) για τον Δ. Κηφισιάς, τα αποτυπώσαμε σε ψηφιακούς χάρτες της περιοχής, με την χρήση του ανοικτού λογισμικού γεωπληροφορικής QGIS 2. Σύντομη περιγραφή του ELER Το λογισμικό ELER (Earthquake Loss Estimation Routine) μελετήθηκε και αναπτύχθηκε στο Bogazici University από το τμήμα των σεισμολόγων μηχανικών (29-21) και βασίζετε στην χρήση των Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων (GIS). Συγκεκριμένα υπάρχει ως βάση εισαγωγής πληροφοριών, ένα Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα, που αποτελείται από κάναβο που καλύπτει την γεωγραφική επιφάνεια διαφόρων χωρών. Έτσι το λογισμικό διαθέτει έτοιμες περιοχές μελέτης καθώς και γεωλογικά υπόβαθρα Vs-3 για αυτές τις περιοχές. Σε κάθε τετράγωνο του κανάβου εισάγουμε τον πληθυσμό, των αριθμό κτιρίων ανά τύπο και το μήκος δικτύων ανά τύπο σωληνώσεων (shp.file). Το λογισμικό χρησιμοποιεί για τον προγραμματισμό και τους υπολογισμούς, το υπολογιστικό και προγραμματιστικό περιβάλλον MATLAB. Το ELER αποτελείται από τέσσερις ενότητες(hazard, Level, Level 1, Level 2) για τον σεισμικό κίνδυνο και των υπολογισμό των σεισμικών απωλειών, που έχουν δυνατότητα να υπολογίσουν απώλειες από σεισμικά φαινόμενα, τόσο σε ανθρώπους όσο και σε κτίρια και δίκτυα σωληνώσεων. 3. Σεισμικός κίνδυνος (Seismic Hazard) Για την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της εργασίας μας, οι παράγοντες που επηρεάζουν τον σεισμικό κίνδυνο, καθαρίστηκαν με όσο το δυνατό ρεαλιστικό τρόπο. Έτσι επιλέχτηκε ο σεισμικός κίνδυνος (seismic hazard) να προέρχεται από το επίκεντρο του σεισμού μας Πάρνηθας 1999 (γεωγραφικό πλάτος γεωγραφικό μήκος 23.6 και βάθος 11Km). O συγκεκριμένος σεισμός προέρχεται από ένα ρήγμα μήκους περίπου 15Km. O μέγιστος σεισμός που μπορεί να προκαλέσει αυτό το ρήγμα υπολογίστηκε με βάση το μήκος του ρήγματος ( Km) και τις εμπειρικές εξισώσεις που έχουν προτείνει o Παπαζάχος και οι Pavlides & Caputo (23). (Μ=6 και Μ=6.5 αντίστοιχα).επίσης ο τύπος του εδάφους (διατμητική ταχύτητα Vs-3) καθοριστικέ με βάση το

3 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 γεωλογικό υπόβαθρο Vs-3 που περιέχει όλη την περιοχή της Ευρώπης και της Μεσογείου και έχει συνταχθεί από U.S.G.S. Global Vs-3 Map (Εικόνα 1).Η ενσωμάτωση των παραμέτρων της εδαφικής κίνησης έγινε με την μέθοδο του Eurocode 8.Η εμπειρικές σχέσεις (GMPEs) βάση τις οποίες υπολογίσαμε τις εδαφικές κινήσεις είναι των Boore and Atkinson (28). Τέλος είναι πολύ σημαντικό για την ακριβή επεξεργασία των επιπτώσεων ενός σεισμικού γεγονότος η γεωγραφική κατανομή της έντασης του. Αυτό γίνεται με ισόσειστες καμπύλες, οι οποίες καθορίζουν γεωγραφικά όρια με το ίδιο ποσοστό έντασης.. Τα μεγέθη που τελικά ενδιαφέρουν τους μηχανικούς, από έναν σεισμό, είναι τα PGA(εδαφική επιτάχυνση) και PGV(εδαφική ταχύτητα). Ο καθορισμός της κατανομής των μεγεθών αυτών (PGA & PGV) επιλέχτηκε να γίνει σύμφωνα με τις σχέσεις που έχουν αναπτυχθεί από Wald et. al. (1999a and 1999b). 4. Τρωτότητα V(Vulnerability) Η τρωτότητα V μιας τεχνικής κατασκευής ορίζεται ως ο αναμενόμενος τρόπος απόκρισης της κατασκευής αυτής στις σεισμικές κινήσεις. Ο υπολογισμός της τρωτότητας των κατασκευών, είναι ένα πολύ σύνθετο πρόβλημα, γιατί σε αυτή εισέρχονται μεταβλητές με πολλές αβεβαιότητες. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος εκφράστηκε ποσοτικά η τρωτότητα μέσα από μια στατιστική συνάρτηση κατανομής. Μια τέτοια συνάρτηση είναι η λογαριθμοκανονική συνάρτηση (εξίσωση 1), στην οποία βασίστηκε και η μεθοδολογία FEMA- HAZUS. P ds / S Οπού: ds (η κάθε στάθμη βλάβης) d 1 ds S ln Sd d, ds (1) S d. ds (η μέση τιμή της φασματικής μετατόπισης, για την οποία το κτίριο εισέρχεται στη στάθμη βλάβης ds) β dsi (η τυπική απόκλιση του φυσικού λογαρίθμου της φασματικής μετατόπισης που αντιστοιχεί στο επίπεδο βλάβης ds) Φ (η χαρακτηριστική συνάρτηση της σωρευτικής κανονικής κατανομής) Σε αυτή την μεθοδολογία βασίστηκε ο υπολογισμός των καμπύλων τρωτότητας, για τα τους τύπους των κτιρίων που έχουν επιλεχθεί στην εργασία μας, από European Building Taxonomy και Kappos, A. J., & Panagopoulos, G. (21). 5. Ανθρώπινες απώλειες- ατυχήματα (Casualty) Στο λογισμικό ELER o υπολογισμός της εκτίμησης των ανθρώπινων ατυχημάτων από ένα σεισμικό γεγονός βασίζεται στην μεθοδολογία του HAZUS99 (FEMA 1999) και HAZUS-MH (FEMA 23). H εκτίμηση αυτή έχει τέσσερα επίπεδα σοβαρότητας τραυματισμών S1,S2,S3 και S4 (Durkin and Thiel, 1993; Coburn and Spence, 1992; Cheu, 1994). (Πίνακας 1). Tο λογισμικό ELER έχει τρία μοντέλα υπολογισμού των τραυματισμών. Έχει το HAZUS99 (FEMA, 1999), το HAZUS-MH (FEMA, 23) και του KOERI (22).

4 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου Οικονομικές απώλειες (Economic Loss) Στο λογισμικό ELER o υπολογισμός της εκτίμησης των οικονομικών απωλειών από ένα σεισμικό γεγονός βασίζεται στην μεθοδολογία του HAZUS-MH (FEMA 23). Με βάση αυτή την μεθοδολογία τα ποσοστά του κόστους αντικατάστασης των κτιρίων εξαρτώνται από το επίπεδο της βλάβης που έχουν υποστεί και υπολογίζουμε τις οικονομικές απώλειες από την εξίσωση 2. Loss(Btype,D k)=lr(d k) x RC(Btype) (2) Όπου: LR(D k) είναι ένας συντελεστής που εξαρτάται από το επίπεδο βλάβης του κτιρίου RC(Btype) είναι το κόστος αντικατάστασης του κάθε τύπου κτιρίου, Στην εργασία μας υπολογίσαμε τις οικονομικές απώλειες με βάση τους παρακάτω συντελεστές κόστους αντικατάστασης: ght damage (μικρές βλάβες) 2% κόστος αντικατάστασης Μοderate damage (μεσαίες βλάβες) -1% κόστος αντικατάστασης ensive damage (εκτεταμένες βλάβες) -5% κόστος αντικατάστασης plete damage (κατάρρευση)- 1% κόστος αντικατάστασης 7.Εφαρμογη εκτίμησης σεισμικών απωλειών για τον Δ. Κηφισιάς Ο Δήμος Κηφισιάς αποτελείται από τρία Δημοτικά Διαμερίσματα(Δ.Δ.) (Δ.Δ. Κηφισιάς-Δ.Δ. Νέας Ερυθραίας-Δ.Δ. Εκάλης)(Εικόνα 2 & 3). Με τον υπολογισμό των σεισμικών απωλειών στο Δ. Κηφισιάς, αλλά με την χρήση του λογισμικού HAZUS-MH που βασίζεται στο λογισμικό ARC.GIS, έγινε και από τον Τεχνίτη Γεώργιο, στα πλαίσια της πτυχιακής του εργασίας με τίτλο «Διερεύνηση σεισμικής διακινδύνευσης στην περιοχή του Δ. Κηφισιάς με τη χρήση λογισμικού HAZUS. Η περιοχή μελέτης καταλαμβάνει ένα μικρό αριθμό από τα τετράγωνα του κανάβου του ψηφιακού χάρτη της Ελλάδας, που χρησιμοποιεί το λογισμικό ELER, έως Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών(Εικόνα 4 & 5). Η κατανομή του πληθυσμού από τα διάφορα Δ.Δ. του Δ. Κηφισιάς, Δ.Δ. Κηφισιας:47.332, Δ.Δ. Εκάλης: 5889 και Δ.Δ. Ν. Ερυθραία:18.38 (Απογράφη 211) στα τετράγωνα του κανάβου, έγινε με βάση την παραδοχή ότι ο πληθυσμός θα έχει ανάλογη κατανομή με την δομημένη επιφάνεια. Έτσι

5 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 υπολογίσαμε το ποσοστό του εμβαδού που καλύπτει το κάθε Δ.Δ. στα τετράγωνα του ψηφιακού υπόβαθρου του λογισμικού ELER (Πίνακας 2) και με βάση τα ποσοστά αυτά έγινε η κατανομή του πληθυσμού (Πίνακας 3) Εικόνα 2 Εικόνα 3 Εικόνα 4 Εικόνα Κατανομή κτιρίων ανάλογα με τον χρόνο κατασκευής

6 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 Η κατανομή των κτιρίων ανάλογα με τον χρόνο κατασκευής έγινε με βάση τα στοιχεία της απογραφής του 211 και οι χρονικές περίοδοι που επιλέχθηκαν ήταν αυτές που χαρακτηρίζονται από αλλαγές που έχουμε στους ελληνικούς οικοδομικούς αντισεισμικούς κανονισμούς. Επειδή τα στοιχεία που έχουμε για τον χρόνο κατασκευής των κτιρίων είναι ανά δεκαετία, και κατά την χρονική περίοδο έχουμε σημαντική αλλαγή στον αντισεισμικό κανονισμό ( από Πρ. Αρ σε ΝΕΑΚ/ΕΑΚ 2) για να τα κατατάξουμε όσο μπορούμε πιο αναλογικά κάνουμε μια δεύτερη παραδοχή ότι το κατασκευάστηκαν κατά 5% με κάθε κανονισμό. Έτσι καταλήγουμε στον πίνακα (Πίνακας 4) Πίνακας 4. Υπολογισμός ποσοστών κτιρίων ανάλογα με τον χρόνο κατασκευής ΠΟΣΟΣΤΑ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΟΝ ΧΡΟΝΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Σύνολο Έως (Κανονισμός του ΒΔ 59 & του Πρ. Αρ. 1984) 1996-μέχρι 211 (ΝΕΑΚ/ΕΑΚ 2) Ποσοστό Καθορισμός τύπων κτιρίων Η κτιριακή υποδομή του Δ. Κηφισιάς χαρακτηρίζεται κυρίως από δυόροφες κατοικίες (ειδικά έως το 198), αφού η μεγάλη οικιστική ανάπτυξη της δεκαετίας του 6 με την έντονη εμφάνιση των πολυκατοικιών, δεν έφτασε στην περιοχή. Για αυτό έως το 196 ο Δ. Κηφισιάς είναι μια αραιοκατοικημένη περιοχή που αποτελείται κυρίως από δυόροφες κατοικίες με φέρουσα τοιχοποιία (πέτρινες ή οπτόπλινθους), ως υλικό για τα πατώματα αυτών των κτιρίων, έχουμε κυρίως το ξύλο και το οπλισμένο σκυρόδεμα. Η απόφαση για τον τύπο κτιρίου που θα αντιπροσωπεύει καλύτερα τις κατασκευές αυτής της περιόδου βασίστηκε στα παρακάτω συμπεράσματα. Κατά αρχή θα πρέπει να τονίσουμε ότι η περιοχή, λόγω του ανεπτυγμένου οικονομικά επιπέδου των κατοίκων της, χαρακτηρίζεται από κατασκευές σημαντικά προσεγμένες ως προς την διαδικασία κατασκευής και τα χρησιμοποιούμενα υλικά, σε σχέση με αντίστοιχες κατασκευές σε άλλες περιοχές της Αττικής. Έτσι παρατηρείται σε πολλές κατασκευές από πέτρινη φέρουσα τοιχοποιία, να έχουν τοίχους από λαξευτή ή ημι λαξευτή τοιχοποιία ή αργολιθοδομή με πολύ καλή κατασκευή (αγκωνάρια στις γωνίες και στα ανοίγματα, σωστό αρμολόγημα, κατάλληλα διαμορφωμένα διαζώματα). Συνεπώς η σεισμική συμπεριφορά των κτιρίων αυτών θα είναι σαφώς καλύτερη σε σχέση με τις κατασκευές από απλή πέτρινη φέρουσα τοιχοποιία. Η παραπάνω διαπίστωση μας δίνει την δυνατότητα να κάνουμε την παραδοχή ότι τα κτίρια αυτής της περιόδου μπορούμε να τα κατατάξουμε σε κατασκευές από άοπλη τοιχοποιία. Επίσης μπορούμε να κάνουμε και μια δεύτερη παραδοχή, ότι παρότι τα κτίρια αυτά έχουν κυρίως ξύλινο πάτωμα, θα θεωρήσουμε ότι όλα έχουν πατώματα από οπλισμένο σκυρόδεμα (λόγω της καλής σεισμικής συμπεριφοράς τους). Άρα μπορούμε να καταλήξουμε ότι το τύπος του κτιρίου που καλύπτει τα κτίρια αυτής της περιόδου, είναι αυτός που περιγράφεται ως άοπλη τοιχοποιία με πλάκες από οπλισμένο σκυρόδεμα Μ6 (European Building Taxonomy).Το χρονικό διάστημα παρατηρείται αύξηση του ρυθμού οικιστικής ανάπτυξης, αλλά τώρα έχουμε κατασκευές κυρίως από οπλισμένο σκυρόδεμα (ειδικά με τα τον κανονισμό του 1955), είναι και πάλι κυρίως δυόροφες κατοικίες, ενώ προς τα τέλη της περιόδου κατασκευάζονται και πολυκατοικίες με 4-5 ορόφους (με piloti ή χωρίς piloti). Κατά χρονικό διάστημα συνεχίζεται η αύξηση της οικοδομικής δραστηριότητας στην περιοχή, λόγω της διάθεσης του πληθυσμού της Αθηνάς για κατοικίες έξω από το κέντρο της πόλης, αλλά και λόγω της ανόδου του οικονομικού επιπέδου πολλών κατοίκων. Αυτό

7 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 οδηγεί στην κατασκευή και πάλι δυόροφων κατοικιών, αλλά τώρα τα ποσοστά των πολυκατοικιών (με piloti ή χωρίς piloti) είναι περισσότερα, ενώ οι κατασκευές είναι σχεδόν αποκλειστικά από οπλισμένο σκυρόδεμα. Σε αυτές τις περιόδους κυριαρχεί το πλαισιακό σύστημα δόμησης, για τον φέρων οργανισμό από οπλισμένο σκυρόδεμα, με εφαρμογή χαμηλού επιπέδου αντισεισμικού κανονισμού (Low Code). Τέλος έως το χρονικό διάστημα από το 1996 έως 211 το είδος των κατοικιών καθώς και τα υλικά κατασκευής δεν αλλάζουν σε σχέση με την προηγούμενη περίοδο, απλά κατά 5-6 τελευταία χρόνια παρατηρείται μια σημαντική υποχώρηση της οικοδομικής δραστηριότητας λόγω υπέρ προσφοράς κατοικιών αλλά κυρίως λόγω της μεγάλης οικονομικής ύφεσης της Ελλάδας. Σε αυτές τις περιόδους κυριαρχεί το μεικτό (πλαισιακό και τοιχώματα) σύστημα δόμησης, για τον φέρων οργανισμό από οπλισμένο σκυρόδεμα, με εφαρμογή υψηλού επιπέδου αντισεισμικού κανονισμού (High Code). Τελικά μπορούμε να καταπλήξουμε στους τύπους των κτιρίων για αυτό το χρονικό διάστημα, σύμφωνα με την ταξινόμηση που πρότειναν ο Γεώργιος Παναγόπουλος & Ανδρέας Ι. Κάππος, έτσι για πλαισιακό σύστημα δόμησης RC31 (RC32 για piloti), ενώ για μεικτό σύστημα δόμησης RC41 (RC42 για piloti). Συγκεντρωτικά οι τύποι κτηρίων που έχουμε στην Δ. Κηφισιάς μπορούμε να τους ομαδοποιήσουμε στις κατηγορίες του πίνακα 5. Πίνακας 5 Έτος Κατασκευής Υλικό Κατασκευής Σύστημα δόμησης Ύψος (L=1-3 ορόφους Μ=4-7 ορόφους) Τύπος Έως 196 Άοπλη τοιχοποιία με πλάκες από οπλισμένο σκυρόδεμα Χωρίς κανονισμό L M6L Από 1995 Οπλισμένο σκυρόδεμα(πλαισιακό σύστημα) Κανονισμός του ΒΔ 59 Και του Πρ. Αρ L & M Οπλισμένο σκυρόδεμα(πλαίσια και τοιχώματα μεικτό σύστημα) (ΝΕΑΚ/ΕΑΚ 2) L & M RC31L RC31M RC32PM (piloti) RC41L RC41M RC42PM (piloti) 7.3. Υπολογισμός Μ.Ο. εμβαδού κατοικιών. Για τον υπολογισμό των οικονομικών απωλειών (Economic Loss), απαιτήθηκε ο καθορισμός ενός Μ.Ο. για το εμβαδόν των κτιρίων, και για αυτό βασιστήκαμε στα στοιχεία της απογράφης του 211. Έτσι με βάσης την κατάταξη των διαμερισμάτων της περιοχής μελέτης ανά κατηγορία μεγέθους εμβαδού, υπολογίσαμε τον Μ.Ο. εμβαδού για τα διαμερίσματα (Πίνακας 6). Ο σχετικά μεγάλος Μ.Ο. των εμβαδών, που υπολογίσαμε (18m 2 ), δικαιολογείται από το υψηλό βιοτικό επίπεδο των κατοίκων της περιοχής του Δ. Κηφισιάς. Για τον ίδιο λόγο καθοριστικέ το κόστος ανακατασκευής στα 12ευρω/ m 2. Ενώ λόγω έλλειψης στοιχείων έγινε μια ακόμη παραδοχή ότι τα κτίρια με χαμηλό ύψος (L) έχουν δυο διαμερίσματα, ενώ τα κτίρια με μεσαίο ύψος (Μ) έχουν 12 διαμερίσματα. Πίνακας 6 ΠΟΣΟΣΤΑ ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΩΝ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΟΥΣ (ΣΥΝΟΛΟ 34386) ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ (m 2 ) Μ.Ο. ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ(m 2 ) Μ.Ο. ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ * Μ.Ο. ΣΥΝ. ΔΙΑ/ΜΑΤΩΝ(m 2 ) (m 2 ) *

8 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου * * * * * * * * Τελική κατανομή των κτιρίων Επειδή η απογράφη του 211 έχει στοιχεία συνολικά για το Δ. Κηφισιάς, κατανέμαμε τα διαμερίσματα στα Δ.Δ. της περιοχής μελέτης, με βάση το ποσοστά ανάλογα με τον πληθυσμό (Πίνακας 7).Η τελική κατάταξη των διαμερισμάτων στα Δ.Δ. του Δ. Κηφισιάς παρουσιάζεται στους πίνακες 8 έως 1. Πίνακας 7 Δ.Δ ΠΛΗΘΥΣΜΟΣ Ποσοστά Διαμερίσματα Δ.Δ.ΚΗΦΙΣΙΑΣ Δ.Δ. Ν. ΕΡΥΘΡΑΙΑΣ Δ.Δ. ΕΚΑΛΗΣ Σύνολο Πίνακας 8. Πλήθος κτιρίων στο Δ.Δ. Κηφισιάς ανά τύπο κτιρίου Τύπος κτιρίου Πλήθος διαμερισμάτων Πλήθος κτιρίων Κόστος αντικατάστασης (Ευρώ) M6L.73%*22693= /2=828 2 x 18m 2 x 12=259.2 RC31L.28%*14843=4156/2=278 2 x 18m 2 x 12Ε= %*22693= RC31M.3%*14843=4453/12= x 18m x 12= RC32M(piloti).42%*14843=6234/12=52 12 x 18m 2 x 12= RC41L.28%*6195=1735/2=864 2 x 18m 2 x 12= %*22693= RC41M.3%*6195=1858/12= x 18m 6195 x 12= RC42M(piloti).42%*6195=262/12= x 18m 2 x 12= Πίνακας 9. Πλήθος κτιρίων στο Δ.Δ. Νέας Ερυθραίας ανά τύπο κτιρίου Τύπος κτιρίου Πλήθοςδιαμερισμάτων Πλήθος κτιρίων Κόστος αντικατάστασης(ευρώ) M6L.73%*8869= /2=323 2 x 18m 2 x 12=259.2 RC31L.654%*8869=.8%*58=464/2=232 2 x 18m 2 x 12=259.2 RC31M 58.5%*58=29/12=24 12 x 18m 2 x 12= RC32M(piloti).15%*58=87/12=72 12 x 18m 2 x 12= RC41L.8%*2421=1937/2=968 2 x 18m 2 x 12=259.2 RC41M.273%*8869=.1%*2421=242/12=2 12 x 18m 2 x 12= RC42(piloti).1%*2421=242/12=2 12 x 18m 2 x 12= Πίνακας 1. Πλήθος κτιρίων στο Δ.Δ. Εκάλης ανά τύπο κτιρίου Τύπος κτιρίου Πλήθος διαμερισμάτων Πλήθος κτιρίων Κόστος αντικατάστασης(ευρώ) M6L.73%*2819=25 25/2=12 2 x 18m 2 x 12=259.2 RC31L 1844/2=922 2 x 18m 2 x 12=259.2 RC31M.654%*2819=1844 RC32M(piloti) RC41L.273%*2819=77 77/2=385 2 x 18m 2 x 12=259.2 RC41M

9 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 RC42M(piloti) 7.5. Έλεγχος της κατανομής της κτιριακού αποθέματος στο Δ. Κηφισιάς Για την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της εργασίας μας πάνω στην εκτίμηση των σεισμικών απωλειών για τον Δ. Κηφισιάς, θεωρήσαμε σωστό να ελέγξουμε την ορθότητα της κατανομής του κτιριακού αποθέματος της, τόσο όσο αναφορά τους τύπους των κτιρίων, όσο και το πλήθος σε κάθε τύπο κτιρίου. Έτσι επιλέχτηκε να συγκριθούν τα αποτελέσματα που θα υπολογιστούν, για τις σεισμικές απώλειες (βλάβες κτιρίων και τραυματισμοί) του συγκριμένου δήμου για μια γνωστή σεισμική δόνηση (σεισμός Πάρνηθας 1999, Μ=5.9 ) με τις πραγματικές σεισμικές απώλειες που καταγραφήκαν από τον ίδιο σεισμό. Για την πραγματοποίηση του ελέγχου αφαιρέσαμε τα κτίρια που κατασκευαστήκαν μετά το 2 και επαναλάβαμε την όλη διαδικασία κατανομής των κτιρίων. Εισήγαμε τα δεδομένα στο ELER και τα αποτελέσματα που υπολογίσαμε τα συγκρίναμε με τις πραγματικές απώλειες από τον σεισμό της Πάρνηθας 1999 για την περιοχή μελέτης, σύμφωνα με δημοσίευμα του Ριζοσπάστη ( ). Πίνακας 11. Σύγκριση σεισμικών απωλειών από υπολογισμό με ELER με τις πραγματικής για τον σεισμό της Πάρνηθας 1999 Μ=5.9 Επίπεδο βλάβης +(Κατεδαφιστέα) Επίπεδο βλάβης +Mod θανάσιμοι τραυματισμοί(s4) Υπολογισμός από ELER (Ηazus MH) 1 (Hazus 99) 13 (Koeri) Πραγματική καταγραφή Πολύ κοντά στις Διαφορά Περίπου 16% Περίπου 1% πραγματικές Η σύγκριση των αποτελεσμάτων (Πίνακας 11) μας οδηγεί στο συμπέρασμα, ότι οι διαφορές είναι πολύ μικρές., άρα η λογική της αρχική μας κατανομής των κτιρίων, τόσο σε τύπους κτιρίων όσο και σε πλήθος είναι ορθή. Συνεπώς και η συνέχιση του υπολογισμού της εκτίμησης των σεισμικών απωλειών για τον Δ. Κηφισιάς, με αυτή την κατανομή της κτιριακής υποδομής, για διαφορετικά σεισμικά σενάρια, θα μας δώσει αξιόπιστα αποτελέσματα. 7.6.Αποτελεσματα εφαρμογής. Στην εικόνα 6παρουσιάζονται εν δεικτικά, οι χάρτες με την εκτίμηση της κατανομής της εδαφικής επιτάχυνσης (PGA), για το σεισμικό σενάριο μεγέθους Μ=5.7 & Μ=6.3(λόγω έλλειψης χώρου). Εικόνα 6.Εκτίμηση της κατανομής της εδαφικής επιτάχυνσης (PGA), για Μ=5.7 & Μ=6.3

10 Πλήθος Κτιρίων ΕΠΕΣ Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 Τα αποτελέσματα της εκτίμησης των σεισμικών απωλειών παρουσιάζονται στους Πίνακες 12 έως 14 και στις εικόνες 7 έως 15. Πίνακας 12. Αποτελέσματα εκτίμησης σεισμικών απωλειών κτιριακής υποδομής για τον Δ. Κηφισιάς με την χρήση του λογισμικού ELER M6 RC31L RC31M RC32M RC41L RC41M RC42M TOTAL M Πίνακας 13. Αποτελέσματα εκτίμησης σεισμικών απωλειών άνθρωποι για τον Δ. Κηφισιάς με την χρήση του λογισμικού ELER HAZUS - MH HAZUS -99 KOERI M S1 S2 S3 S4 S3+S4 S1 S2 S3 S4 S3+S4 S1 S2 S3 S4 S3+S Πίνακας 14. Οικονομικές απώλειες για την αντικατάσταση των κτιριακών απωλειών M Οικονομικές Απώλειες (Ευρώ) ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΒΛΑΒΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΕΠΙΠΕΔΟΥ +Mod (Κίτρινα) M6L RC31L RC31M RC32M RC41L RC41M RC42M Τύπος Κτιρίων Εικόνα 7. Εκτίμηση βλάβης κτιρίων - επιπέδου + Mod κίτρινα 5.5R 5.7R 5.9R 6.1R 6.3R

11 Πλήθος Κτιρίων Πλήθος Κτιρίων ΕΠΕΣ Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΒΛΑΒΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΕΠΙΠΕΔΟΥ - (Κόκκινα) M6L RC31L RC31M RC32M RC41L RC41M RC42M Τύπος Κτιρίων Εικόνα 8. Εκτίμηση βλάβης κτιρίων - επιπέδου - κόκκινα ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΓΙΑ ΕΠΙΠΕΔΟ ΒΛΑΒΗΣ (+Mod) και (+) 5.5R 5.7R 5.9R 6.1R 6.3R Πλήθος Κτιρίων R 5.7R 5.9R 6.1R 6.3R Μέγεθος Σεισμού Εικόνα 9. Εκτίμηση βλάβης κτιρίων - επιπέδου (+Mod) με (- ) +Mod + TOTAL ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΓΙΑ ΤΥΠΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Μ6L Πλήθος Κτιρίων R 5.7R 5.9R 6.1R 6.3R Μέγεθος Σεισμού Mod TOTAL Εικόνα 1. Εκτίμηση βλάβης κτιρίου - τύπου M6L- για όλα τα επίπεδα βλάβης ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΓΙΑ ΤΥΠΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ RC31M Mod TOTAL 5.5R 5.7R 5.9R 6.1R 6.3R Μέγεθος Σεισμού Εικόνα 11. Εκτίμηση βλάβης κτιρίου - τύπου RC31M- για όλα τα επίπεδα βλάβης

12 Αριθμός Τραυματισμένων ΕΠΕΣ Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΓΙΑ ΤΥΠΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ RC32M Πλήθος Κτιρίων R 5.7R 5.9R 6.1R 6.3R Μέγεθος Σεισμού Mod TOTAL Εικόνα 12. Εκτίμηση βλάβης κτιρίου - τύπου RC32M- για όλα τα επίπεδα βλάβης ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ (σε ευρώ) 35,, Ευρώ 3,, 25,, 2,, 15,, 188,899,26 268,263,68 1,, 5,, 34,445,37 51,335,982 56,877,85 5.5R 5.7R 5.9R 6.1R 6.3R Μέγεθος Σεισμού Εικόνα 13. Εκτίμηση οικονομικών απωλειών για αντικατάσταση των βλαβών των κτιρίων ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΡΑΥΜΑΤΙΣΜΩΝ ΕΠΙΠΕΔΟΥ S1+S HAZUS MH HAZUS 99 KOERI R 5.7R 5.9R 6.1R 6.3R Μέγεθος Σεισμού Εικόνα 14. Εκτίμηση τραυματισμών χωρίς νοσοκομειακή περίθαλψη -επίπεδο S1- & με νοσοκομειακή περίθαλψη, αλλά χωρίς να υπάρχει κίνδυνος για την ζωή-επίπεδο S2

13 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΡΑΥΜΑΤΙΣΜΩΝ ΕΠΙΠΕΔΟΥ S3+S Αριθμός Τραυματισμένων R 5.7R 5.9R 6.1R 6.3R Μέγεθος Σεισμού HAZUS MH HAZUS 99 KOERI Εικόνα 15. Εκτίμηση τραυματισμών πολύ σοβαρών -επίπεδο S3- & θανάσιμων-επίπεδο S Ψηφιακοί χάρτες με τα αποτελέσματα της εφαρμογής. Η οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων έγινε με την χρήση του ανοικτού λογισμικού γεωπληροφορικής QGIS (Εικόνα 16 έως 18) Εικόνα 16. Χάρτης του Δ. Κηφισιάς εκτίμησης σεισμικών απωλειών βλάβης κτιρίων επιπέδου +Mod κίτρινα- για μέγεθος σεισμού Μ=5.7

14 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου 216 Εικόνα 17. Χάρτης του Δ. Κηφισιάς εκτίμησης τραυματισμών επιπέδου S1+S2 & S3+S4 για μέγεθος σεισμού Μ=5.9 Εικόνα 18. Χάρτης του Δ. Κηφισιάς εκτίμησης κόστους αποκατάστασης βλαβών της κτιριακής υποδομής(ευρώ) για μέγεθος σεισμού Μ=6.1

15 Θεσσαλονίκη, 1-12 Νοεμβρίου Συμπεράσματα Οι χάρτες αυτοί και οι υπολογισμοί, παρά τις αβεβαιότητες και τις παραδοχές που τους χαρακτηρίζουν λόγω της περιορισμένης πρόσβασης στις πληροφορίες για την κτιριακή υποδομή της περιοχή, δύναται να επηρεάσουν αποτελεσματικά τις αποφάσεις για την λήψη μέτρων από τους υπευθύνους (πολιτική προστασία, περιφέρεια, δήμος, πολιτικούς μηχανικούς κ.α.). Ευχαριστίες: Ευχαριστούμε το Δήμο Κηφισιάς και ειδικά το τμήμα Πολιτικής Προστασίας για την συνεργασία και τη βοήθεια που μας παρείχε για την ολοκλήρωση της παρούσας εργασίας, που αποτελεί μέρος της πτυχιακής εργασίας του Π.Μ.Σ. του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε. του ΤΕΙ Πειραιά με τίτλο «Αντισεισμική και Ενεργειακή Αναβάθμιση Κατασκευών και Αειφόρος Ανάπτυξη». Βιβλιογραφία Β.Κ. Παπαζάχος, Γ.Φ. Καρακαίσης και Π.Μ. Χατζηδημητρίου, «Εισαγωγή στη σεισμολογία», Εκδόσεις Π. Ζήτη & ΣΙΑ ΟΕ Θεσσαλονίκη-Περαίας, 25 Bogazici University, Department of Earthquake Engineering, «ELER v 3. Technical Manual and Users Quide», by Bogazici University Istanbul 21 ΣΠΥΡΟΣ Β. ΠΑΥΛΙΔΗΣ, «Γεωλογία των Σεισμών», Εκδόσεις UNIVERSITY STUDIO PRESS, Θεσσαλονίκη 23 Kappos, A. J., & Panagopoulos, G. (21) Fragility curves for reinforced concrete building jn Creece. Structure and Infrastructure Engineering 6: 1-2, Kappos, A. J., Panagopoulos, G., Panagiotopoulos, C., & Penelis, G. (26).A hybrid method for the vulnerability assessment of R/C and URM buildings. Bulletin of Earthquake Engineering 4: 4, Eurocode 8, Αντισεισμικός κανονισμός (Ελληνική απόδοση). European mittee For Standardization. Βρυξέλες 24 FEMA (23) HAZUS-MH Technical Manual, Federal Emergency Management Agency, Washington, DC, U.S.A. ΚΑΝ.ΕΠΕ, (1 η Αναθεώρηση Ιούλιος 213), Ο.Α.Σ.Π. Ευδοκία Χρίστου, «Εκτίμηση σεισμικής διακινδύνευσης κατασκευών στην Κύπρο», Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου-Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας, Λεμεσό 212 Bogazici University, Department of Earthquake Engineering, «ELER v 3. Technical Manual and Users Quide», by Bogazici University Istanbul 21 Maurise Power, Roger Borcherdt and Jonathan Stewart, «Site Amplification Factors From Empirical Studies», September 24 Ελληνική Στατιστική Αρχή, Απογράφη Πληθυσμού Κατοικιών 211, Ανάκτηση Απρίλιος 216, από http// THE EUROPEAN RISK-UE PROJECT: An Advanced Approach to Earthquake Risk Scenarios. Ανάκτηση Απρίλιος 216, από http// David M. Boore and Gail M. Atkinson Ground-Motion Prediction Equations for the Average Horizontal ponent of PGA, PGV, and 5%-Damped PSA at Spectral Periods between.1 s and 1. s Earthquake Spectra, Volume 24, No. 1, pages , February 28; Earthquake Engineering Research Institute USGS Science For a changing word, Ανάκτηση Απρίλιος 216, από Τεχνίτης Γεώργιος, «Διερεύνηση σεισμικής διακινδύνευσης στην περιοχή του Δ. Κηφισίας με την χρήση λογισμικού Hazus», Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο-Τμήμα Γεωγραφίας, Αθήνα 27