ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΟΥ ΒΡΑΧΟΥ ΤΗΣ ΑΚΡΟΠΟΛΗΣ ΤΩΝ ΑΘΗΝΩΝ KAI ΤΩΝ ΠΡΟΠΥΛΑΙΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΟΥ ΒΡΑΧΟΥ ΤΗΣ ΑΚΡΟΠΟΛΗΣ ΤΩΝ ΑΘΗΝΩΝ KAI ΤΩΝ ΠΡΟΠΥΛΑΙΩΝ Ντινούδη Όλγα Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός Τριμελής εξεταστική επιτροπή: Κυριαζής Πιτιλάκης (Επιβλέπων) Δημήτριος Ραπτάκης Αναστάσιος Αναστασιάδης Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2015

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» Μεταπτυχιακή ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών Αντισεισμικός Σχεδιασμός Τεχνικών Έργων Θέμα: Μελέτη της σεισμικής απόκρισης του βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών και των Προπυλαίων Σύντομη περιγραφή: Μελέτη της σεισμικής απόκρισης του βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών με βάση της ενόργανες καταγραφές της σεισμικής δραστηριότητας που έχουν καταγραφεί στο υπάρχον δίκτυο. Εκτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης και διερεύνηση της απόκρισης ενός κίονα καθώς και συστοιχίας κιόνων των Προπυλαίων σε συνηθισμένα και ακραία σεισμικά σενάρια. Ζητούνται τα εξής: Να γίνει βιβλιογραφική έρευνα σχετικά με βλάβες που έχουν προκληθεί στα μνημεία της Ακρόπολης από σεισμούς του παρελθόντος Να γίνει βιβλιογραφική έρευνα για προηγούμενες εκτιμήσεις για τη σεισμική επικινδυνότητα του βράχου της Ακρόπολης ή/και της ευρύτερης περιοχής του λεκανοπεδίου της Αθήνας. Να γίνει αιτιοκρατική εκτίμηση της σεισμικής επικινδυνότητας στη θέση του βράχου της Ακρόπολης για διάφορα δυσμενή σενάρια σεισμών στα πλησιέστερα ως προς το μνημείο μεγάλα ενεργά ρήγματα. (Σημείωση: Η συνθετική καταγραφή που θα αντιστοιχεί στον ισχυρότερο εδαφικό κραδασμό θα χρησιμοποιηθεί μεταξύ των δεδομένων εισόδου για τις αναλύσεις συμπεριφοράς στοιχείων της ανωδομής του μνημείου) Να γίνει ανάλυση των καταγραφών της επιτάχυνσης από δυο σεισμούς, ενός κοντινού και ενός μακρινού, στις διάφορες θέσεις των σταθμών του δικτύου i

3 επιταχυνσιογράφων της Ακρόπολης. Να επισημανθούν πιθανές διαφοροποιήσεις των χαρακτηριστικών της εδαφικής κίνησης μεταξύ των θέσεων των σταθμών του δικτύου ή/και μεταξύ των καταγραφών των δυο σεισμών που αντιστοιχούν σε πολύ διαφορετικές επικεντρικές αποστάσεις. Να γίνει αριθμητική προσομοίωση σε τρεις διαστάσεις ενός κίονα των Προπυλαίων στον κώδικα πεπερασμένων στοιχείων ABAQUS. Να χρησιμοποιηθούν κατάλληλα προσομοιώματα για τις διεπιφάνειες με τα οποία θα επιτρέπεται η αναπαραγωγή φαινομένων λικνισμού και ολίσθησης. Να διερευνηθεί η εξέλιξη των μετακινήσεων (απόλυτων και σχετικών), των επιταχύνσεων και των τάσεων (διατμητικών και ορθών) στις διεπιφάνειες του προς εξέταση κίονα (βάση-κεφαλή), κατά τη δυναμική διέγερση. Η διερεύνηση να γίνει για διάφορες σεισμικές καταγραφές και διάφορα επίπεδα έντασης. Να γίνει αριθμητική προσομοίωση σε τρεις διαστάσεις και στη συνέχεια διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης συστοιχίας κιόνων των Προπυλαίων που συνδέονται με επιστύλιο μέσω του κώδικα πεπερασμένων στοιχείων ABAQUS. Να επισημανθούν πιθανές διαφοροποιήσεις με την σεισμική απόκριση του μεμονωμένου κίονα. Να εκτιμηθεί η σεισμική τρωτότητα του υπό μελέτη κίονα. Ο επιβλέπων καθηγητής : Κυριαζής Πιτιλάκης ii

4 Περιεχόμενα Περιεχόμενα... iii Ευρετήριο Εικόνων... v Ευρετήριο Πινάκων... xvii Πρόλογος... xix Περίληψη...xx Abstract... xxiii Κεφάλαιο 1: Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εισαγωγή Μνημεία του βράχου της Ακρόπολης Γεωλογική δομή και τεκτονική του λόφου της Ακρόπολης Σεισμοί που επηρέασαν τα μνημεία του βράχου της Ακρόπολης Κεφάλαιο 2: Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Προηγούμενη έρευνα για τη σεισμική επικινδυνότητα του βράχου της Ακρόπολης Αιτιοκρατική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας για το βράχο της Ακρόπολης Μέθοδος Προσομοίωσης της Ισχυρής Εδαφικής Κίνησης Επιλογή Σεναρίων Σεισμών Εφαρμογή στοχαστικής μεθόδου και αποτελέσματα Κεφάλαιο 3: Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Δίκτυο επιταχυνσιογράφων βράχου Ακρόπολης Επιλεγμένοι Σεισμοί Αποτελέσματα καταγραφών για το βράχο της Ακρόπολης Κεφάλαιο 4: Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Προπύλαια της Ακρόπολης των Αθηνών Εξεταζόμενος κίονας νοτιοδυτικής πτέρυγας Προπυλαίων Σεισμική απόκριση σπονδυλωτών κιόνων Κεφάλαιο 5: Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων Αριθμητική προσομοίωση κίονα Σεισμικά σενάρια Κεφάλαιο 6: Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης του σπονδυλωτού κίονα Επιρροή των χαρακτηριστικών της σεισμικής διέγερσης iii

5 Περιεχόμενα Επιρροή του πλάτους ταλάντωσης Επιρροή του συχνοτικού περιεχομένου των σεισμικών διεγέρσεων Επιρροή της διεύθυνσης φόρτισης Αναπτυσσόμενες ορθές και διατμητικές τάσεις διεπιφανειών σπονδύλων Διερεύνηση της απόκρισης του σπονδυλωτού κίονα σε πιο ακραία σεισμικά σενάρια Σύγκριση αποτελεσμάτων ενόργανων καταγραφών κίονα Παρθενώνα με αριθμητικά αποτελέσματα εξεταζόμενου κίονα Προπυλαίων Κεφάλαιο 7: Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Κιονοστοιχία Προπυλαίων και αριθμητική προσομοίωση της Σεισμικά σενάρια Διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης της κιονοστοιχίας των Προπυλαίων Επιρροή πλάτους ταλάντωσης Αναπτυσσόμενες ορθές τάσεις στις επιφάνειες των σπονδύλων των κιόνων και των επιστυλίων Διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης της κιονοστοιχίας σε πιο ακραία σεισμικά σενάρια Σύγκριση της σεισμικής απόκρισης του κίονα των Προπυλαίων ως μεμονωμένου και ως τμήμα κιονοστοιχίας Κεφάλαιο 8: Τρωτότητα Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων Θεωρητική προσέγγιση της τρωτότητας Βασικές έννοιες Μεθοδολογία για αναλυτικές καμπύλες τρωτότητας Υπολογισμός καμπύλης τρωτότητας εξεταζόμενου κίονα Κεφάλαιο 9: Συμπεράσματα Βιβλιογραφία Παράρτημα Α iv

6 Ευρετήριο Εικόνων Κεφάλαιο 1: Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 1.1: Αναπαράσταση Ακρόπολης Αθηνών... 1 Εικόνα 1.2: Μνημείο του Παρθενώνα... 3 Εικόνα 1.3: Λειτουργία του Παρθενώνα ως χριστιανική εκκλησία... 4 Εικόνα 1.4: Βομβαρδισμός του μνημείου από τους Ενετούς, το Εικόνα 1.5: Αναστηλώσεις από τον Ν. Μπαλάνο στη βόρεια πλευρά (επάνω) και στη δυτική (κάτω)... 5 Εικόνα 1.6: Προπύλαια Ακρόπολης Αθηνών... 6 Εικόνα 1.7: Ανατολική πλευρά των Προπυλαίων πριν (επάνω) και μετά (κάτω) την αναστήλωση του Ν. Μπαλάνου... 7 Εικόνα 1.8: Ερέχθειο Ακρόπολης Αθηνών... 7 Εικόνα 1.9: Ναός της Αθηνάς Νίκης της Ακρόπολης των Αθηνών... 8 Εικόνα 1.10: Τομή της γεωλογικής δομής του βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών... 9 Κεφάλαιο 2: Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.1: Χάρτης Ζωνών Σεισμικής Επικινδυνότητας (EAK 2000) Εικόνα 2.2: Χάρτης Σεισμικής Επικινδυνότητας της Ελλάδας για PGA με περίοδο επαναφοράς 476 χρόνια όπως προτάθηκε από τους Banitsiotou et al (2003) Εικόνα 2.3: Χάρτης Σεισμικής Επικινδυνότητας της με πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια όπως προτάθηκε από τους Tsapanos et al (2004) Εικόνα 2.4: Πιθανότητες υπέρβασης της PGA για περιόδους επαναφοράς 1,50 και 100 χρόνια όπως προτάθηκαν από τους Tsapanos et al (2004) Εικόνα 2.5: Χάρτης Σεισμικής Επικινδυνότητας της Ελλάδας για PGA με πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια όπως προτάθηκε από τους Danciu et al (2007) Εικόνα 2.6: Χάρτης γεωγραφικής κατανομής της εδαφικής επιτάχυνσης, όπως προτάθηκε από τους Moratto et al (2007) Εικόνα 2.7: Διαίρεση του ελλαδικού χώρου σε επιφανειακές σεισμικές πηγές (Papaioannou and Papazachos 2000) Εικόνα 2.8: Χάρτες Σεισμικής Επικινδυνότητας της Ελλάδας για εδαφική επιτάχυνση και περιόδους 0.2s και 1s όπως προτάθηκαν από τους Tselentis et al (2010) Εικόνα 2.9: Χάρτης με τα ονόματα των 113 ζωνών που προσδιορίστηκαν στη διατριβή του Δομίνικου Βαμβακάρη (2010) Εικόνα 2.10: Τιμές της μέγιστης αναμενόμενης εδαφικής επιτάχυνσης, PGA, για το σύνολο των 7 περιόδων επαναφοράς και για πιθανότητα υπέρβασης 63.2%. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται ως ποσοστό της επιτάχυνσης της βαρύτητας, g (Βαμβακάρης, 2010) v

7 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 2.11: Χάρτης σεισμικής επικινδυνότητας του ευρωπαϊκού χώρου (SHARE, 2013) Εικόνα 2.12: Σεισμικές πηγές που περιλαμβάνονται στη βάση δεδομένων του ερευνητικού προγράμματος SHARE σε μεγέθυνση για την ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης Εικόνα 2.13: α) Χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως υπολογίστηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Τα αποτελέσματα αντιστοιχούν σε περίοδο επανάληψης T=475 χρόνια (πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια). β) Ομοιόμορφο φάσμα ελαστικής απόκρισης (UHS) σε συνθήκες επιφανειακής έξαρσης βραχώδους υποβάθρου για την περιοχή της Ακρόπολης Εικόνα 2.14: α) Χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως υπολογίστηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Τα αποτελέσματα αντιστοιχούν σε περίοδο επανάληψης T=975 χρόνια (πιθανότητα υπέρβασης 5% στα 50 χρόνια). β) Ομοιόμορφο φάσμα ελαστικής απόκρισης (UHS) σε συνθήκες επιφανειακής έξαρσης βραχώδους υποβάθρου για την περιοχή της Ακρόπολης Εικόνα 2.15: α) Χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως υπολογίστηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Τα αποτελέσματα αντιστοιχούν σε περίοδο επανάληψης T=2475 χρόνια (πιθανότητα υπέρβασης 2% στα 50 χρόνια). β) Ομοιόμορφο φάσμα ελαστικής απόκρισης (UHS) σε συνθήκες επιφανειακής έξαρσης βραχώδους υποβάθρου για την περιοχή της Ακρόπολης Εικόνα 2.16: α) Χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως υπολογίστηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Τα αποτελέσματα αντιστοιχούν σε περίοδο επανάληψης T=4975 χρόνια (πιθανότητα υπέρβασης 1% στα 50 χρόνια). β) Ομοιόμορφο φάσμα ελαστικής απόκρισης (UHS) σε συνθήκες επιφανειακής έξαρσης βραχώδους υποβάθρου για την περιοχή της Ακρόπολης Εικόνα 2.17: Καμπύλη σεισμικής επικινδυνότητας για την περιοχή της Ακρόπολης με βάση το ερευνητικό πρόγραμμα SHARE Εικόνα 2.18: Σεισμικές πηγές στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης που περιλαμβάνονται στη σχετική βάση δεδομένων του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Με κόκκινο χρώμα σημειώνονται οι πηγές των σεναρίων σεισμών που εξετάζονται στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας Εικόνα 2.19: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Καφιρέα σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα Εικόνα 2.20: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Ωρωπού σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα Εικόνα 2.21: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.8 στο ρήγμα της Ασωπίας σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα vi

8 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 2.22: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.4 στο ρήγμα της Φυλής σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα Εικόνα 2.23: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.6 στο ρήγμα της Κινέτας σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα Εικόνα 2.24: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ7.2 στο ρήγμα του Κεχριού σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα Εικόνα 2.25: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ7.0 στο νότιο ρήγμα των Αλκυονίδων σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα Εικόνα 2.26: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ7.0 στο βόρειο ρήγμα των Αλκυονίδων σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα Κεφάλαιο 3: Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 3.1: Δίκτυο επιταχυνσιογράφων βράχου Ακρόπολης Εικόνα 3.2: Ο εξοπλισμός στις θέσεις εγκατάστασης (αριστερά) και παράδειγμα της τελικής εικόνας μιας θέσης εγκατάστασης, με το προστατευτικό κουτί να καλύπτει ολόκληρο τον εξοπλισμό (δεξιά) 58 Εικόνα 3.3: Χάρτης επικέντρου του σεισμού της Σαμοθράκης (Μ6.8, 24/05/14) σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών Εικόνα 3.4: Χάρτης επικέντρου του κοντινού ως προς την Ακρόπολη σεισμού που εξετάστηκε (Μ2.4, 05/12/14), σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών Εικόνα 3.5: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα 3.6: Φάσματα Fourier για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ Εικόνα 3.7: Φάσματα απόκρισης κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ Εικόνα 3.8: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ2.4.. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα 3.9: Φάσματα Fourier για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ Εικόνα 3.10: Φάσματα απόκρισης κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ Εικόνα 3.11: Φάσματα απόκρισης του σταθμού ACRA κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) και για τις δύο καταγραφές Εικόνα 3.12: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ6.8 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την οριζόντια συνιστώσα E-W. 67 vii

9 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 3.13: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ6.8 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την οριζόντια συνιστώσα N-S.. 68 Εικόνα 3.14: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ6.8 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την κατακόρυφη συνιστώσα Z 69 Εικόνα 3.15: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ2.4 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την οριζόντια συνιστώσα E-W. 70 Εικόνα 3.16: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ2.4 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την οριζόντια συνιστώσα N-S.. 71 Εικόνα 3.17: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ2.4 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την κατακόρυφη συνιστώσα Z 72 Εικόνα 3.18: Φασματικός λόγος οριζόντιας συνιστώσας E-W προς την κατακόρυφη συνιστώσα Ζ και για τους δύο σεισμούς Εικόνα 3.19: Φασματικός λόγος οριζόντιας συνιστώσας N-S προς την κατακόρυφη συνιστώσα Ζ και για τους δύο σεισμούς Εικόνα 3.20: Απλουστευμένο μοντέλο (τομή) της γεωλογίας της Ακρόπολης (N-S) το οποίο χρησιμοποιήθηκε από τους Kalogeras and Egglezos (2013) σε δυναμικές αναλύσεις Κεφάλαιο 4: Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 4.1: Κάτοψη Προπυλαίων του βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 4.2: Το κεντρικό κτίριο των Προπυλαίων Εικόνα 4.3: Η βορειοδυτική πτέρυγα των Προπυλαίων Εικόνα 4.4: Καταγραφή Παυσανία για τη βορειοδυτική πτέρυγα των Προπυλαίων Εικόνα 4.5: Η νοτιοδυτική πτέρυγα των Προπυλαίων από τα ανατολικά (αριστερά) και από τα δυτικά (δεξιά) Εικόνα 4.6: Εξεταζόμενος κίονας νοτιοδυτικής πτέρυγας Προπυλαίων Εικόνα 4.7: Ανωδομή ναού δωρικού ρυθμού Εικόνα 4.8: Εξεταζόμενος κίονας νοτιοδυτικής πτέρυγας Προπυλαίων με αναγραφόμενα τα ύψη των σπονδύλων και του κιονόκρανου Κεφάλαιο 5: Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων Εικόνα 5.1: Αριθμητικό προσομοίωμα κίονα (ABAQUS) Εικόνα 5.2: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης των σεισμικών διεγέρσεων Εικόνα 5.3: Σύγκριση των ελαστικών φασμάτων των διεγέρσεων με τα προτεινόμενα ελαστικά φάσματα EC8, Pitilakis et al (2012b) και SHARE για έδαφος τύπου Α viii

10 Ευρετήριο Εικόνων Κεφάλαιο 6: Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.1: Τελική παραμένουσα κατάσταση του σπονδυλωτού κίονα για φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) σε διάφορα επίπεδα σεισμικής έντασης Εικόνα 6.2: Τελική παραμένουσα κατάσταση του σπονδυλωτού κίονα για φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Καλαμάτας σε διάφορα επίπεδα σεισμικής έντασης Εικόνα 6.3: Σχετικές μετακινήσεις και στροφές των τεσσάρων σπονδύλων και του κιονόκρανου του σπονδυλωτού και του μονολιθικού κίονα για τη σεισμική διέγερση Erzincan (Konstantinidis and Makris, 2005) Εικόνα 6.4: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Κοζάνης ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.1g και 1.0g Εικόνα 6.5: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Κοζάνης ανηγμένη σε διαφορετικές PGA Εικόνα 6.6: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Κοζάνης ανηγμένη σε διαφορετικές PGA Εικόνα 6.7: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Κοζάνης ανηγμένη σε διαφορετικές PGA Εικόνα 6.8: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.3g και 0.8g Εικόνα 6.9: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA Εικόνα 6.10: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA Εικόνα 6.11: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA Εικόνα 6.12: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA Εικόνα 6.13: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση y για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA Εικόνα 6.14: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g Εικόνα 6.15: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g Εικόνα 6.16: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g ix

11 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 6.17: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g Εικόνα 6.18: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g Εικόνα 6.19: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικούς παλμούς ανηγμένους σε PGA=1.0g Εικόνα 6.20: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικούς παλμούς ανηγμένους σε PGA=1.0g Εικόνα 6.21: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικούς παλμούς ανηγμένους σε PGA=1.0g Εικόνα 6.22: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικούς παλμούς ανηγμένους σε PGA=1.0g Εικόνα 6.23: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA 0.8g Εικόνα 6.24: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.25: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.26: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.27: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα)ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.28: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA 0.8g Εικόνα 6.29: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.30: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g x

12 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 6.31: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.32: Μοντέλο συμπεριφοράς τριβής Coulomb Εικόνα 6.33: Χρονοϊστορίες αναπτυσσόμενων διατμητικών και μειωμένων ορθών τάσεων (0.7 σz) σε κόμβους της κάτω επιφάνειας του κιονόκρανου για διαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.34: Χρονοϊστορίες αναπτυσσόμενων διατμητικών και μειωμένων ορθών τάσεων (0.7 σz) σε κόμβους της κάτω επιφάνειας του 1 ου σπονδύλου για διαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.35: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa) στην κάτω επιφάνεια του 1 ου σπονδύλου για διαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.36: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa) στην κάτω επιφάνεια του κιονόκρανου για διαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.37: Τελική παραμένουσα κατάσταση κίονα για μονοαξονική και διαξονική φόρτιση και για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη διεύθυνση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λίοσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g Εικόνα 6.38: Τελική παραμένουσα κατάσταση κίονα για μονοαξονική και διαξονική φόρτιση και για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη διεύθυνση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λίοσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=1.0g Εικόνα 6.39: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε PGA=0.8g Εικόνα 6.40: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=0.8g Εικόνα 6.41: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=0.8g Εικόνα 6.42: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη συνιστώσα με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=0.8g Εικόνα 6.43: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε PGA=1.0g xi

13 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 6.44: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=1.0g Εικόνα 6.45: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=1.0g Εικόνα 6.46: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη συνιστώσα με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=1.0g Εικόνα 6.47:Φασματικοί λόγοι κίονα Παρθενώνα για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις της Σαμοθράκης και της Αθήνας και μέσος φασματικός λόγος κίονα Προπυλαίων Εικόνα 6.48: Μέσοι φασματικοί λόγοι κίονα Παρθενώνα για τις δύο οριζόντιες συνιστώσες των σεισμικών διεγέρσεων (E-W και N-S) όπως προέκυψαν από τους Cauzzi et al (2015) Κεφάλαιο 7: Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.1: Εξεταζόμενη κιονοστοιχία Προπυλαίων Εικόνα 7.2: Αριθμητικό προσομοίωμα κιονοστοιχίας Προπυλαίων (ABAQUS) Εικόνα 7.3: Μετακίνηση της κιονοστοιχίας σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.3g και 0.8g Εικόνα 7.4: Μετακίνηση της κιονοστοιχίας σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.13g και 0.6g Εικόνα 7.5: Μετακίνηση της κιονοστοιχίας σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.23g και 1.0g Εικόνα 7.6: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa)στην κάτω επιφάνεια του 1 ου σπονδύλου των κιόνων 1, 2 και 3 για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 7.7: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa) στην κάτω επιφάνεια των κιονόκρανων των κιόνων 1, 2 και 3 για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 7.8: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa) στην κάτω επιφάνεια των επιστυλίων Α και Β για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 7.9: Τελική παραμένουσα κατάσταση κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g xii

14 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 7.10: Τελική παραμένουσα κατάσταση κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=1.0g Εικόνα 7.11: Μετακίνηση μέσου ακριανού σημείου σπονδύλου G κίονα 1 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g Εικόνα 7.12: Μετακίνηση μέσου ακριανού σημείου σπονδύλου D κίονα 2 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g Εικόνα 7.13: Επιτάχυνση κιονόκρανου κίονα 3 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g Εικόνα 7.14: Μετακίνηση μέσου ακριανού σημείου σπονδύλου G κίονα 1 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=1.0g Εικόνα 7.15: Μετακίνηση μέσου ακριανού σημείου σπονδύλου D κίονα 2 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=1.0g Εικόνα 7.16: Επιτάχυνση κιονόκρανου κίονα 3 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=1.0g Εικόνα 7.17: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.3g Εικόνα 7.18: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.3g Εικόνα 7.19: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.3g Εικόνα 7.20: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=1.0g Εικόνα 7.21: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=1.0g xiii

15 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 7.22: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=1.0g Εικόνα 7.23: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.6g Εικόνα 7.24: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.6g Εικόνα 7.25: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.6g Εικόνα 7.26: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g Εικόνα 7.27: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g Εικόνα 7.28: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση του μεμονωμένου κίονα και της κιονοστοιχίας με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g Κεφάλαιο 8: Τρωτότητα Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων Εικόνα 8.1: Απεικόνιση της σχέσης «σεισμικής διέγερσης και βλάβης» (Κ. Πιτιλάκης, ΑΣΤΕ, ) Εικόνα 8.2: Στάθμες βλάβης (Damage states) και οριακές καταστάσεις (Limit states) (Κ. Πιτιλάκης, ΑΣΤΕ, ) Εικόνα 8.3: Σχέσεις μέτρου σεισμικής έντασης δείκτη βλάβη (κίονα) των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από τις αναλύσεις και γραμμή παλινδρόμησης Εικόνα 8.4: Καμπύλες τρωτότητας εξεταζόμενου κίονα συγκρινόμενες με αυτές που εξάγονται από τους Psycharis et al. (2013) Παράρτημα Α Εικόνα Α.1: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRΒ για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα A.2: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRΒ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.3: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRB για την καταγραφή Μ xiv

16 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα Α.4: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRB για την καταγραφή Μ2.4. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.5: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRB για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.6: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRΒ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.7: Φάσματα Απόκρισης του σταθμού ACRB και για τις δύο καταγραφές Εικόνα Α.8: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRD για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα A.9: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRD για την καταγραφή Μ Εικόνα A.10: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRD για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.11: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRD για την καταγραφή Μ2.4. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.12: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRD για την καταγραφή Μ Εικόνα A.13: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRD για την καταγραφή Μ Εικόνα A.14: Φάσματα Απόκρισης του σταθμού ACRD και για τις δύο καταγραφές Εικόνα Α.15: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRE για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.16: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRE για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.17: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRΕ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.18: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRΕ για την καταγραφή Μ2.4. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.19: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRΕ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.20: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRΕ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.21: Φάσματα Απόκρισης του σταθμού ACRΕ και για τις δύο καταγραφές Εικόνα Α.22: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRF για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.23: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRF για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.24: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRF για την καταγραφή Μ Εικόνα A.25: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRF για την καταγραφή Μ2.4. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.26: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRF για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.27: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRF για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.28: Φάσματα Απόκρισης του σταθμού ACRF και για τις δύο καταγραφές Εικόνα Α.29: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRG για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα A.30: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRG για την καταγραφή Μ Εικόνα A.31: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRG για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.32: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRG για την καταγραφή Μ2.4. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z xv

17 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα Α.33: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRG για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.34: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRG για την καταγραφή Μ Εικόνα A.35: Φάσματα Απόκρισης του σταθμού ACRG και για τις δύο καταγραφές Εικόνα Α.36: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRH για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.37: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRH για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.38: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRΗ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.39: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRH για την καταγραφή Μ2.4. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.40: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRH για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.41: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRΗ για την καταγραφή Μ Εικόνα A.42: Φάσματα Απόκρισης του σταθμού ACRΗ και για τις δύο καταγραφές Εικόνα Α.43: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRΙ για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.44: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRΙ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.45: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRΙ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.46: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRΙ για την καταγραφή Μ2.4. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.47: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRΙ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.48: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRΙ για την καταγραφή Μ Εικόνα A.49: Φάσματα Απόκρισης του σταθμού ACRΙ και για τις δύο καταγραφές Εικόνα Α.50: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRJ για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.51: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRJ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.52: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRJ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.53: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRJ για την καταγραφή Μ2.4. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Εικόνα Α.54: Φάσμα Fourier για το σταθμό ACRJ για την καταγραφή Μ Εικόνα Α.55: Φάσμα Απόκρισης για το σταθμό ACRJ για την καταγραφή Μ Εικόνα A.56: Φάσματα Απόκρισης του σταθμού ACRJ και για τις δύο καταγραφές xvi

18 Ευρετήριο Πινάκων Κεφάλαιο 1: Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Πίνακας 1.1: Ιστορικοί σεισμοί που επηρέασαν την Ακρόπολη (Kalogeras and Egglezos,2013) Πίνακας 2.1: Τιμές των μέσων περιόδων επανάληψης, T m, σεισμών με μέγεθος Μ μεγαλύτερο ή ίσο του 5.0, 5.5, 6.0, 6.5 και 7.0, για τη σεισμική ζώνη N-F12 και τιμές του μέγιστου αναμενόμενου σεισμικού μεγέθους, M t, για χρονική περίοδο 1 και 10 ετών (Βαμβακάρης,2010) Κεφάλαιο 2: Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Πίνακας 2.2: Συγκεντρωτικός πίνακας των αποτελεσμάτων πρόσφατων ερευνών σεισμικής επικινδυνότητας που αφορούν την ευρύτερη περιοχή του βράχου της Ακρόπολης Πίνακας 2.3: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Καφιρέα Πίνακας 2.4: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Ωρωπού Πίνακας 2.5: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.8 στο ρήγμα της Ασωπίας Πίνακας 2.6: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.4 στο ρήγμα της Φυλής Πίνακας 2.7: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.6 στο ρήγμα της Κινέτας Πίνακας 2.8: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ7.2 στο ρήγμα του Κεχριού Πίνακας 2.9: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ7.0 στο νότιο ρήγμα των Αλκυονίδων Πίνακας 2.10: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ7.0 στο βόρειο ρήγμα των Αλκυονίδων xvii

19 Ευρετήριο Πινάκων Πίνακας 2.11: Μέγιστες εδαφικές επιταχύνσεις (PGA) για την ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως έχουν προκύψει από την αιτιοκρατική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας και την εμπειρική σχέση απόσβεσης των Skarlatoudis et al. (2003) για τα ρήγματα που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από αυτήν Κεφάλαιο 3: Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Πίνακας 3.1: Χαρακτηριστικά επιταχυνσιογράφων του βράχου της Ακρόπολης σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών ( 58 Πίνακας 3.2: Χαρακτηριστικά σεισμού Σαμοθράκης σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών ( 59 Πίνακας 3.3: Χαρακτηριστικά του κοντινού ως προς το βράχο της Ακρόπολης σεισμού που εξετάστηκε, σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών Κεφάλαιο 4: Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Πίνακας 4.1: Χαρακτηριστικά σπονδύλων εξεταζόμενου κίονα της νοτιοδυτικής πτέρυγας των Προπυλαίων Κεφάλαιο 5: Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων Πίνακας 5.1: Μηχανικές ιδιότητες Πεντελικού μάρμαρου Πίνακας 5.2: Σεισμικές διεγέρσεις Πίνακας 5.3: Περιπτώσεις που εξετάστηκαν: Σεισμικές διεγέρσεις, διεύθυνση φόρτισης Κεφάλαιο 7: Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Πίνακας 7.1: Περιπτώσεις που εξετάστηκαν: Σεισμικές διεγέρσεις, διεύθυνση φόρτισης Κεφάλαιο 8: Τρωτότητα Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων Πίνακας 8.1: Περιγραφή σταθμών βλάβης (Psycharis et al.,2013) Πίνακας 8.2: Παράμετροι αναλυτικών καμπυλών τρωτότητας για τον εξεταζόμενο κίονα xviii

20 Πρόλογος Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών «Αντισεισμικός Σχεδιασμός Τεχνικών Έργων» του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης το διάστημα Ιούλιος-Νοέμβριος 2015 με επιβλέποντα καθηγητή τον κ. Κυριαζή Πιτιλάκη. Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της σεισμικής απόκρισης του βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών με βάση σεισμικές καταγραφές που έχουν καταγραφεί στο τοπικό δίκτυο επιταχυνσιογράφων του βράχου καθώς και η μελέτη της σεισμικής απόκρισης της των Προπυλαίων. Η ιδέα, το θέμα και ο σχεδιασμός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ανήκουν στον Καθηγητή του ΑΠΘ κ. Κυριαζή Πιτιλάκη, τον οποίο θέλω να ευχαριστήσω ιδιαίτερα για την άψογη συνεργασία καθώς και για την αμέριστη συμπαράστασή του. Με τη δική του ουσιαστική καθοδήγηση κατάφερα να φέρω επιτυχώς εις πέρας την εργασία αυτή. Θερμές ευχαριστίες οφείλω στην κα. Ζαφειρία Ρουμελιώτη, Διδάκτορα Σεισμολόγο του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης καθώς και στην κα. Στέλλα Καραφαγκά, Υποψήφια Διδάκτορα του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης για την πολύτιμη βοήθεια και ηθική υποστήριξή τους κατά τη διάρκεια εκπόνησης της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω την κα. Βασιλική Ελευθερίου, Αρχιτέκτων Μηχανικό και Διευθύντρια της Υπηρεσίας Συντήρησης Μνημείων Ακρόπολης (ΥΣΜΑ) για την παροχή πληροφοριών τόσο για το βράχο της Ακρόπολης όσο και για το μνημείο των Προπυλαίων. xix

21 Περίληψη Η παρούσα μελέτη αποτελεί μία διερεύνηση της σεισμικής συμπεριφοράς του βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών και των Προπυλαίων. Αρχικά, συγκεντρώνεται το σύνολο των αποτελεσμάτων των προηγούμενων ερευνητικών εργασιών που αφορούν τη σεισμική επικινδυνότητα του βράχου της Ακρόπολης ειδικά, αλλά και της ευρύτερης περιοχής του λεκανοπεδίου της Αττικής γενικότερα. Η πιο πρόσφατη ανάλυση είναι αυτή του Ευρωπαϊκού Ερευνητικού Προγράμματος SHARE ( ) το οποίο δίνει μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) για το βράχο της Ακρόπολης 0.3g-0.325g για περίοδο επαναφοράς 475 χρόνια. Η μοναδική μελέτη σεισμικής επικινδυνότητας η οποία πραγματοποιήθηκε ειδικά για την περιοχή της Ακρόπολης έχει γίνει από τον Σταυρακάκη (2009), ο οποίος υπολόγισε PGA σχεδιασμού για τα 475 χρόνια, 0.22g. Για την αιτιοκρατική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας που πραγματοποιείται για το βράχο της Ακρόπολης εξετάζονται οχτώ σενάρια σεισμών ως προς τον εδαφικό κραδασμό που θα προκαλούσαν στην περιοχή αν παρατηρούνταν στην πραγματικότητα. Ως πιθανές πηγές εξετάζονται όλα τα μεγάλα ρήγματα που περιλαμβάνονται στη βάση ρηγμάτων του ερευνητικού προγράμματος SHARE, στην εγγύτητα του βράχου της Ακρόπολης. Οι πηγές είναι πεπερασμένων διαστάσεων και η προσομοίωση της εδαφικής κίνησης γίνεται με τη στοχαστική μέθοδο (Beresnev and Atkinson, 1997). Η μέγιστη τιμή της PGA που υπολογίστηκε στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας είναι 0.14g και αντιστοιχεί σε σενάριο Μ6.4 στο ρήγμα της Φυλής. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την ανάλυση αυτή συμφωνούν με την πιο πρόσφατα δημοσιευμένη εμπειρική σχέση εκτίμησης της PGA για τον ελλαδικό χώρο (Skarlatoudis et al., 2003). Η σεισμική συμπεριφορά του βράχου μελετάται με βάση σεισμικές καταγραφές που καταγράφηκαν στο τοπικό δίκτυο, το οποίο αποτελείται από δέκα επιταχυνσιογράφους. Από την ανάλυση των καταγραφών δύο σεισμών ενός xx

22 Περίληψη μακρινού (Σεισμός Σαμοθράκης, Μ6.8, 24/05/14) και ενός στην εγγύτητα του βράχου (Σεισμός στην περιοχή της Αθήνας, Μ2.4, 05/12/14) προκύπτει για το μακρινό σεισμό ότι οι σταθμοί που βρίσκονται στη βάση του βράχου παρουσιάζουν διαφορετική απόκριση από αυτούς που βρίσκονται στην κορυφή. Επίσης, για το μακρινό σεισμό διαφοροποίηση από τις καταγραφές των υπόλοιπων σταθμών παρουσιάζει ο σταθμός ο οποίος βρίσκεται στη βάση του κίονα του Παρθενώνα. Για το σεισμό στην εγγύτητα του βράχου διαφοροποίηση στην απόκριση παρουσιάζεται κυρίως για τους σταθμούς που βρίσκονται στο ανατολικό και στο νότιο τείχος του βράχου. Στη συνέχεια, μελετάται η σεισμική απόκριση ενός κίονα των Προπυλαίων. Η μελέτη πραγματοποιείται με μια σειρά παραμετρικών δυναμικών αναλύσεων στο χρόνο, μέσω της οποίας εξετάζονται οι βασικές παράμετροι επιρροής της απόκρισης (χαρακτηριστικά σεισμικής φόρτισης, διεύθυνση φόρτισης). Για να εξεταστεί η επιρροή των χαρακτηριστικών της σεισμικής διέγερσης στην απόκριση, επιλέγονται οχτώ διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις (χρονοϊστορίες επιταχύνσεων πραγματικών καταγραφών σε συνθήκες βράχου) οι οποίες παρουσιάζουν ποικιλία συχνοτικού περιεχομένου καθώς και δύο παλμοί Ricker. Οι καταγραφές ανάγονται σε διάφορα πλάτη σεισμικής έντασης και επιβάλλονται σε μια ή σε δύο διευθύνσεις. Σε μερικές περιπτώσεις εξετάζεται και η επιρροή της κατακόρυφης συνιστώσας. Επιπλέον, μελετήθηκε και η σεισμική απόκριση μίας κιονοστοιχίας των Προπυλαίων ώστε να συγκριθεί η απόκριση του κίονα όταν αυτός είναι ελεύθερος και όταν αποτελεί τμήμα κιονοστοιχίας. Τα κύρια συμπεράσματα συνοψίζονται στα ακόλουθα: Η σεισμική συμπεριφορά του κίονα χαρακτηρίζεται από έντονη μη γραμμικότητα, λόγω του λικνισμού και της ολίσθησης μεταξύ των σπονδύλων, που δημιουργούν κατά τη διάρκεια της σεισμικής διέγερσης ένα ιδιαίτερο σύστημα απορρόφησης ενέργειας. xxi

23 Περίληψη Μεγάλη η εξάρτηση ανάμεσα στα χαρακτηριστικά της διέγερσης (ένταση και συχνοτικό περιεχόμενο) και την απόκριση της κατασκευής. Οι σπονδυλωτές κατασκευές είναι περισσότερο τρωτές σε διεγέρσεις με συχνοτικό περιεχόμενο πλούσιο σε μεγάλες περιόδους. Υπό μονοαξονική φόρτιση είναι δυνατό να παρατηρηθούν μετακινήσεις στην εκτός επιπέδου φόρτισης διεύθυνση, ως αποτέλεσμα του λικνισμού ή/και ολίσθησης μεταξύ των σπονδύλων και της μη γραμμικής συμπεριφοράς που τα φαινόμενα αυτά εισάγουν στο πρόβλημα. Το φαινόμενο ενισχύεται με την αύξηση του πλάτους διέγερσης. Από τη σύγκριση του κίονα για τις περιπτώσεις που είναι μεμονωμένος και μέρος κιονοστοιχίας συμπεραίνεται πως όταν ο κίονας αποτελεί τμήμα κιονοστοιχίας εμφανίζει καλύτερη συμπεριφορά υπό σεισμική διέγερση. Στο γεγονός αυτό συμβάλλει και η παρουσία των επιστυλίων. Τέλος, από την καμπύλη τρωτότητας του κίονα προκύπτει ότι είναι αρκετά ανθεκτικός στις σεισμικές διεγέρσεις που του επιβάλλονται. xxii

24 Abstract The main objective of this thesis is the investigation of the seismic response of the Acropolis rock of Athens and the Propylaea. Initially, all the results of previous research on the seismic hazard of the Acropolis rock specifically, and the wider region of Attica in general, are collected. The most recent analysis is made by the European Research Program, SHARE ( ) which gives peak ground acceleration (PGA) on the Acropolis 0.3g-0.325g for a return period of 475 years. The only analysis of seismic hazard which held specifically for the area of the Acropolis has become by Stavrakakis (2009), who estimated PGA for a return period of 475 years, 0.22g. For the deterministic seismic hazard analysis of the Acropolis rock, eight earthquake scenarios are examined for the territorial vibration which would cause to the area if observed in reality. As possible sources all major faults which are included in the base of the research program SHARE, in the proximity of the Acropolis are examined. The sources have finite dimensions and the simulation of the ground motion becomes with the use of the stochastic method (Beresnev and Atkinson, 1997). The maximum value of the PGA calculated in the present work is 0.14g and corresponds to scenario M6.4 at the fault of Fili. The results of this analysis are consistent with the most recently published empirical estimation of PGA for Greece s region (Skarlatoudis et al., 2003). The seismic response of the rock is investigated based on seismic records recorded in the local network, which consists of ten accelerometers. Analysis of the records of two earthquakes, one distant (Earthquake of Samothrace, M6.8, 05/24/14) and one in the proximity of the rock (Earthquake in the Athens area, M2.4, 5/12/14) shows that on the distant earthquake the stations located at the base of the rock have different response from those at the top. In addition, for the distant earthquake differentiation from the records of other stations shows the station which is located at the base of the Parthenon column. For the earthquake in the proximity of the rock xxiii

25 Abstract differentiation in response occurs mainly on stations located in eastern and southern wall of the rock. In the second part of the thesis, the dynamic response of a multi drum column of Propylaea is investigated. An extensive parametric analysis is performed to investigate the effects of the input motion characteristics. For this purpose, eight earthquakes of different frequency characteristics are used and,also, to Ricker pulses. The input motions are scaled up to different amplitudes and applied in one or two horizontal directions. The effect of the vertical acceleration is also investigated in some cases. Furthermore, the seismic response of a colonnade of the Propylaea is investigated in order to compare the seismic response of the column when it is free and when is a part of the colonnade. The main findings may be summarized as follows: The dynamic response of the multi drum column is highly non-linear due to rocking and/or sliding of the drums. These phenomena lead to significant energy dissipation. The response is highly correlated to the frequency characteristics of the input motion. These types of structures are found to be more vulnerable for seismic excitations of high period dominant frequencies. Even for unidirectional loading, significant deformation can be observed for the out of the loading plane direction, due to the rocking and/or sliding phenomena. The phenomenon is amplified with the increase of the input motion amplitude. From the comparison of the column for the cases which is individual and part of the colonnade is concluded that when the column is part of the colonnade displays better behavior under seismic excitation. The presence of architraves plays an important role in this behavior. Finally, the fragility curve for the column shows that it is quite resistant to seismic excitations. xxiv

26 Κεφάλαιο 1: Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών 1.1 Εισαγωγή Στο βραχώδη λόφο της Ακρόπολης, που δεσπόζει στο κέντρο της σύγχρονης Αθήνας, βρισκόταν το σπουδαιότερο και μεγαλοπρεπέστερο ιερό της αρχαίας πόλης, αφιερωμένο, κατά κύριο λόγο, στην προστάτιδα θεά της, την Αθηνά (Εικόνα 1.1). Σύμφωνα με άρθρα της αρχαιολόγου Ιωάννας Βενιέρη στην ιστοσελίδα ΟΔΥΣΣΕΥΣ του Υπουργείου Πολιτισμού ( ο βράχος της Ακρόπολης από όλες του τις πλευρές, με εξαίρεση τη δυτική, είναι φυσικά οχυρός και απρόσιτος. Τα πρώτα τείχη για την προστασία του βράχου από τους επίδοξους κατακτητές κατασκευάστηκαν κατά τη μυκηναϊκή εποχή και ίχνη αυτής της οχύρωσης είναι ορατά κυρίως στα νοτιοανατολικά των Προπυλαίων. Το βόρειο και το νότιο τείχος, τα οποία φαίνονται σήμερα στην περιφέρεια του λόφου, χτίστηκαν μετά τα Περσικά στο πρώτο μισό του 5 ου αιώνα π.χ., το βόρειο από το Θεμιστοκλή και το νότιο από τον Κίμωνα. Η δυτική πλευρά του λόφου ήταν αρχικά η κύρια πύλη στη μυκηναϊκή ακρόπολη, έπειτα έγινε η είσοδος στο ιερό και σήμερα αποτελεί την είσοδο του αρχαιολογικού χώρου. Εικόνα 1.1: Αναπαράσταση Ακρόπολης Αθηνών 1

27 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Η πύλη Beule αποτελεί τη μία από τις δύο εισόδους του βράχου της Ακρόπολης. Η δεύτερη είσοδος βρίσκεται κάτω από τον πύργο του ναού της Αθηνάς Νίκης. Από τις εισόδους φαίνεται η δυτική πλευρά των Προπυλαίων ενώ επάνω στον πύργο στη νότια πλευρά των Προπυλαίων βρίσκεται ο ναός της Αθηνάς Νίκης. Μπροστά από τη βόρεια πτέρυγα των Προπυλαίων στέκεται ψηλό ορθογώνιο βάθρο, γνωστό ως βάθρο του Αγρίππα. Τα Προπύλαια αποτελούν την είσοδο στον κυρίως ιερό χώρο της Ακρόπολης, στην κορυφή του λόφου, όπου βρίσκονται συγκεντρωμένα τα αριστουργήματα της αρχαίας ελληνικής αρχιτεκτονικής με σπουδαιότερο τον Παρθενώνα, μνημείο το οποίο ήταν αφιερωμένο στην Αθηνά Παρθένο. Κατά μήκος του νοτίου τείχους ανάμεσα στα Προπύλαια και στον Παρθενώνα, βρίσκονται τα ίχνη από δύο κτήρια του 5 ου αιώνα π.χ., του Βραυρωνίου, ιερού αφιερωμένου στη Βραυρώνια Αρτέμιδα και της Χαλκοθήκης, κτηρίου όπου φυλάσσονταν τα χάλκινα αφιερώματα. Στα ανατολικά του Παρθενώνα σώζεται ένας μικρός κυκλικός ναός αφιερωμένος στον Αύγουστο και στη Ρώμη. Στην ανατολική πλευρά του λόφου διακρίνονται λαξεύματα που ανήκαν στο ιερό του Διός Πολιέως, ενώ στη θέση όπου σήμερα βρίσκεται το μνημείο της Ακρόπολης υπήρχε ιερό αφιερωμένο στον τοπικό ήρωα Πανδίονα. Το Ερέχθειο με τη γνωστή πρόσταση των Καρυάτιδων είναι ναός ιωνικού ρυθμού και βρίσκεται στη βόρεια πλευρά του λόφου. Κατά μήκος του βορείου τείχους της Ακρόπολης και βορειοδυτικά του Ερεχθείου βρισκόταν το Αρρηφόριο, ένα μικρό τετράγωνο κτίσμα όπου έμεναν οι Αρρηφόροι, νεαρές κοπέλες που ύφαιναν τον πέπλο της θεάς για τη γιορτή των Παναθηναίων και λάμβαναν μέρος σε μυστηριακές τελετές. 2

28 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών 1.2 Μνημεία του βράχου της Ακρόπολης Τα τέσσερα απαράμιλλης ομορφιάς οικοδομήματα που κτίστηκαν στο βράχο της Ακρόπολης, ο Παρθενώνας, τα Προπύλαια, το Ερέχθειο και ο ναός της Αθηνάς Νίκης εξέφραζαν την καλλιτεχνική βούληση των πολιτών μιας πόλης που είχε κατακτήσει τα πρωτεία στον πολιτισμό όλης της αρχαιότητας. Τα μνημεία αυτά, κατασκευασμένα εξ ολοκλήρου από λευκό μάρμαρο, έγιναν αντικείμενο μεγάλου θαυμασμού ήδη από την αρχαιότητα και επηρέασαν βαθύτατα τα μεταγενέστερα αρχιτεκτονικά μνημεία. Ο βράχος της Ακρόπολης αποτελεί από το 1987 Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς της UNESCO. Στις παρακάτω ενότητες περιγράφονται περιληπτικά τα τέσσερα μνημεία, ο Παρθενώνας, τα Προπύλαια, το Ερέχθειο και ο ναός της Αθηνάς Νίκης καθώς και οι προσπάθειες αναστήλωσης τους μέχρι σήμερα. (Πηγή: «Η Αναστήλωση των Μνημείων της Αθηναϊκής Ακρόπολης», Υπουργείο Πολιτισμού και Τουρισμού- Υπηρεσία Συντήρησης Μνημείων Ακρόπολης, 2011) Παρθενώνας Ο Παρθενώνας, (Εικμνημείο των αρχιτεκτόνων Ικτίνου και Καλλικράτη καθώς και του γλύπτη Φειδία, είναι ναός αφιερωμένος στην πολεμική προστάτιδα Αθηνά. Ο ναός είναι δωρικού ρυθμού, με αμφιπρόστυλο σηκό με δύο εσωτερικούς χώρους και πολλά ιωνικά στοιχεία, από τα οποία το σημαντικότερο είναι η ιωνική ζωφόρος. Εικόνα 1.2: Μνημείο του Παρθενώνα 3

29 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Το μνημείο, αφού παρέμεινε άθικτο για αιώνες, στα ύστερα ρωμαϊκά χρόνια υπέστη σοβαρότατες ζημιές από πυρκαγιά και επισκευάστηκε τον 4 ο αιώνα μ.χ. Λίγο αργότερα, ο ναός υπέστη μετασκευές προκειμένου να λειτουργήσει ως χριστιανική εκκλησία (Εικόνα 1.3). Το 1460, μετά την κατάληψη των Αθηνών από τους Τούρκους μετατράπηκε σε τζαμί ενώ το 1687 το μνημείο βομβαρδίστηκε κατά την πολιορκία της Ακρόπολης από του Ενετούς με αποτέλεσμα να υποστεί τη μεγαλύτερη καταστροφή στην ιστορία του (Εικόνα 1.4). Η ανατίναξη της πυρίτιδας που είχαν αποθηκεύσει οι Τούρκοι στο εσωτερικό του μνημείου, προκάλεσε κατάρρευση εκτενών τμημάτων του και το μετέτρεψε σε ερείπιο. Κατά τις αρχές του 19 ου αιώνα έγινε συστηματική απομάκρυνση των γλυπτών του ναού από το λόρδο Έλγιν. Εικόνα 1.3: Λειτουργία του Παρθενώνα ως χριστιανική εκκλησία Εικόνα 1.4: Βομβαρδισμός του μνημείου από τους Ενετούς, το

30 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Οι πρώτες προσπάθειες εξυγίανσης του μνημείου έγιναν με την ίδρυση του ανεξάρτητου Ελλαδικού κράτους το Ο Ν. Μπαλάνος, με τις αναστηλώσεις που πραγματοποίησε κατά τα έτη και προσέδωσε στο μνημείο τη σημερινή του μορφή (Εικόνα 1.5). Το αναστηλωτικό έργο του Παρθενώνα συνεχίζεται μέχρι και σήμερα από την Υπηρεσία Συντήρησης Μνημείων Ακρόπολης (ΥΣΜΑ). Εικόνα 1.5: Αναστηλώσεις από τον Ν. Μπαλάνο στη βόρεια πλευρά (επάνω) και στη δυτική (κάτω) Προπύλαια Τα Προπύλαια (Εικόνα 1.6), έργο του αρχιτέκτονα Μνησικλή, αποτελούνται από ένα κεντρικό κτήμα με δύο εξάστυλες δωρικές προστάσεις ανατολικά και δυτικά και δύο ιωνικές κιονοστοιχίες στο εσωτερικό του. Στα βορειοδυτικά και νοτιοδυτικά υπάρχουν δύο πτέρυγες με προστάσεις δωρικού ρυθμού. Το μνημείο των Προπυλαίων δεν ολοκληρώθηκε ποτέ λόγω της έναρξης του Πελοποννησιακού πολέμου. 5

31 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 1.6: Προπύλαια Ακρόπολης Αθηνών Η νοτιοδυτική πτέρυγα των Προπυλαίων μετατράπηκε σε μονόχωρη χριστιανική βασιλική κατά την παλαιοχριστιανική περίοδο, τον 6 ο μ.χ. αιώνα. Το Μεσαίωνα, τα Προπύλαια λειτούργησαν ως ανάκτορο όταν Φράγκοι και Φλωρεντίνοι ηγεμόνες εγκαταστάθηκαν στα Προπύλαια. Το 1645 πτώση κεραυνού προκάλεσε ανατίναξη της πυρίτιδας που ήταν αποθηκευμένη στο κτίριο και εκτεταμένες ζημίες στο οικοδόμημα. Τα συνεργεία του λόρδου Έλγιν, στις αρχές του 19 ου αιώνα, αποστέρησαν το μνημείο από ένα δωρικό κιονόκρανο της ανατολικής στοάς, ένα τμήμα σφονδύλου ιωνικού κίονα και ένα λίθο θράνου του νοτίου τοίχου του κεντρικού κτιρίου. Στο διάστημα μεταξύ των ετών , πραγματοποιήθηκε η κατεδάφιση του μεγαλύτερου μέρους των καταλοίπων του μεσαιωνικού ανακτόρου, ενώ το 1875 κατεδαφίστηκε ο φράγκικος πύργος, που είχε οικοδομηθεί επάνω στη νοτιοδυτική πτέρυγα. Στις σημαντικές προσπάθειες αναστήλωσης του μνημείου προσμετρούνται οι εκτεταμένες αναστηλωτικές επεμβάσεις του Ν. Μπαλάνου ( ), οι επεμβάσεις του Α. Ορλάνδου ( ), καθώς και η συνολική επέμβαση της ΕΣΜΑ (1975-σήμερα). 6

32 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 1.7: Ανατολική πλευρά των Προπυλαίων πριν (επάνω) και μετά (κάτω) την αναστήλωση του Ν. Μπαλάνου Ερέχθειο Το Ερέχθειο (Εικόνα 1.8), κτισμένο μεταξύ των ετών 421 και 406 π.χ. είναι ένα πρόστυλο ιωνικό κτήριο. Στο δυτικό τμήμα της νότιας πλευράς του διαμορφώνεται η περίφημη πρόσταση των Καρυάτιδων. Εικόνα 1.8: Ερέχθειο Ακρόπολης Αθηνών 7

33 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Τον 1 ο αιώνα π.χ. το κτήριο υπέστη εκτεταμένη επισκευή και μερικές μικρής κλίμακας τροποποιήσεις. Κατά την παλαιοχριστιανική εποχή μετατράπηκε σε εκκλησία, κατά τη φραγκοκρατία σε επισκοπικό παλάτι και κατά την Τουρκοκρατία σε κατοικία ενώ κατά τη διάρκεια της ελληνικής επανάστασης υπέστη σοβαρές καταστροφές. Ο βόρειος κίονας της ανατολικής πρόστασης και μία από τις Καρυάτιδες αποσπάστηκαν από τον Έλγιν. Οι αναστηλώσεις της περιόδου και οι αναστηλώσεις από τον Ν. Μπαλάνο την περίοδο του έδωσαν τη σημερινή του μορφή. Ναός της Αθηνάς Νίκης Ο ναός της Αθηνάς Νίκης (Εικόνα 1.9), έργο του αρχιτέκτονα Καλλικράτη, οικοδομήθηκε μεταξύ των ετών 427 και 424 π.χ., νοτιοδυτικά των Προπυλαίων. Ο ναός, ο οποίος είναι ιωνικού ρυθμού και αμφιπρόστυλος, αντικατέστησε έναν παλιότερο πώρινο ναΐσκο της θεάς ο οποίος αποκαλύφθηκε το 1936 κάτω από το μαρμάρινο ναό. Ο πώρινος ναΐσκος σώζεται, μαζί με το μυκηναϊκό πύργο πάνω στον οποίο είναι ιδρυμένος, σε υπόγεια κρύπτη που δημιουργήθηκε γι αυτό το σκοπό στο εσωτερικό του κλασικού πύργου. Εικόνα 1.9: Ναός της Αθηνάς Νίκης της Ακρόπολης των Αθηνών 8

34 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Το 1686, το μεγαλύτερο τμήμα της ανωδομής του ναού κατεδαφίστηκε και τα μέλη του χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή οχυρωματικού έργου στην είσοδο της Ακρόπολης Η πρώτη αναστήλωση του μνημείου, η οποία ήταν και η πρώτη επέμβαση αποκατάστασης των μνημείων του Ιερού Βράχου πραγματοποιήθηκε την περίοδο και αφορούσε στο τμήμα του μνημείου που είχε κατεδαφιστεί κατά τον 17 ο αιώνα. Οι Ν. Μπαλάνος και Α. Ορλάνδος κατά την περίοδο αναστήλωσαν όλο το ναό και το μεγαλύτερο μέρος του πύργου. Η πιο πρόσφατη αναστήλωση του ναού της Αθηνάς Νίκης ξεκίνησε το 2000 και ολοκληρώθηκε το 2010 από την Υπηρεσία Συντήρησης Μνημείων Ακρόπολης (ΥΣΜΑ). 1.3 Γεωλογική δομή και τεκτονική του λόφου της Ακρόπολης Η γεωλογική δομή και η τεκτονική του βράχου της Ακρόπολης μελετήθηκαν λεπτομερώς το 1976 από τους Ανδρόπουλο και Κούκη. Γεωλογική δομή του λόφου της Ακρόπολης Η λιθολογική σύσταση της περιοχής της Ακρόπολης είναι σχετικά απλή. Μετέχουν σε αυτή κυρίως μέλη του συστήματος των Αθηναϊκών σχιστόλιθων και των ασβεστόλιθων (Εικόνα 1.10). Εικόνα 1.10: Τομή της γεωλογικής δομής του βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών 9

35 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Οι Αθηναϊκοί σχιστόλιθοι εμφανίζονται στη χαμηλή ζώνη της περιοχής και στη βάση των πρανών του λόφου (Εικόνα 1.10). Είναι κυρίως η σχιστοψαμμιτομαργαϊκή φάση και οι ψαμμίτες και λιγότερο οι αργιλικοί σχιστόλιθοι. Οι ψαμμίτες είναι τεφροπράσινοι, κυρίως μεσόκκοκοι έως λεπτόκοκκοι, επιφανειακά μέτρια έως ισχυρά αποσαθρωμένοι και έντονα διερρηγμένοι ενώ η μαργαϊκή φάση αντιπροσωπεύεται κυρίως από ψαμμιτομάργα τέφρας φαιοκίτρινου ή υποπράσινου χρώματος, συνήθως αποσαθρωμένη καθώς και υποκίτρινους μαργαϊκούς ασβεστόλιθους, λεπτοπλακώδεις και έντονα διερρηγμένους. Ο λόφος της Ακρόπολης στα ανώτερα τμήματά του (Εικόνα 1.10) αποτελείται από ασβεστόλιθους των οποίων το πάχος δεν υπερβαίνει τα 40m. Στα τμήματα των ασβεστόλιθων εμφανίζονται κατά θέσεις διαρρήξεις των οποίων η πυκνότητα είναι μεγάλη. Σημαντική είναι, επίσης, η διεύρυνση των ρωγμών και η σχετικά μεγάλη έκταση των επιφανειών ασυνέχειας. Διαβρωσιγενείς κοιλότητες και σπήλαια εμφανίζονται επί των πρανών, ιδιαίτερα στη βόρεια και ανατολική πλευρά των ασβεστόλιθων (σπήλαια Απόλλωνος και Πανός, σπήλαιο Αγλαύρου κλπ), μερικά εκ των οποίων έχουν σημαντικές διαστάσεις. Έχει γίνει προσπάθεια πλήρωσης πλήθους διαβρωσιγενών κοιλοτήτων, ακανόνιστου σχήματος, με ασβεστομαργαϊκό υλικό. Τεκτονική του λόφου της Ακρόπολης Βασικό στοιχείο για την τεκτονική του λόφου της Ακρόπολης είναι η συμπτύχωση και η ομόφωνη δομή των ασβεστόλιθων και των υποκείμενων σχιστοψαμμιτών. Η σημερινή εικόνα του λόφου πρέπει να αποδοθεί και στη δράση των μεταπτώσεων, οι οποίες εκδηλώθηκαν περιφερειακά του λόφου (εντονότερα στη βόρεια και τη νότια πλευρά) και προκάλεσαν μετατοπίσεις μικρής κλίμακας των ασβεστολιθικών μαζών σε σχέση προς τους υποκείμενους σχιστοψαμμίτες. Οι κύριες κατευθύνσεις διαρρήξεως των ασβεστολιθικών στρωμάτων είναι κατά τον άξονα Α-Δ, παρατηρούνται κυρίως στη βόρεια και νότια πλευρά του λόφου της 10

36 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Ακρόπολης με επέκταση προς τον Άρειο Πάγο. Πρόκειται συνεπώς για επιμήκεις ή διαγώνιες διαρρήξεις. Παρατηρείται, επίσης, και άλλο σύστημα διάρρηξης, εγκάρσιο περίπου με το παραπάνω, με διεύθυνση εκατέρωθεν του άξονα Β-Ν και το οποίο φαίνεται να είναι μεταγενέστερο του προηγούμενου. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα σημαντικότερα των παρατηρουμένων, και στις δύο διευθύνσεις, ρήγματα δεν προκάλεσαν σοβαρές μετακινήσεις των στρωμάτων. Αξιοσημείωτο είναι επίσης ότι στην άνω επιφάνεια της Ακρόπολης παρατηρούνται ως επί το πλείστον τα ίχνη ασήμαντων μάλλον διαρρήξεων κυρίως κατά τη διεύθυνση Α-Δ. Μόνο στο βόρειο ακραίο τμήμα παρατηρήθηκε σημαντικότατη διάρρηξη, συνδεόμενη με το σύστημα των ρηγμάτων του βόρειου πρανούς. Στο νότιο τμήμα, κανένα σημαντικό ρήγμα δεν παρατηρείται. 1.4 Σεισμοί που επηρέασαν τα μνημεία του βράχου της Ακρόπολης Ο Πίνακας 1.1 συνοψίζει τους κύριους ιστορικούς σεισμούς που επηρέασαν το βράχο της Ακρόπολης καθώς και τα μνημεία λαμβάνοντας υπόψη τη βιβλιογραφική έρευνα (Galanopoulos 1960, Papazachos and Papazachou 2003). Οι πληροφορίες του Πίνακα 1.1 συγκεντρώθηκαν από τους Kalogeras and Egglezos (2013) και ο υπολογισμός της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης (PGA) έγινε με τη σχέση των Skarlatoudis et al, Πίνακας 1.1: Ιστορικοί σεισμοί που επηρέασαν την Ακρόπολη (Kalogeras and Egglezos,2013) Χρονολογία Τοποθεσία Απόσταση Μέγεθος PGA (km) (Μ) (cm/s 2 ) Βλάβες 426 π.χ. Αταλάντη 140?? Παρθενώνας 1705 Ωρωπός Νότιο τείχος 1785 Ωρωπός Βόρειο τείχος 1805 Ωρωπός 40? 40 Παρθενώνας, Βόρειο τείχος 1874 Αθήνα?? 60(?) Βόρειο τείχος 1894 Αταλάντη Παρθενώνας 1938 Ωρωπός Νότιο τείχος 1981 Κόρινθος Παρθενώνας 1999 Αθήνα Προπύλαια 11

37 Κεφάλαιο 1 Παρουσίαση του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Από την παρατήρηση του Πίνακα 1.1, συμπεραίνουμε ότι ο μεγαλύτερος σε μέγεθος σεισμός που επηρέασε την Ακρόπολη ήταν ο σεισμός της Αταλάντης το Ο σεισμός αυτός με μέγεθος Μ6.9 και απόσταση από την Ακρόπολη 100 km έπληξε κυρίως το μνημείο του Παρθενώνα με την τιμή της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης (PGA) να είναι 30 cm/s 2. Ο πρόσφατος σεισμός της Αθήνας το 1999 είχε μέγεθος Μ5.9 και μέγιστη εδαφική επιτάχυνση 65 cm/s 2. Ο σεισμός αυτός ήταν κοντινός στην περιοχή της Ακρόπολης, σε απόσταση 20 km και με βάση των Πίνακα 1.1 δημιούργησε βλάβες στα Προπύλαια. Από τον Πίνακα 1.1 παρατηρούμε ότι ο Παρθενώνας καθώς και το βόρειο και νότιο τείχος είναι τα μνημεία που υπέστησαν τις μεγαλύτερες βλάβες με το πέρασμα των αιώνων, σε σχέση με τα υπόλοιπα μνημεία του βράχου της Ακρόπολης. 12

38 Κεφάλαιο 2: Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών 2.1 Προηγούμενη έρευνα για τη σεισμική επικινδυνότητα του βράχου της Ακρόπολης Βασικό εργαλείο για την εξαγωγή αποτελεσμάτων σεισμικής επικινδυνότητας για την Ελλάδα αποτελεί ο Χάρτης Ζωνών Σεισμικής Επικινδυνότητας. Η πιο πρόσφατη αναθεώρηση του Ελληνικού Αντισεισμικού Κανονισμού (ΕΑΚ, 2000) περιελάμβανε και μια σημαντική αναθεώρηση του χάρτη της σεισμικής επικινδυνότητας της Ελλάδας (Φ.Ε.Κ. Β 1154/ , Απόφαση Αριθ. Δ17α/115/9/ΦΝ275). Οι προηγούμενες τέσσερις ζώνες σεισμικής επικινδυνότητας συμπτύχθηκαν σε τρεις και πλέον ο χάρτης έχει τη μορφή της Εικόνας 2.1. Στον χάρτη της σεισμικής επικινδυνότητας της Ελλάδας δίνονται οι τιμές σχεδιασμού της κορυφαίας εδαφικής επιτάχυνσης (PGA) για τον αντισεισμικό σχεδιασμό συνηθισμένων τεχνικών έργων και κτιρίων. Οι τιμές της ισχυρής εδαφικής κίνησης σχεδιασμού έχουν υπολογισθεί με την υπόθεση μέσων εδαφικών συνθηκών σκληρού και σχετικά δύσκαμπτου εδάφους. Οι προτεινόμενες τιμές έχουν πιθανότητα υπέρβασης 10% σε 50 χρόνια, δηλαδή οι αντίστοιχοι σεισμοί έχουν μέση περίοδο επανάληψης 475 χρόνια. Χάρτες αυτού του είδους και προορισμού είναι εκ των πραγμάτων πολύ γενικοί και δίνουν μια αδρή εικόνα της γεωγραφικής κατανομής και της έντασης της ισχυρής εδαφικής κίνησης. Η επιρροή των τοπικών εδαφικών συνθηκών δεν λαμβάνεται υπόψη. Ο κάθε μελετητής οφείλει να προσαρμόσει κατάλληλα τις τιμές αυτές στις πραγματικές εδαφικές συνθήκες του κάθε έργου, εφόσον κρίνει ότι η επιρροή των εδαφικών συνθηκών αναμένεται να είναι σημαντική. Η ενιαία χρήση ενός μοναδικού συντελεστή εδαφικής επιτάχυνσης σχεδιασμού, ανεξάρτητα από τις τοπικές εδαφικές συνθήκες, αποτελεί μια από τις σημαντικότερες αδυναμίες του EAK. 13

39 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.1: Χάρτης Ζωνών Σεισμικής Επικινδυνότητας (EAK 2000) Σύμφωνα με τον παραπάνω χάρτη, η Ακρόπολη ανήκει στη Ζώνη Ι με μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) 0.16g. Έπειτα από την αναθεώρηση του Χάρτη Ζωνών Σεισμικής Επικινδυνότητας, έγιναν και άλλες μελέτες ανάλυσης της σεισμικής επικινδυνότητας της Ελλάδας, οι οποίες παρουσιάζονται στη συνέχεια. Οι Banitsiotou et al το 2003 δημοσίευσαν μία πιθανοτική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας για τις σημαντικότερες πόλεις της Ελλάδας, συμπεριλαμβανομένου και της Αθήνας. Η ανάλυση βασίστηκε στη μέθοδο των Kijko και Graham (1998, 1999) και είχε ως στόχο την εκτίμηση της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης (PGA) για πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης παρουσιάζονται στην παρακάτω εικόνα. 14

40 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.2: Χάρτης Σεισμικής Επικινδυνότητας της Ελλάδας για PGA με περίοδο επαναφοράς 476 χρόνια όπως προτάθηκε από τους Banitsiotou et al (2003) Από την ανάλυση προέκυψε ότι για την πόλη της Αθήνας, και συνεπώς για την Ακρόπολη, η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) είναι ίση με 0.14g. Μία ακόμα πιθανοτική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας προτάθηκε από τους Tsapanos et al (2004) για 7 μεγάλες πόλεις της Ελλάδας. Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε για πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια (σεισμοί με μέση περίοδο επαναφοράς 475 χρόνια) και στηρίχτηκε, όπως και η προηγούμενη, στις σχέσεις των Kijko και Graham (1998, 1999) καθώς και των Margaris et al (2001) για την εκτίμηση της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης (PGA). Για την πόλη της Αθήνας (Εικόνα 2.3), επομένως και για την Ακρόπολη, η PGA προέκυψε ίση με 0.24g. 15

41 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.3: Χάρτης Σεισμικής Επικινδυνότητας της με πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια όπως προτάθηκε από τους Tsapanos et al (2004) Οι Tsapanos et al (2004) πραγματοποίησαν, επίσης, μία πιο λεπτομερή ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας για τις 7 πόλεις της Ελλάδας με στόχο να υπολογιστούν οι πιθανότητες υπέρβασης, τουλάχιστον για μία φορά, της PGA σε περιόδους επαναφοράς 1,50 και 100 χρόνια. Τα αποτελέσματα για την πόλη της Αθήνας φαίνονται στην Εικόνα 2.4. Εικόνα 2.4: Πιθανότητες υπέρβασης της PGA για περιόδους επαναφοράς 1,50 και 100 χρόνια όπως προτάθηκαν από τους Tsapanos et al (2004) 16

42 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Το 2007 δημοσιεύτηκαν δύο μελέτες σεισμικής επικινδυνότητας για τον ελλαδικό χώρο. Η πρώτη πραγματοποιήθηκε με την πιθανοτική μέθοδο (Danciu et al, 2007) και η δεύτερη βασίστηκε στην αιτιοκρατική μέθοδο (Moratto et al, 2007). Στην πιθανοτική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας, ο υπολογισμός των παραμέτρων της εδαφικής κίνησης έγινε με τις εμπειρικές σχέσεις των Danciu & Tselentis (2007). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν ήταν για πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια (περίοδος επαναφοράς 475 χρόνια) και παρουσιάζονται στην Εικόνα 2.5. Σύμφωνα με αυτή την ανάλυση, στην περιοχή της Ακρόπολης αντιστοιχεί PGA ίση με 0.15g. Εικόνα 2.5: Χάρτης Σεισμικής Επικινδυνότητας της Ελλάδας για PGA με πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια όπως προτάθηκε από τους Danciu et al (2007) Oι Moratto et al (2007) εφάρμοσαν τη μεθοδολογία αιτιοκρατικής εκτίμησης της σεισμικής επικινδυνότητας των Costa et al (1993) και παρήγαγαν χάρτες διαφόρων παραμέτρων της εδαφικής κίνησης (π.χ. Εικόνα 2.6). Από αυτή την ανάλυση, για την ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης, υπολογίστηκε η εδαφική επιτάχυνση μεταξύ των ορίων 0.20 και 0.40g. 17

43 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.6: Χάρτης γεωγραφικής κατανομής της εδαφικής επιτάχυνσης, όπως προτάθηκε από τους Moratto et al (2007) Μια από τις πιο πρόσφατες μελέτες σεισμικής επικινδυνότητας έγινε ειδικά για τον βράχο της Ακρόπολης από το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (Σταυρακάκης, 2009). ). Και η μελέτη αυτή, όπως και η συντριπτική πλειοψηφία των προηγούμενων, βασίστηκε στην πιθανοτική προσέγγιση. Το μοντέλο σεισμικών ζωνών που χρησιμοποιήθηκε στις αναλύσεις του Σταυρακάκη (2009) περιγράφεται από τους Papaioannou and Papazachos Το μοντέλο αυτό χρησιμοποιήθηκε χωρίς κάποια τροποποίηση μιας και είναι αρκετά σύγχρονο ώστε να περιέχει όλα τα νέα δεδομένα της σεισμικότητας. Ο χάρτης των σεισμικών πηγών παρουσιάζεται στην Εικόνα

44 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.7: Διαίρεση του ελλαδικού χώρου σε επιφανειακές σεισμικές πηγές (Papaioannou and Papazachos 2000) Όσον αφορά τις σχέσεις εξασθένισης για τον υπολογισμό της σεισμικής επικινδυνότητας, ο Σταυρακάκης (2009) υιοθέτησε τις παρακάτω: loga M s 1.65ln R S 0.71P ( heodulidis Papazachos 1992) loga h M s 0.922logR 0.25P (Ambraseys et al 1996) lnpga M 1.24ln R S 0.70 (Μάργαρης κ.α. 2001) logpga M 1.35 log R S (Skarlatoudis et al 2003 Σύμφωνα με τον Σταυρακάκη (2009), η επιλογή τεσσάρων σχέσεων εξασθένισης έγινε ώστε να αυξηθεί η αξιοπιστία των υπολογισμών μιας και δεν ήταν δυνατόν να υπάρξει μονοσήμαντη περιγραφή της εξασθένισης, τουλάχιστον με τα μέχρι τότε διαθέσιμα στοιχεία. Οι παραπάνω σχέσεις επιλέχθηκαν διότι η εξαγωγή τους βασίστηκε σε σημαντικό βαθμό σε δεδομένα του ελλαδικού χώρου. Ο υπολογισμός της σεισμικής επικινδυνότητας έγινε από τον Σταυρακάκη (2009) χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα SeisriskIII των Bender and Perkins Γενικά, το πρόγραμμα SeisriskIII υπολογίζει τη σεισμική επικινδυνότητα με τη μορφή τιμών κάποιας εδαφικής παραμέτρου οι οποίες έχουν μία συγκεκριμένη πιθανότητα μη 19

45 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών υπέρβασης για κάποιο χρονικό διάστημα. Η εδαφική παράμετρος (επιτάχυνση, ταχύτητα, μετάθεση κλπ) καθορίζεται από τη σχέση εξασθένισης που εισάγεται στο πρόγραμμα. Η σεισμική επικινδυνότητα μπορεί να υπολογιστεί για έναν κάναβο τιμών αλλά και σε μεμονωμένα σημεία. Οι μέγιστες τιμές της σεισμικής επιτάχυνσης που υπολόγισε ο Σταυρακάκης (2009) στο σεισμικό υπόβαθρο της περιοχής μελέτης δόθηκαν για τρεις σεισμούς σχεδιασμού, με περιόδους επανάληψης 72, 475 και 949 χρόνια. Ο πρώτος αντιστοιχεί σε πιθανότητα υπέρβασης 30% στα 25 χρόνια, ο δεύτερος σε πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια και ο τρίτος σε πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 100 χρόνια. Οι υπολογισμοί για την περιοχή της Ακρόπολης έγιναν λαμβάνοντας υπόψη τη σεισμικότητα των ζωνών 40, 41, 44, 45 και 51 της Εικόνας 2.7. Οι μέσες τιμές για τις οριζόντιες συνιστώσες της μέγιστης σεισμικής επιτάχυνσης (PGA) που πρότεινε ο Σταυρακάκης (2009) είναι: Περίοδος επανάληψης 72 χρόνια: PGA=0.14g Περίοδος επανάληψης 475 χρόνια: PGA=0.22g Περίοδος επανάληψης 949 χρόνια: PGA=0.30g Οι Tselentis et al το 2010 δημοσίευσαν, επίσης, μία πιθανοτική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας για την Ελλάδα με πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια. Η ανάλυση τους βασίστηκε στην κλασική μέθοδο του Cornell (1968), στην οποία όμως ενσωματώθηκε και αυτή του Esteva (1970) προκειμένου να ληφθεί υπόψη η αβεβαιότητα των εδαφικών συνθηκών. Οι χάρτες σεισμικής επικινδυνότητας που παρουσίασαν αναφέρονται στην εδαφική επιτάχυνση για περιόδους 0.2s και 1s. Για την Ακρόπολη, για περίοδο 0.2s η εδαφική επιτάχυνση εκτιμάται στα 0 έως 0.4g ενώ για περίοδο 1s η εδαφική επιτάχυνση κυμαίνεται από 0 έως 0.3g. 20

46 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.8: Χάρτες Σεισμικής Επικινδυνότητας της Ελλάδας για εδαφική επιτάχυνση και περιόδους 0.2s και 1s όπως προτάθηκαν από τους Tselentis et al (2010) Την ίδια χρονιά που δημοσιεύθηκε η εργασία των selentis et al. (2010), παρουσιάστηκαν και τα αποτελέσματα μιας άλλης μελέτης της σεισμικής επικινδυνότητας του ελλαδικού χώρου, η οποία πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο διδακτορικής διατριβής (Βαμβακάρης, 2010). Ο ελλαδικός χώρος καθώς και οι γειτονικές του περιοχές χωρίστηκαν σε 113 ζώνες όπως φαίνεται και στην Εικόνα 2.9. Σύμφωνα με τη διαίρεση αυτή, η περιοχή της Ακρόπολης ανήκει στη ζώνη N- F12. Εικόνα 2.9: Χάρτης με τα ονόματα των 113 ζωνών που προσδιορίστηκαν στη διατριβή του Δομίνικου Βαμβακάρη (2010) 21

47 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Με βάση τις πληροφορίες που δίνονται στις εργασίες των Παπαζάχου και συν. (2001) και των Μουντράκη και συν.(2009) που χρησιμοποιήθηκαν στη διατριβή, το μέγιστο σεισμικό μέγεθος που ενδέχεται να προκύψει στη ζώνη της Ακρόπολης είναι 6.0. Το γεγονός αυτό επιβεβαιώνεται και από τον ακόλουθο πίνακα όπου παρουσιάζονται οι μέσες περίοδοι επανάληψης T m, σεισμών με μέγεθος Μ έως και 7.0. Παρατηρείται ότι για τη ζώνη N-F12, το μέγιστο μέγεθος είναι το 6.0 και αντιστοιχεί σε περίοδο επανάληψης της τάξης των 300 περίπου χρόνων. Για μεγαλύτερες περιόδους, οι οποίες χρησιμοποιούνται συχνά σε μελέτες που αφορούν σημαντικά μνημεία, οι υπάρχοντες κατάλογοι σεισμικότητας δεν επεκτείνονται αρκετά στον ιστορικό χρόνο έτσι ώστε να αποτελέσουν μια αξιόπιστη βάση για την εκτίμηση του αναμενόμενου μεγέθους σεισμού στη συγκεκριμένη ζώνη. Πίνακας 2.1: Τιμές των μέσων περιόδων επανάληψης, m, σεισμών με μέγεθος Μ μεγαλύτερο ή ίσο του 5.0, 5.5, 6.0, 6.5 και 7.0, για τη σεισμική ζώνη N-F12 και τιμές του μέγιστου αναμενόμενου σεισμικού μεγέθους, M t, για χρονική περίοδο 1 και 10 ετών (Βαμβακάρης,2010) ΕΜΒΑΔΟ ΟΝΟΜΑ ΖΩΝΗΣ ΖΩΝΗΣ σε km 2 T m (σε έτη) M t M 5.0 M 5.5 M 6.0 M 6.5 M έτος 10 έτη N-F Στην ανάλυση του Βαμβακάρη (2010), ο υπολογισμός της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης, PGA, έγινε με τη σχέση των Skarlatoudis et al. (2003). Τα αποτελέσματα για περιόδους επαναφοράς 10, 20, 50, 100, 200, 476 και 1000 χρόνια και για πιθανότητα υπέρβασης 63.2% παρουσιάζονται στην Εικόνα

48 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.10: Τιμές της μέγιστης αναμενόμενης εδαφικής επιτάχυνσης, PGA, για το σύνολο των 7 περιόδων επαναφοράς και για πιθανότητα υπέρβασης 63.2%. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται ως ποσοστό της επιτάχυνσης της βαρύτητας, g (Βαμβακάρης, 2010) Τέλος, η πιο πρόσφατη επανεκτίμηση της σεισμικής επικινδυνότητας του ελλαδικού χώρου έγινε στο πλαίσιο του Ευρωπαϊκού Ερευνητικού Προγράμματος SHARE ( , Στόχος του προγράμματος ήταν η επανεκτίμηση, με τα πλέον σύγχρονα εργαλεία, της σεισμικής επικινδυνότητας ολόκληρου του ευρωπαϊκού χώρου με ομοιόμορφο τρόπο και χωρίς να λαμβάνονται υπόψη τα γεωγραφικά σύνορα των χωρών. Παράδειγμα των παραδοτέων του ερευνητικού προγράμματος SHARE αποτελεί ο χάρτης της Εικόνας 2.11 όπου φαίνεται η κατανομή των τιμών της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης στο βραχώδες υπόβαθρο όπως υπολογίστηκαν για 10% πιθανότητα υπέρβασης στα 50 χρόνια. 23

49 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.11: Χάρτης σεισμικής επικινδυνότητας του ευρωπαϊκού χώρου (SHARE, 2013) Ο χάρτης της σεισμικής επικινδυνότητας της Ευρώπης του SHARE είναι το αποτέλεσμα μιας μακρόχρονης προσπάθειας ομογενοποίησης των διάφορων εθνικών σεισμολογικών καταλόγων και των επιμέρους βάσεων με διαφορετικές περιγραφές των σεισμικών πηγών. Στην Εικόνα 2.12 παρουσιάζεται σε μεγέθυνση ο χάρτης των σεισμικών πηγών στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης. Εικόνα 2.12: Σεισμικές πηγές που περιλαμβάνονται στη βάση δεδομένων του ερευνητικού προγράμματος SHARE σε μεγέθυνση για την ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης 24

50 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Στις Εικόνες παρουσιάζονται οι χάρτες του SHARE για την κατανομή της εκτιμώμενης μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης (PGA) στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης για περιόδους επανάληψης 475, 975, 2475 και 4975 χρόνια αντίστοιχα. Για κάθε περίοδο επανάληψης, παρουσιάζεται και το αντίστοιχο ελαστικό φάσμα σχεδιασμού. α) β) Εικόνα 2.13: α) Χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως υπολογίστηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Τα αποτελέσματα αντιστοιχούν σε περίοδο επανάληψης T=475 χρόνια (πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια). β) Ομοιόμορφο φάσμα ελαστικής απόκρισης (UHS) σε συνθήκες επιφανειακής έξαρσης βραχώδους υποβάθρου για την περιοχή της Ακρόπολης. 25

51 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών α) β) Εικόνα 2.14: α) Χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως υπολογίστηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Τα αποτελέσματα αντιστοιχούν σε περίοδο επανάληψης T=975 χρόνια (πιθανότητα υπέρβασης 5% στα 50 χρόνια). β) Ομοιόμορφο φάσμα ελαστικής απόκρισης (UHS) σε συνθήκες επιφανειακής έξαρσης βραχώδους υποβάθρου για την περιοχή της Ακρόπολης. 26

52 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών α) β) Εικόνα 2.15: α) Χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως υπολογίστηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Τα αποτελέσματα αντιστοιχούν σε περίοδο επανάληψης T=2475 χρόνια (πιθανότητα υπέρβασης 2% στα 50 χρόνια). β) Ομοιόμορφο φάσμα ελαστικής απόκρισης (UHS) σε συνθήκες επιφανειακής έξαρσης βραχώδους υποβάθρου για την περιοχή της Ακρόπολης. 27

53 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών α) β) Εικόνα 2.16: α) Χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως υπολογίστηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Τα αποτελέσματα αντιστοιχούν σε περίοδο επανάληψης T=4975 χρόνια (πιθανότητα υπέρβασης 1% στα 50 χρόνια). β) Ομοιόμορφο φάσμα ελαστικής απόκρισης (UHS) σε συνθήκες επιφανειακής έξαρσης βραχώδους υποβάθρου για την περιοχή της Ακρόπολης. Στην εικόνα που ακολουθεί παρουσιάζεται η καμπύλη σεισμικής επικινδυνότητας για την περιοχή της Ακρόπολης. 28

54 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 2.17: Καμπύλη σεισμικής επικινδυνότητας για την περιοχή της Ακρόπολης με βάση το ερευνητικό πρόγραμμα SHARE. Με βάση τα στοιχεία που παρατέθηκαν για τις προηγούμενες μελέτες σεισμικής επικινδυνότητας, προκύπτει ότι αν και ο βράχος της Ακρόπολης αποτελεί μείζονος σημασίας Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς, εντούτοις δεν έχουν γίνει αρκετές εξειδικευμένες μελέτες επικινδυνότητας που να αφορούν τον ίδιο το βράχο. Συνεπώς, τα περισσότερα αποτελέσματα σεισμικής επικινδυνότητας για το βράχο της Ακρόπολης, εξάγονται από αναλύσεις που έχουν πραγματοποιηθεί για το σύνολο του ελλαδικού χώρου. Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα αποτελέσματα όλων των αναλύσεων σεισμικής επικινδυνότητας που προαναφέρθηκαν και αφορούν την ευρύτερη περιοχή του υπό μελέτη μνημείου. 29

55 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Πίνακας 2.2: Συγκεντρωτικός πίνακας των αποτελεσμάτων πρόσφατων ερευνών σεισμικής επικινδυνότητας που αφορούν την ευρύτερη περιοχή του βράχου της Ακρόπολης Αναφορά Αναθεώρηση EAK (2003) Banitsiotou et al (2003) Tsapanos et al (2004) Danciu et al (2007) Moratto et al (2007) Σταυρακάκης (2009) Tselentis et al (2010) Βαμβακάρης (2010) Ερευνητικό πρόγραμμα SHARE ( ) Μεθοδολογία πιθανοτική ανάλυση πιθανοτική ανάλυση πιθανοτική ανάλυση πιθανοτική ανάλυση αιτιοκρατική ανάλυση πιθανοτική ανάλυση πιθανοτική ανάλυση πιθανοτική ανάλυση πιθανοτική ανάλυση Περίοδος επαναφοράς Μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) 475 χρόνια 0.16g 475 χρόνια 0.14g 475 χρόνια 0.24g 475 χρόνια 0.15g g-0.40g 72 χρόνια 0.14g 475 χρόνια 0.22g 949 χρόνια 0.30g 475 χρόνια S a (0.2s): 0-0.4g S a (1s): 0-0.3g 10 χρόνια 0.05g 20 χρόνια 0.10g 50 χρόνια 0.13g 100 χρόνια 0.15g 200 χρόνια 0.20g 476 χρόνια 0.24g 1000 χρόνια 0.30g 475 χρόνια 0.3g-0.325g 975 χρόνια 0.5g-0.55g 2475 χρόνια 0.7g-0.75g 4975 χρόνια 1.0g-1.1g 30

56 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών 2.2 Αιτιοκρατική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας για το βράχο της Ακρόπολης Στην παρούσα ενότητα περιγράφονται συγκεκριμένα σενάρια σεισμών που εξετάστηκαν ως προς τον εδαφικό κραδασμό που θα προκαλούσαν, εάν παρατηρούνταν στην πραγματικότητα, στην περιοχή της Ακρόπολης. Για την προσομοίωση της εδαφικής κίνησης χρησιμοποιήθηκε η στοχαστική μέθοδος για σεισμικές πηγές πεπερασμένων διαστάσεων. Οι πηγές που χρησιμοποιήθηκαν αναφέρονται στην ευρύτερη περιοχή της Αττικής Μέθοδος Προσομοίωσης της Ισχυρής Εδαφικής Κίνησης Τις τελευταίες δεκαετίες, ένα από τα πολύτιμα εργαλεία των σεισμολόγων για τη μελέτη της ισχυρής εδαφικής κίνησης είναι το στοχαστικό μοντέλο της σημειακής σεισμικής πηγής (Hanks and McGuire, 1981, Boore, 1983; Boore and Atkinson, 1987; Atkinson and Boore, 1995). Το μοντέλο αυτό προτάθηκε αρχικά από τους Hanks and McGuire (1981), οι οποίοι υποστήριξαν ότι οι παρατηρούμενες υψίσυχνες (~1-10 Hz) σεισμικές κινήσεις μπορούν να χαρακτηριστούν ως πεπερασμένης διάρκειας λευκός γκαουσιανός θόρυβος (white Gaussian noise). Ο θόρυβος αυτός μπορεί να θεωρηθεί ότι επικάθεται πάνω σε ένα φάσμα πλάτους, το οποίο αντιστοιχεί στην εστία και τη διαδικασία διάρρηξης και περιγράφεται ικανοποιητικά με τη χρήση γνωστών σεισμολογικών μοντέλων (Aki, 1967; Brune, 1970, 1971; Atkinson and Silva, 2000, μεταξύ άλλων). Η στοχαστική μέθοδος, που είναι γνωστή και ως «μέθοδος του λευκού θορύβου», προτάθηκε από τον Boore (1983) και εφαρμόστηκε από μεγάλο αριθμό ερευνητών για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σημειακές σεισμικές πηγές (Boore and Atkinson, 1987; Toro and McGuire, 1987; Ou and Herrmann, 1990; Atkinson and Boore, 1995). Οι Beresnev and Atkinson (1997), πρότειναν μια τεχνική για την επέκταση των εφαρμογών της στοχαστικής μεθόδου και σε περιπτώσεις πηγών με πεπερασμένες διαστάσεις, όπως είναι τα ρήγματα που συνδέονται με τη γένεση ισχυρών σεισμών. 31

57 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Η βασική ιδέα της μεθόδου περιλαμβάνει διαίρεση της μελετούμενης πηγής σε μικρότερα τμήματα, καθένα από τα οποία μπορεί να θεωρηθεί ως σημειακή σεισμική πηγή. Σε κάθε σημειακή πηγή αποδίδεται ένα θεωρητικό, στοχαστικό μοντέλο φάσματος της μορφής ω -2 (Aki, 1967) και καθένα από τα φάσματα αυτά συνελίσσεται με το αποτέλεσμα του δρόμου διάδοσης, το οποίο περιγράφεται κατά κύριο λόγο με εμπειρικό τρόπο (εμπειρικές σχέσεις πλάτους και διάρκειας των ισχυρών σεισμικών κινήσεων σε συνάρτηση με την απόσταση από την πηγή). Τα επιμέρους τελικά φάσματα από τα διάφορα τμήματα στα οποία έχει διαιρεθεί η αρχική πηγή, αθροίζονται στη θέση παρατήρησης χρησιμοποιώντας κατάλληλες χρονικές διορθώσεις, έτσι ώστε να παραχθεί το συνθετικό φάσμα της ισχυρής εδαφικής κίνησης από την πηγή πεπερασμένων διαστάσεων. Η παραπάνω τεχνική έχει το πλεονέκτημα της απλότητας σε σύγκριση με άλλες που έχουν προταθεί για τον ίδιο σκοπό (Hartzell and Heaton, 1983; Somerville et al., 1991; Zeng et al., 1994, μεταξύ άλλων) και στις οποίες υπεισέρχονται πολύπλοκοι θεωρητικοί υπολογισμοί. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με το ότι καμία από τις προτεινόμενες κατά καιρούς μεθοδολογίες δεν παρουσιάζει συστηματικά μεγαλύτερη ακρίβεια σε σχέση με τις υπόλοιπες, οδήγησε στην επιλογή της συγκεκριμένης τεχνικής για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία παρέχει τη δυνατότητα της περιγραφής των αποτελεσμάτων της σεισμικής πηγής, του δρόμου διάδοσης των σεισμικών κυμάτων και των εδαφικών συνθηκών σε κάθε θέση ενδιαφέροντος μέσω απλών, εμπειρικών στην πλειοψηφία των περιπτώσεων, σχέσεων. Με αυτόν τον τρόπο γίνεται εκμετάλλευση του συνόλου των διαθέσιμων σεισμοτεκτονικών, γεωλογικών, γεωδαιτικών και γεωφυσικών δεδομένων μιας περιοχής, προσδίδοντας φυσική σημασία και επομένως αιτιοκρατικό χαρακτήρα στα σενάρια των σεισμών που εξετάζονται. 32

58 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Επιλογή Σεναρίων Σεισμών Τα σενάρια σεισμών που εξετάστηκαν στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας είναι: Σεισμός μεγέθους 6.9 στο ρήγμα του Καφιρέα Σεισμός μεγέθους 6.9 στο ρήγμα του Ωρωπού Σεισμός μεγέθους 6.8 στο ρήγμα της Ασωπίας Σεισμός μεγέθους 6.4 στο ρήγμα της Φυλής Σεισμός μεγέθους 6.6 στο ρήγμα της Κινέτας Σεισμός μεγέθους 7.2 στο ρήγμα του Κεχριού Σεισμός μεγέθους 7.0 στο νότιο ρήγμα των Αλκυονίδων Σεισμός μεγέθους 7.0 στο βόρειο ρήγμα των Αλκυονίδων Οι πηγές που εξετάστηκαν επιλέχθηκαν από τη σχετική βάση δεδομένων του SHARE με τη λογική της εγγύτητάς τους ως προς την περιοχή της Ακρόπολης και το σεισμικό δυναμικό τους. Οι θέσεις των πηγών αυτών σημειώνονται στον χάρτη της Εικόνας 2.18 με κόκκινο χρώμα. Εικόνα 2.18: Σεισμικές πηγές στην ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης που περιλαμβάνονται στη σχετική βάση δεδομένων του ερευνητικού προγράμματος SHARE. Με κόκκινο χρώμα σημειώνονται οι πηγές των σεναρίων σεισμών που εξετάζονται στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας. 33

59 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Εφαρμογή στοχαστικής μεθόδου και αποτελέσματα Σεισμός μεγέθους 6.9 στο ρήγμα του Καφιρέα Οι παράμετροι που σχετίζονται με την περιγραφή της γεωμετρίας του ρήγματος του Καφιρέα προέρχονται από τη σχετική βάση δεδομένων του ερευνητικού προγράμματος SHARE και την αντίστοιχη βάση με δεδομένα που αφορούν αποκλειστικά τον ελλαδικό χώρο (GreDass, ενώ το μέγιστο μέγεθος που συνδέεται με την πηγή αυτή (Μ6.9) προέρχεται από τις σχέσεις των Wells and Coppersmith (1994). Το σύνολο των τιμών των παραμέτρων που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της εδαφικής κίνησης από το σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Καφιρέα συνοψίζονται στον Πίνακα 2.3. Σε ότι αφορά την κατανομή της ολίσθησης, επειδή αυτή δεν μπορεί να είναι γνωστή για έναν μελλοντικό σεισμό, εξετάζεται ένα τυχαίο μοντέλο. Άλλωστε οι λεπτομέρειες της διάρρηξης δεν αναμένεται να έχουν επίδραση στα αποτελέσματα των προσομοιώσεων για το συγκεκριμένο σενάριο σεισμού καθώς το σημείο ενδιαφέροντος βρίσκονται σε σημαντική απόσταση από το θεωρούμενο ρηξιγενές επίπεδο. Για τον λόγο αυτό, δεν εξετάστηκαν διαφορετικές θέσεις του σημείου έναρξης της διάρρηξης, αλλά μια μέση θέση, στο κέντρο περίπου της θεωρούμενης σεισμικής πηγής. Να σημειωθεί, επίσης, ότι οι τιμές των παραμέτρων που περιγράφουν το αποτέλεσμα του δρόμου διάδοσης παραμένουν οι ίδιες σε όλα τα σενάρια που εξετάζονται. 34

60 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Πίνακας 2.3: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Καφιρέα Παράμετρος Σύμβολο Τιμή Βάθος πάνω άκρου ρήγματος h 3.0 km Πτώση τάσης stress 56 bars Διάστημα δειγματοληψίας χρονοσειρών dt sec Ταχύτητα διάδοσης των S- κυμάτων στο φλοιό beta 3.3 km/sec Πυκνότητα φλοιού rho 2.7 gr/cm 3 Παράμετρος κ o kappa (για επιφανειακές συνθήκες βράχου) Παράμετρος συνάρτησης μορφοποίησης iwind 1 (Saragoni-Hart window) Ποσοστό κρίσιμης απόσβεσης damp 0.05 Παράμετρος επιλογής μοντέλου ολίσθησης islip Τυχαία κατανομή Παράταξη, κλίση ρήγματος fi1,dip 285 o,55 o Μήκος ρήγματος rleng Πλάτος ρήγματος wid 36 x 19 km Ποσοστό διάρρηξης του pulsing ρήγματος percent 50% Γεωγραφικές συντεταγμένες alat o σημείου αναφοράς (άνω alon o άκρο επιφάνειας ρήγματος) Θέσεις προσομοίωσης ισχυρής εδαφικής κίνησης Θέση σημείου έναρξης της διάρρηξης alat2 alon2 Θέση Ακρόπολης Σημείο: ο, ο i o, j o 18,17 Τα αποτελέσματα της στοχαστικής προσομοίωσης για την περιοχή της Ακρόπολης από το σενάριο Μ6.9 στο ρήγμα του Καφιρέα παρουσιάζονται στην Εικόνα

61 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών PGA=0,17 m/sec 2 α) β) Εικόνα 2.19: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Καφιρέα σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα

62 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης παρατηρούνται τα εξής: i. Η διάρκεια της κίνησης είναι περίπου 40 sec ii. Η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ανέρχεται στα 0,17 m/sec 2 iii. Η μέγιστη φασματική επιτάχυνση παρατηρείται στα 0,101 sec και λαμβάνει την τιμή 0,046g Σεισμός μεγέθους 6.9 στο ρήγμα του Ωρωπού Το ρήγμα του Ωρωπού, όπως περιγράφεται στις βάσεις δεδομένων GreDaSS και SHARE, εμφανίζει ένα σεισμικό δυναμικό με μέγιστο αναμενόμενο μέγεθος Μ6.9, όπως και το προηγούμενο ρήγμα που εξετάστηκε. Το συνολικό μήκος της σύνθετης σεισμικής πηγής είναι περίπου 35 km, η παράταξή της κυμαίνεται από και η μέση κλίση της είναι 60. Οι παράμετροι αυτές, μαζί με τις υπόλοιπες που περιγράφουν το αποτέλεσμα του δρόμου διάδοσης περιλαμβάνονται στον Πίνακα 2.4. Πίνακας 2.4: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Ωρωπού Παράμετρος Σύμβολο Τιμή Βάθος πάνω άκρου ρήγματος h 3.0 km Πτώση τάσης stress 56 bars Διάστημα δειγματοληψίας χρονοσειρών dt sec Ταχύτητα διάδοσης των S- κυμάτων στο φλοιό beta 3.3 km/sec Πυκνότητα φλοιού rho 2.7 gr/cm 3 Παράμετρος κ o kappa (για επιφανειακές συνθήκες βράχου) Παράμετρος συνάρτησης μορφοποίησης iwind 1 (Saragoni-Hart window) Ποσοστό κρίσιμης απόσβεσης damp 0.05 Παράμετρος επιλογής μοντέλου ολίσθησης islip Τυχαία κατανομή Παράταξη, κλίση ρήγματος fi1,dip o,60 o Μήκος ρήγματος rleng Πλάτος ρήγματος wid 35 x 19 km Ποσοστό διάρρηξης του pulsing ρήγματος percent 50% 37

63 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Γεωγραφικές συντεταγμένες σημείου αναφοράς (άνω άκρο επιφάνειας ρήγματος) Θέσεις προσομοίωσης ισχυρής εδαφικής κίνησης Θέση σημείου έναρξης της διάρρηξης alat1 alon1 alat2 alon o o Θέση Ακρόπολης Σημείο: ο, ο i o, j o 18,17 Στην Εικόνα 2.20 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της στοχαστικής προσομοίωσης από το σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Ωρωπού για την περιοχή της Ακρόπολης. PGA=0,36 m/sec 2 α) 38

64 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών β) Εικόνα 2.20: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.9 στο ρήγμα του Ωρωπού σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα 2.4. Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης παρατηρούνται τα εξής: i. Η διάρκεια της κίνησης είναι, όπως και στο προηγούμενο- ίδιου μεγέθουςσενάριο που εξετάστηκε, περίπου 40 sec ii. Η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ανέρχεται στα 0,36 m/sec 2 iii. Η μέγιστη φασματική επιτάχυνση παρατηρείται στα 0,143 sec και λαμβάνει την τιμή 0,09g Σεισμός μεγέθους 6.8 στο ρήγμα της Ασωπίας Το επόμενο σενάριο που εξετάστηκε περιλαμβάνει διάρρηξη του συνολικού μήκους του ρήγματος της Ασωπίας, που αντιστοιχεί σε σεισμό μεγέθους Μ6.8. Όπως και στις προηγούμενες περιπτώσεις, οι απαραίτητες παράμετροι για τον προσδιορισμό των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της σεισμικής πηγής βασίζονται στα στοιχεία που δίνονται στις σχετικές βάσεις δεδομένων του SHARE και της GreDaSS, ενώ οι τιμές των παραμέτρων που περιγράφουν το αποτέλεσμα του δρόμου διάδοσης των 39

65 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών σεισμικών κυμάτων παραμένουν σταθερές και ίδιες με αυτές που αναφέρθηκαν στις προηγούμενες περιπτώσεις. Πίνακας 2.5: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.8 στο ρήγμα της Ασωπίας Παράμετρος Σύμβολο Τιμή Βάθος πάνω άκρου ρήγματος h 3.0 km Πτώση τάσης stress 56 bars Διάστημα δειγματοληψίας χρονοσειρών dt sec Ταχύτητα διάδοσης των S- κυμάτων στο φλοιό beta 3.3 km/sec Πυκνότητα φλοιού rho 2.7 gr/cm 3 Παράμετρος κ o kappa (για επιφανειακές συνθήκες βράχου) Παράμετρος συνάρτησης μορφοποίησης iwind 1 (Saragoni-Hart window) Ποσοστό κρίσιμης απόσβεσης damp 0.05 Παράμετρος επιλογής μοντέλου ολίσθησης islip Τυχαία κατανομή Παράταξη, κλίση ρήγματος fi1,dip 265 o,60 o Μήκος ρήγματος rleng Πλάτος ρήγματος wid 31 x 17 km Ποσοστό διάρρηξης του pulsing ρήγματος percent 50% Γεωγραφικές συντεταγμένες alat o σημείου αναφοράς (άνω alon o άκρο επιφάνειας ρήγματος) Θέσεις προσομοίωσης ισχυρής εδαφικής κίνησης Θέση σημείου έναρξης της διάρρηξης alat2 alon2 Θέση Ακρόπολης Σημείο: ο, ο i o, j o 16,15 Στην Εικόνα 2.21 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της στοχαστικής προσομοίωσης για σενάριο σεισμού Μ6.8 στο ρήγμα της Ασωπίας, όπως προέκυψαν για την περιοχή της Ακρόπολης. 40

66 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών PGA=0,43 m/sec 2 α) β) Εικόνα 2.21: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.8 στο ρήγμα της Ασωπίας σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα

67 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης παρατηρούνται τα εξής: i. Η διάρκεια της κίνησης είναι περίπου 30 sec ii. Η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ανέρχεται στα 0,43 m/sec 2 iii. Η μέγιστη φασματική επιτάχυνση παρατηρείται στα 0,124 sec και λαμβάνει την τιμή 0,145g Σεισμός μεγέθους 6.4 στο ρήγμα της Φυλής Για το ρήγμα της Φυλής, οι παράμετροι που σχετίζονται με την περιγραφή της γεωμετρίας του προέρχονται από τη σχετική βάση δεδομένων του ερευνητικού προγράμματος SHARE και την αντίστοιχη βάση με δεδομένα που αφορούν αποκλειστικά τον ελλαδικό χώρο (GreDass). Από τις σχέσεις των Wells and Coppersmith (1994) προέρχεται το μέγιστο μέγεθος που συνδέεται με την πηγή αυτή (Μ6.4). Οι τιμές των παραμέτρων που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της εδαφικής κίνησης για το ρήγμα της Φυλής παρουσιάζονται στον πίνακα 2.6. Πίνακας 2.6: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.4 στο ρήγμα της Φυλής Παράμετρος Σύμβολο Τιμή Βάθος πάνω άκρου ρήγματος h 3.0 km Πτώση τάσης stress 56 bars Διάστημα δειγματοληψίας χρονοσειρών dt sec Ταχύτητα διάδοσης των S- κυμάτων στο φλοιό beta 3.3 km/sec Πυκνότητα φλοιού rho 2.7 gr/cm 3 Παράμετρος κ o kappa (για επιφανειακές συνθήκες βράχου) Παράμετρος συνάρτησης μορφοποίησης iwind 1 (Saragoni-Hart window) Ποσοστό κρίσιμης απόσβεσης damp 0.05 Παράμετρος επιλογής μοντέλου ολίσθησης islip Τυχαία κατανομή Παράταξη, κλίση ρήγματος fi1,dip 125 o,62.5 o Μήκος ρήγματος rleng Πλάτος ρήγματος wid 16 x 13 km 42

68 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Ποσοστό διάρρηξης του ρήγματος Γεωγραφικές συντεταγμένες σημείου αναφοράς (άνω άκρο επιφάνειας ρήγματος) Θέσεις προσομοίωσης ισχυρής εδαφικής κίνησης Θέση σημείου έναρξης της διάρρηξης pulsing percent alat1 alon1 alat2 alon2 50% o o Θέση Ακρόπολης Σημείο: ο, ο i o, j o 8,11 Στην Εικόνα 2.22 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της στοχαστικής προσομοίωσης για το σενάριο σεισμού Μ6.4 στο ρήγμα της Φυλής, όπως προέκυψαν για την περιοχή της Ακρόπολης. PGA=1,38 m/sec 2 α) 43

69 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών β) Εικόνα 2.22: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.4 στο ρήγμα της Φυλής σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα 2.6. Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης παρατηρούνται τα εξής: i. Η διάρκεια της κίνησης είναι περίπου 20 sec ii. Η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ανέρχεται στα 1,38 m/sec 2 iii. Η μέγιστη φασματική επιτάχυνση παρατηρείται στα 0,116 sec και λαμβάνει την τιμή 0,306g Σεισμός μεγέθους 6.6 στο ρήγμα της Κινέτας Οι παράμετροι που σχετίζονται με την περιγραφή της γεωμετρίας του ρήγματος της Κινέτας προέρχονται από τη σχετική βάση δεδομένων του ερευνητικού προγράμματος SHARE και την αντίστοιχη βάση με δεδομένα που αφορούν αποκλειστικά τον ελλαδικό χώρο (GreDass) ενώ το μέγιστο μέγεθος που συνδέεται με την πηγή αυτή (Μ6.6) προέρχεται από τις σχέσεις των Wells and Coppersmith (1994). Το σύνολο των τιμών των παραμέτρων που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της εδαφικής κίνησης από το σενάριο σεισμού Μ6.6 στο ρήγμα της Κινέτας συνοψίζονται στον Πίνακα

70 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Πίνακας 2.7: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ6.6 στο ρήγμα της Κινέτας Παράμετρος Σύμβολο Τιμή Βάθος πάνω άκρου ρήγματος h 3.0 km Πτώση τάσης stress 56 bars Διάστημα δειγματοληψίας χρονοσειρών dt sec Ταχύτητα διάδοσης των S- κυμάτων στο φλοιό beta 3.3 km/sec Πυκνότητα φλοιού rho 2.7 gr/cm 3 Παράμετρος κ o kappa (για επιφανειακές συνθήκες βράχου) Παράμετρος συνάρτησης μορφοποίησης iwind 1 (Saragoni-Hart window) Ποσοστό κρίσιμης απόσβεσης damp 0.05 Παράμετρος επιλογής μοντέλου ολίσθησης islip Τυχαία κατανομή Παράταξη, κλίση ρήγματος fi1,dip o,60 o Μήκος ρήγματος rleng Πλάτος ρήγματος wid 22 x 15 km Ποσοστό διάρρηξης του pulsing ρήγματος percent 50% Γεωγραφικές συντεταγμένες alat o σημείου αναφοράς (άνω alon o άκρο επιφάνειας ρήγματος) Θέσεις προσομοίωσης ισχυρής εδαφικής κίνησης Θέση σημείου έναρξης της διάρρηξης alat2 alon2 Θέση Ακρόπολης Σημείο: ο, ο i o, j o 11,13 Στην Εικόνα 2.23 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της στοχαστικής προσομοίωσης για σενάριο σεισμού Μ6.6 στο ρήγμα της Κινέτας, όπως προέκυψαν για την περιοχή της Ακρόπολης. 45

71 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών PGA=0,44 m/sec 2 α) β) Εικόνα 2.23: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ6.6 στο ρήγμα της Κινέτας σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα

72 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης παρατηρούνται τα εξής: i. Η διάρκεια της κίνησης είναι περίπου 30 sec ii. Η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ανέρχεται στα 0,44 m/sec 2 iii. Η μέγιστη φασματική επιτάχυνση παρατηρείται στα 0,188 sec και λαμβάνει την τιμή 0,120g Σεισμός μεγέθους 7.2 στο ρήγμα του Κεχριού Το ρήγμα του Κεχριού, όπως περιγράφεται στις βάσεις δεδομένων GreDaSS και SHARE, εμφανίζει ένα σεισμικό δυναμικό με μέγιστο αναμενόμενο μέγεθος Μ7.2. Το συνολικό μήκος της σύνθετης σεισμικής πηγής είναι περίπου 55 km και το βάθος 24 km. Οι παράμετροι αυτές, μαζί με τις υπόλοιπες που περιγράφουν το αποτέλεσμα του δρόμου διάδοσης και περιγράφτηκαν σε προηγούμενες ενότητες, περιλαμβάνονται στον Πίνακα 2.8. Πίνακας 2.8: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ7.2 στο ρήγμα του Κεχριού Παράμετρος Σύμβολο Τιμή Βάθος πάνω άκρου ρήγματος h 3.0 km Πτώση τάσης stress 56 bars Διάστημα δειγματοληψίας χρονοσειρών dt sec Ταχύτητα διάδοσης των S- κυμάτων στο φλοιό beta 3.3 km/sec Πυκνότητα φλοιού rho 2.7 gr/cm 3 Παράμετρος κ o kappa (για επιφανειακές συνθήκες βράχου) Παράμετρος συνάρτησης μορφοποίησης iwind 1 (Saragoni-Hart window) Ποσοστό κρίσιμης απόσβεσης damp 0.05 Παράμετρος επιλογής μοντέλου ολίσθησης islip Τυχαία κατανομή Παράταξη, κλίση ρήγματος fi1,dip 260 o,60 o Μήκος ρήγματος rleng Πλάτος ρήγματος wid 55 x 24 km Ποσοστό διάρρηξης του pulsing ρήγματος percent 50% Γεωγραφικές συντεταγμένες alat o 47

73 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών σημείου αναφοράς (άνω άκρο επιφάνειας ρήγματος) Θέσεις προσομοίωσης ισχυρής εδαφικής κίνησης Θέση σημείου έναρξης της διάρρηξης alon1 alat2 alon o Θέση Ακρόπολης Σημείο: ο, ο i o, j o 28,22 Στην Εικόνα 2.24 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της στοχαστικής προσομοίωσης για το σενάριο σεισμού Μ7.2 στο ρήγμα του Κεχριού, όπως προέκυψαν για την περιοχή της Ακρόπολης. PGA=0,59 m/sec 2 α) 48

74 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών β) Εικόνα 2.24: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ7.2 στο ρήγμα του Κεχριού σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα 2.8. Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης παρατηρούνται τα εξής: i. Η διάρκεια της κίνησης είναι περίπου 50 sec ii. Η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ανέρχεται στα 0,59 m/sec 2 iii. Η μέγιστη φασματική επιτάχυνση παρατηρείται στα 0,116 sec και λαμβάνει την τιμή 0,149g Σεισμός μεγέθους 7.0 στο νότιο ρήγμα των Αλκυονίδων To συγκεκριμένο σενάριο που εξετάστηκε περιλαμβάνει διάρρηξη του συνολικού μήκους του νότιου ρήγματος των Αλκυονίδων, που αντιστοιχεί σε σεισμό μεγέθους Μ7.0. Όπως και στις προηγούμενες περιπτώσεις, οι απαραίτητες παράμετροι για τον προσδιορισμό των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της σεισμικής πηγής βασίζονται στα στοιχεία που δίνονται στις σχετικές βάσεις δεδομένων του SHARE και της GreDaSS, ενώ οι τιμές των παραμέτρων που περιγράφουν το αποτέλεσμα του δρόμου διάδοσης των σεισμικών κυμάτων περιγράφονται στον πίνακα που ακολουθεί. 49

75 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Πίνακας 2.9: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ7.0 στο νότιο ρήγμα των Αλκυονίδων Παράμετρος Σύμβολο Τιμή Βάθος πάνω άκρου ρήγματος h 3.0 km Πτώση τάσης stress 56 bars Διάστημα δειγματοληψίας χρονοσειρών dt sec Ταχύτητα διάδοσης των S- κυμάτων στο φλοιό beta 3.3 km/sec Πυκνότητα φλοιού rho 2.7 gr/cm 3 Παράμετρος κ o kappa (για επιφανειακές συνθήκες βράχου) Παράμετρος συνάρτησης μορφοποίησης iwind 1 (Saragoni-Hart window) Ποσοστό κρίσιμης απόσβεσης damp 0.05 Παράμετρος επιλογής μοντέλου ολίσθησης islip Τυχαία κατανομή Παράταξη, κλίση ρήγματος fi1,dip 260 o,57.5 o Μήκος ρήγματος rleng Πλάτος ρήγματος wid 39 x 20 km Ποσοστό διάρρηξης του pulsing ρήγματος percent 50% Γεωγραφικές συντεταγμένες alat o σημείου αναφοράς (άνω alon o άκρο επιφάνειας ρήγματος) Θέσεις προσομοίωσης ισχυρής εδαφικής κίνησης Θέση σημείου έναρξης της διάρρηξης alat2 alon2 Θέση Ακρόπολης Σημείο: ο, ο i o, j o 20,18 Στην Εικόνα 2.25 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της στοχαστικής προσομοίωσης για σενάριο σεισμού Μ7.0 στο νότιο ρήγμα των Αλκυονίδων, όπως προέκυψαν για την περιοχή της Ακρόπολης. 50

76 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών PGA=0,47 m/sec 2 α) β) Εικόνα 2.25: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ7.0 στο νότιο ρήγμα των Αλκυονίδων σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα

77 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης παρατηρούνται τα εξής: i. Η διάρκεια της κίνησης είναι περίπου 40 sec ii. Η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ανέρχεται στα 0,47 m/sec 2 iii. Η μέγιστη φασματική επιτάχυνση παρατηρείται στα 0,133 sec και λαμβάνει την τιμή 0,078g Σεισμός μεγέθους 7.0 στο βόρειο ρήγμα των Αλκυονίδων Για το βόρειο ρήγμα των Αλκυονίδων, οι παράμετροι που σχετίζονται με την περιγραφή της γεωμετρίας του προέρχονται από τη σχετική βάση δεδομένων του ερευνητικού προγράμματος SHARE και την αντίστοιχη βάση με δεδομένα που αφορούν αποκλειστικά τον ελλαδικό χώρο (GreDass). Από τις σχέσεις των Wells and Coppersmith (1994) προέρχεται το μέγιστο μέγεθος που συνδέεται με την πηγή αυτή (Μ7.0). Οι τιμές των παραμέτρων που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της εδαφικής κίνησης για το βόρειο ρήγμα των Αλκυονίδων παρουσιάζονται στον πίνακα Πίνακας 2.10: Τιμές των παραμέτρων της στοχαστικής μεθόδου για πεπερασμένες πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης από σενάριο σεισμού Μ7.0 στο βόρειο ρήγμα των Αλκυονίδων Παράμετρος Σύμβολο Τιμή Βάθος πάνω άκρου ρήγματος h 3.0 km Πτώση τάσης stress 56 bars Διάστημα δειγματοληψίας χρονοσειρών dt sec Ταχύτητα διάδοσης των S- κυμάτων στο φλοιό beta 3.3 km/sec Πυκνότητα φλοιού rho 2.7 gr/cm 3 Παράμετρος κ o kappa (για επιφανειακές συνθήκες βράχου) Παράμετρος συνάρτησης μορφοποίησης iwind 1 (Saragoni-Hart window) Ποσοστό κρίσιμης απόσβεσης damp 0.05 Παράμετρος επιλογής μοντέλου ολίσθησης islip Τυχαία κατανομή Παράταξη, κλίση ρήγματος fi1,dip 75 o,60 o Μήκος ρήγματος rleng Πλάτος ρήγματος wid 43 x 20 km 52

78 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Ποσοστό διάρρηξης του ρήγματος Γεωγραφικές συντεταγμένες σημείου αναφοράς (άνω άκρο επιφάνειας ρήγματος) Θέσεις προσομοίωσης ισχυρής εδαφικής κίνησης Θέση σημείου έναρξης της διάρρηξης pulsing percent alat1 alon1 alat2 alon2 50% o o Θέση Ακρόπολης Σημείο: ο, ο i o, j o 22,18 Στην Εικόνα 2.26 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της στοχαστικής προσομοίωσης για το σενάριο σεισμού Μ7.0 στο βόρειο ρήγμα των Αλκυονίδων, όπως προέκυψαν για την περιοχή της Ακρόπολης. PGA=0,24 m/sec 2 α) 53

79 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών β) Εικόνα 2.26: α) Συνθετικό επιταχυνσιόγραμμα και β) Φάσμα ελαστικής απόκρισης επιτάχυνσης (απόσβεση 5%) όπως υπολογίστηκαν για την Ακρόπολη για σενάριο σεισμού Μ7.0 στο βόρειο ρήγμα των Αλκυονίδων σύμφωνα με τις παραμέτρους του Πίνακα Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης παρατηρούνται τα εξής: i. Η διάρκεια της κίνησης είναι περίπου 45 sec ii. Η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ανέρχεται στα 0,24 m/sec 2 iii. Η μέγιστη φασματική επιτάχυνση παρατηρείται στα 0,116 sec και λαμβάνει την τιμή 0,056g Στον Πίνακα 2.11 παρατίθενται συγκεντρωτικά οι μέγιστες εδαφικές επιταχύνσεις (PGA) για την περιοχή της Ακρόπολης όπως έχουν προκύψει από την αιτιοκρατική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας που πραγματοποιήθηκε για τα ρήγματα που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από αυτήν. 54

80 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών Πίνακας 2.11: Μέγιστες εδαφικές επιταχύνσεις (PGA) για την ευρύτερη περιοχή της Ακρόπολης όπως έχουν προκύψει από την αιτιοκρατική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας και την εμπειρική σχέση απόσβεσης των Skarlatoudis et al. (2003) για τα ρήγματα που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από αυτήν Ρήγμα PGA για Ακρόπολη (m/sec 2 ) PGA για Ακρόπολη (g) PGA από εμπειρική σχέση απόσβεσης (g) Καφιρέας 0,17 0,02 0,036 Ωρωπός 0,36 0,04 0,058 Ασωπία 0,43 0,04 0,071 Φυλή 1,38 0,14 0,13 Κινέτα 0,44 0,04 0,062 Κεχριός 0,59 0,06 0,078 Νότιες Αλκυονίδες 0,47 0,05 0,05 Βόρειες Αλκυονίδες 0,24 0,02 0,05 Όπως προκύπτει από τον Πίνακα 2.11, οι συνθετικές τιμές της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης προκύπτουν αρκετά μικρότερες από τις τιμές των περισσότερων πιθανοτικών αναλύσεων της σεισμικής επικινδυνότητας (Πίνακας 2.2), π.χ. από την τιμή του Ευρωπαϊκού Ερευνητικού Προγράμματος SHARE, το οποίο είναι αρκετά συντηρητικό, και δίνει PGA g για πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια (περίοδος επαναφοράς 475 χρόνια). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι στον υπολογιστικό κώδικα που χρησιμοποιήθηκε για τις προσομοιώσεις υπεισέρχεται μια παράμετρος, η τιμή της οποίας είναι εμπειρική: το ποσοστό της επιφάνειας του ρήγματος που θεωρείται ότι διαρρηγνύεται σε κάθε χρονική στιγμή κατά την εκδήλωση του σεισμού (pulsing percentage). Οι παραπάνω τιμές της PGA για την περιοχή της Ακρόπολης από την αιτιοκρατική ανάλυση προέκυψαν για ποσοστό διάρρηξης των ρηγμάτων 50%. Ωστόσο, διερευνήθηκε η επίδραση της συγκεκριμένης παραμέτρου στα αποτελέσματα των αναλύσεων. Η τιμή 50% επιλέχθηκε μετά από αναλύσεις για ποσοστά διάρρηξης 50, 60, 70 και 80% και έπειτα από σύγκριση των τιμών της PGA που έδωσαν τα ποσοστά αυτά με την τιμή της PGA που προέκυψε από τη σχέση των Skarlatoudis et al. (2003): 55

81 Κεφάλαιο 2 Σεισμική Επικινδυνότητα του Βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών logpga M 1.27log R 2 h S όπου, Μ το μέγεθος σεισμού για το κάθε ρήγμα log R 2 h 2 η υποκεντρική απόσταση για το κάθε ρήγμα F τα ρήγματα είναι κανονικά. Επομένως, F=0 S εξετάστηκε βράχος. Επομένως, S=0 Με άλλα λόγια, επιδιώχθηκε να γίνει κατά κάποιον τρόπο τεκμηρίωση της συγκεκριμένης παραμέτρου με βάση μια εμπειρική σχέση εκτίμησης της εδαφικής κίνησης, η οποία έχει εξαχθεί από δεδομένα του ελλαδικού χώρου. Η επίδραση της τιμής της συγκεκριμένης παραμέτρου προέκυψε ότι δεν ήταν σημαντική και σε καμία περίπτωση δεν οδηγούσε σε αξιοσημείωτη υποεκτίμηση των συνθετικών εδαφικών κινήσεων. 56

82 Κεφάλαιο 3: Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών 3.1 Δίκτυο επιταχυνσιογράφων βράχου Ακρόπολης Το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΓΙΕΑΑ) και η Υπηρεσία Συντήρησης Μνημείων Ακρόπολης (ΥΣΜΑ), ανέπτυξαν από το 2007 συνεργασία, με σκοπό κατ αρχάς την εγκατάσταση ενός επιταχυνσιογράφου ελεύθερου πεδίου επί του λόφου της Ακρόπολης και, ακολούθως, την ανάπτυξη μιας διάταξης επιταχυνσιογράφων, με σκοπό την καταγραφή της ισχυρής σεισμικής δόνησης, τη μελέτη της, έτσι όπως διαμορφώνεται από τους διαφορετικούς τοπικούς παράγοντες, και περαιτέρω την επίδρασή της επί των μνημείων. Σήμερα στον βράχο της Ακρόπολης είναι τοποθετημένο ένα δίκτυο 10 επιταχυνσιογράφων (Εικόνες 3.1, 3.2) με τα χαρακτηριστικά τους να αναγράφονται στον Πίνακα 3.1. Εικόνα 3.1: Δίκτυο επιταχυνσιογράφων βράχου Ακρόπολης 57

83 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 3.2: Ο εξοπλισμός στις θέσεις εγκατάστασης (αριστερά) και παράδειγμα της τελικής εικόνας μιας θέσης εγκατάστασης, με το προστατευτικό κουτί να καλύπτει ολόκληρο τον εξοπλισμό (δεξιά) Πίνακας 3.1: Χαρακτηριστικά επιταχυνσιογράφων του βράχου της Ακρόπολης σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών ( Σταθμός Γεωγραφικό πλάτος Γεωγραφικό μήκος ACRA o N o E 154 m Υψόμετρο Θέση Γεωλογία Αρχαιολογικός χώρος Κρητιδικός ασβεστόλιθος ACRB o N o E 156 m Παρθενώνας Ασβεστόλιθος ACRC o N o E 174 m Παρθενώναςμαρμάρινος κίονας - ACRD o N o E 147 m Νότιο τείχοςκορυφή Ανθρωπογενείς αποθέσεις ACRE o N o E 155 m Ανατολικό τείχος Ασβεστόλιθος ACRF o N o E 126 m Βόρειο τείχος Ασβεστόλιθος ACRG o N o E 114 m Αρχαιολογικός χώρος Αθηναϊκός σχιστόλιθος ACRH o N o E 134 m Προπύλαια-βάση Ασβεστόλιθος ACRI o N o E 156 m Παρθενώνας-νότια κιονοστοιχία-βάση Ασβεστόλιθος ACRJ o N o E 130 m Νότιο τείχος-βάση Ασβεστόλιθος 58

84 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών 3.2 Επιλεγμένοι Σεισμοί Για τη μελέτη των καταγραφών του δικτύου της Ακρόπολης αποφασίστηκε η επιλογή δύο σεισμών, οι οποίοι αναμένεται θεωρητικά να προκάλεσαν σημαντικά διαφορετικό εδαφικό κραδασμό στη θέση ενδιαφέροντος, ενός μακρινού και ενός στην εγγύτητα του μνημείου. Σκοπός της μελέτης των επιταχυνσιογραμμάτων και των φασμάτων τους είναι να εξεταστεί η σεισμική απόκριση του βράχου της Ακρόπολης και να διερευνηθεί πιθανή διαφοροποίηση του κραδασμού μεταξύ των θέσεων του δικτύου είτε λόγω της ύπαρξης των μνημείων, είτε λόγω άλλων παραγόντων όπως π.χ. η μορφολογία του βράχου (επίδραση της τοπογραφίας). Ο ισχυρότερος σεισμός που έχει καταγραφεί από το δίκτυο της Ακρόπολης, και τα δεδομένα του οποίου εξετάστηκαν στην παρούσα εργασία, παρατηρήθηκε, σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών, την 24 η Μαΐου 2014, 21 km Ν-ΝΔ της Σαμοθράκης και το μέγεθος του ήταν Μ6.8 (Εικόνα 3.3).Τα κύρια χαρακτηριστικά του παρουσιάζονται στο πίνακα που ακολουθεί (Πίνακας 3.2). Πίνακας 3.2: Χαρακτηριστικά σεισμού Σαμοθράκης σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών ( Σεισμός Σαμοθράκης, 24/05/14 M 6.8 Εστιακό βάθος 28,3 km Γεωγραφικό μήκος Γεωγραφικό πλάτος

85 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 3.3: Χάρτης επικέντρου του σεισμού της Σαμοθράκης (Μ6.8, 24/05/14) σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών Ο κοντινός σεισμός που επιλέχθηκε προς μελέτη των καταγραφών του, παρατηρήθηκε την 5 η Δεκεμβρίου 2014, 16 km βορειοδυτικά της Αθήνας με μέγεθος Μ2.4 (Εικόνα 3.4). Οι βασικές παράμετροί του δίνονται στον Πίνακα 3.3. Πίνακας 3.3: Χαρακτηριστικά του κοντινού ως προς το βράχο της Ακρόπολης σεισμού που εξετάστηκε, σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών Σεισμός στην περιοχή της Αθήνας, 05/12/14 M 2.4 Εστιακό βάθος 18,4 km Γεωγραφικό μήκος Γεωγραφικό πλάτος

86 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 3.4: Χάρτης επικέντρου του κοντινού ως προς την Ακρόπολη σεισμού που εξετάστηκε (Μ2.4, 05/12/14), σύμφωνα με το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών Οι καταγραφές των δύο παραπάνω σεισμών μελετήθηκαν και για τους 10 επιταχυνσιογράφους του βράχου της Ακρόπολης με το πρόγραμμα SeismoSignal (Seismosoft, 2013) και τα αποτελέσματά τους παρουσιάζονται στην επόμενη ενότητα. Για χάριν συντομίας, ο πρώτος, μακρινός σεισμός από εδώ και στο εξής θα αναφέρεται ως Μ6.8 και ο δεύτερος, κοντινός ως Μ Αποτελέσματα καταγραφών για το βράχο της Ακρόπολης Στην παρούσα ενότητα παρουσιάζονται και σχολιάζονται ορισμένα από τα γραφήματα που παράχθηκαν στο πλαίσιο της συγκριτικής μελέτης των καταγραφών των δύο σεισμών στους σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης. Το σύνολο των γραφημάτων παρατίθεται στο Παράρτημα A που συνοδεύει την παρούσα εργασία. Στις Εικόνες παρουσιάζονται διαδοχικά οι χρονικές ιστορίες της επιτάχυνσης, τα φάσματα πλάτους Fourier και τα φάσματα απόκρισης της καταγραφής του σεισμού Μ6.8 σε τρεις συνιστώσες της εδαφικής κίνησης (E-W, N- S, Z) στο σταθμό ACRA. Ο σταθμός αυτός είναι εγκατεστημένος σε κεντρικό σημείο 61

87 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών του αρχαιολογικού χώρου, στο ελεύθερο πεδίο (Εικόνα 3.1). Οι αντίστοιχες καταγραφές και φάσματα του σεισμού Μ2.4 στο σταθμό ACRA παρουσιάζονται στις Εικόνες Εικόνα 3.5: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ6.8. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Σύμφωνα με τα γραφήματα της Εικόνας 3.5, η σεισμική κίνηση που προκάλεσε ο Μ6.8 στη θέση του σταθμού ACRA υπερβαίνει κατά πολύ τα 50 sec. H μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) για την οριζόντια συνιστώσα Ανατολής-Δύσης (E-W) είναι 0,0066 m/sec 2, για την οριζόντια συνιστώσα Βορρά-Νότου (N-S) 0,0090 m/sec 2 και για την κατακόρυφη συνιστώσα (Ζ) 0,0087 m/sec 2. Το φασματικό περιεχόμενο των καταγραφών των τριών συνιστωσών δεν παρουσιάζει σημαντική διαφοροποίηση (Εικόνα 3.6). 62

88 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 3.6: Φάσματα Fourier για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ6.8 Συνιστώσα PGA (m/sec 2 ) E-W 0,0066 N-S 0,090 Z 0,087 Εικόνα 3.7: Φάσματα απόκρισης κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ6.8 Από την παρατήρηση της Εικόνας 3.7 συμπεραίνουμε ότι τα φάσματα απόκρισης της καταγραφής του σεισμού Μ6.8 στο σταθμό ACRA εμφανίζουν για την οριζόντια συνιστώσα Ε-W τρείς κορυφές σε περιόδους 0,48 sec (0,027 m/sec2), 0,58 sec (0,028 m/sec2) και 0,68 sec (0,029 m/sec2) και για τη N-S δύο έντονες κορυφές σε 63

89 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών περιόδους, 0,48 sec και 0,84 sec (0,041 m/sec2). Για την κατακόρυφη συνιστώσα της σεισμικής διέγερσης, η μέγιστη φασματική επιτάχυνση εμφανίζεται για περίοδο 0,58 sec και λαμβάνει την τιμή 0,038 m/sec2. Εικόνα 3.8: Επιταχυνσιογραφήματα για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ2.4.. Πάνω αριστερά: Συνιστώσα E-W, Πάνω δεξιά: Συνιστώσα N-S, Κάτω: Συνιστώσα Z Σε αντίθεση με τις καταγραφές του Μ6.8, οι καταγραφές της επιτάχυνσης του Μ2.4 στον ίδιο σταθμό (ACRA) εμφανίζουν πολύ απλούστερη μορφή, σύντομη διάρκεια (~20 sec), ενώ η PGA για την οριζόντια συνιστώσα E-W είναι 0,0031 m/sec 2, για την οριζόντια συνιστώσα N-S 0,0009 m/sec 2 και για την κατακόρυφη συνιστώσα (Ζ) 0,00094 m/sec 2. Ωστόσο, από τη συγκριτική παρουσίαση των φασμάτων πλάτους Fourier των τριών συνιστωσών (Εικόνα 3.9) προκύπτει αξιοσημείωτη διαφοροποίηση του συχνοτικού περιεχομένου της E-W συνιστώσας στο εύρος 1-10 Hz. Η παρατηρούμενη ενίσχυση της E-W συνιστώσας, εφόσον δεν παρατηρείται στις καταγραφές του Μ6.8, είναι πιθανό να οφείλεται στον τρόπο ακτινοβολίας των σεισμικών κυμάτων από την πηγή τους, η οποία βρίσκεται σε μικρή απόσταση από τη θέση του σταθμού. 64

90 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 3.9: Φάσματα Fourier για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ2.4 Συνιστώσα PGA (m/sec 2 ) E-W 0,00310 N-S 0,00090 Z 0,00094 Εικόνα 3.10: Φάσματα απόκρισης κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) για το σταθμό ACRA για την καταγραφή Μ2.4 Όπως προκύπτει από την Εικόνα 3.10, η οριζόντια συνιστώσα Ε-W της σεισμικής διέγερσης καθώς και η κατακόρυφη συνιστώσα Ζ παρουσιάζουν μέγιστες φασματικές επιταχύνσεις σε περιόδους μικρότερες των 0,2 sec ενώ για την οριζόντια συνιστώσα N-S, η μέγιστη φασματική επιτάχυνση εμφανίζεται για 65

91 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών περίοδο ~0,35 sec sec και γενικά το κανονικοποιημένο φάσμα της N-S συνιστώσας εμφανίζεται πολύ πιο ενισχυμένο σε σχέση με τα κανονικοποιημένα φάσματα των άλλων δυο συνιστωσών σε περιόδους μεγαλύτερες των 0,2 sec. Εικόνα 3.11: Φάσματα απόκρισης του σταθμού ACRA κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) και για τις δύο καταγραφές Στην Εικόνα 3.11 γίνεται σύγκριση των φασμάτων των δύο σεισμών, Μ6.8 και Μ2.4, στη θέση του σταθμού ACRA. Όπως αναμένεται, πρωτίστως λόγω του πολύ διαφορετικού μεγέθους των δύο σεισμών, τα φάσματά τους είναι πολύ διαφορετικά με αυτά του σεισμού Μ6.8 να εμφανίζουν πολύ υψηλότερα πλάτη σε ένα μεγάλο εύρος περιόδων, ενώ η ενέργεια του Μ2.4 σχεδόν μηδενίζεται σε περιόδους περίπου >0.7 sec. Στη συνέχεια (Εικόνες ) παρουσιάζονται συγκριτικά τα φάσματα απόκρισης των σταθμών του δικτύου της Ακρόπολης κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) ανά σεισμό και ανά συνιστώσα. Στις εικόνες αυτές δεν περιλαμβάνονται τα φάσματα απόκρισης του σταθμού ACRC καθώς αυτός είναι τοποθετημένος σε μαρμάρινο κίονα του Παρθενώνα και η απόκρισή του αναμένεται να έχει επηρεαστεί από το μνημείο (Πίνακας 3.1). 66

92 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Φάσματα σεισμού Μ6.8 Σταθμός PGA (m/sec 2 ) ACRA 0,0066 ACRB 0,0078 ACRD 0,0065 ACRE 0,0067 ACRF 0,0066 ACRG 0,0061 ACRH 0,0068 ACRI 0,0067 ACRJ 0,0060 Εικόνα 3.12: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ6.8 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την οριζόντια συνιστώσα E-W Από τη συγκριτική παρατήρηση των φασμάτων της Εικόνας 3.12, τα οποία αντιστοιχούν στη συνιστώσα E-W, προκύπτει ότι τα φάσματα που παρουσιάζουν αξιοσημείωτη διαφοροποίηση είναι αυτό του σταθμού ACRB στο διάστημα 0,4 0,6 sec και του ACRG σε μεγάλες περιόδους (1,2-1,6 sec). Η διαφοροποίηση του ACRB ίσως οφείλεται στο γεγονός ότι ο συγκεκριμένος σταθμός είναι εγκατεστημένος δίπλα ακριβώς στη βάση κίονα του Παρθενώνα. Από τη μελέτη των επιταχυνσιογραμμάτων του σεισμού Μ6.8 (Παράρτημα Α) στην E-W συνιστώσα προκύπτει ότι οι μέγιστες εδαφικές επιταχύνσεις (PGA) έχουν μέσο 67

93 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών όρο περίπου στα 0,0065 m/sec 2 Ακρόπολης. και για τους εννιά σταθμούς του δικτύου της Σταθμός PGA (m/sec 2 ) ACRA 0,0090 ACRB 0,0071 ACRD 0,0088 ACRE 0,0091 ACRF 0,0075 ACRG 0,0077 ACRH 0,0078 ACRI 0,0087 ACRJ 0,0088 Εικόνα 3.13: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ6.8 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την οριζόντια συνιστώσα N-S Για την οριζόντια συνιστώσα N-S, παρατηρείται διαφοροποίηση της απόκρισης στους σταθμούς ACRB, ACRG και ACRH (Εικόνα 3.1) σε σχέση με τους υπόλοιπους. Για τους σταθμούς ACRB και ACRH, η διαφοροποίηση αυτή μπορεί να οφείλεται στην ύπαρξη των μνημείων του Παρθενώνα και των Προπυλαίων καθώς ο ACRB είναι τοποθετημένος σε ασβεστόλιθο στη βάση ενός κίονα του Παρθενώνα και ο ACRH σε ασβεστόλιθο στη βάση των Προπυλαίων (Πίνακας 3.1). Όσον αφορά τους σταθμούς ACRG και ACRF η διαφοροποίηση στην απόκρισή τους πιθανόν να υποδεικνύει την έγερση τοπογραφικών φαινομένων στην κορυφή του λόφου καθώς 68

94 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών οι δυο αυτοί σταθμοί είναι οι μόνοι που έχουν εγκατασταθεί κοντά στη βάση του λόφου της Ακρόπολης. Σταθμός PGA (m/sec 2 ) ACRA 0,0087 ACRB 0,0092 ACRD 0,0089 ACRE 0,0090 ACRF 0,010 ACRG 0,0081 ACRH 0,0092 ACRI 0,0091 ACRJ 0,0085 Εικόνα 3.14: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ6.8 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την κατακόρυφη συνιστώσα Z Από τη σύγκριση των φασμάτων απόκρισης της κατακόρυφης συνιστώσας (Ζ) στις θέσεις των 9 σταθμών (Εικόνα 3.14), παρατηρείται ότι ο βράχος παρουσιάζει περίπου την ίδια απόκριση σε όλες τις ενοργανωμένες θέσεις. Όλα τα φάσματα απόκρισης εμφανίζουν τρεις κορυφές, περίπου στα 0,5, 0,6 και 0,8 sec. Παρόμοιες είναι και οι τιμές της PGA στις θέσεις των εννέα σταθμών, οι οποίες κυμαίνονται από 0,0081 m/sec 2 έως 0,01 m/sec 2. 69

95 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Φάσματα σεισμού Μ2.4 Σταθμός PGA (m/sec 2 ) ACRA 0,0031 ACRB 0,0024 ACRD 0,0082 ACRE 0,0041 ACRF 0,0083 ACRG 0,015 ACRH 0,0040 ACRI 0,0041 ACRJ 0,0021 Εικόνα 3.15: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ2.4 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την οριζόντια συνιστώσα E-W Από το σύνολο των επιταχυνσιογραμμάτων του συγκεκριμένου σεισμού, τα οποία παρατίθενται στο Παράρτημα Α, η χαμηλότερη PGA καταγράφηκε στη βάση του νότιου τείχους (σταθμός ACRJ, 0,0021 m/sec 2 ) ενώ η μέγιστη στη δυτική άκρη του αρχαιολογικού χώρου (σταθμός ACRG, 0,015 m/sec 2 ). Τα φάσματα απόκρισης των καταγραφών του σεισμού Μ2.4 στις θέσεις των εννέα σταθμών του δικτύου της Ακρόπολης παρουσιάζονται για τις τρεις συνιστώσες καταγραφής της εδαφικής κίνησης στις Εικόνες Σε ότι αφορά την E-W συνιστώσα, για το σταθμό ACRD (κορυφή νοτίου τείχους) το φάσμα απόκρισης εμφανίζει αρκετά μεγαλύτερη φασματική απόκριση από τους υπόλοιπους 70

96 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών σταθμούς. Η ενίσχυση της εδαφικής κίνησης στη θέση ACRD έχει παρατηρηθεί και σε περιπτώσεις άλλων σεισμών (Kalogeras and Egglezos, 2013) και πιθανότατα στην επίδραση των τοπικών εδαφικών συνθηκών καθώς ο συγκεκριμένος σταθμός είναι ο μόνος που έχει εγκατασταθεί σε ανθρωπογενείς αποθέσεις. Σταθμός PGA (m/sec 2 ) ACRA 0,0009 ACRB 0,0017 ACRD 0,0090 ACRE 0,0012 ACRF 0,0110 ACRG 0,015 ACRH 0,0040 ACRI 0,0035 ACRJ 0,0011 Εικόνα 3.16: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ2.4 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την οριζόντια συνιστώσα N-S Για την οριζόντια συνιστώσα N-S (Εικόνα 3.16) οι σταθμοί ACRA, ACRE και ACRJ δίνουν υψηλές φασματικές επιταχύνσεις σε περιόδους από 0,3 έως 0,8 sec. Η διαφοροποίηση στην απόκριση των σταθμών ACRE και ACRJ ενδεχομένως να οφείλεται στην απόκριση των τειχών αφού ο ACRE βρίσκεται στη βάση του ανατολικού και ο ACRJ στη βάση του νότιου τείχους. 71

97 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Όσον αφορά τις μέγιστες εδαφικές επιταχύνσεις (PGA), η μέγιστη τιμή παρατηρείται για το σταθμό ACRF (0,011 m/sec 2 ) ενώ η χαμηλότερη για το σταθμό ACRJ (0,0011 m/sec 2 ) Σταθμός PGA (m/sec 2 ) ACRA 0,00094 ACRB 0,0013 ACRD 0,0095 ACRE 0,0014 ACRF 0,0042 ACRG 0,0070 ACRH 0,0045 ACRI 0,0050 ACRJ 0,0019 Εικόνα 3.17: Φάσματα απόκρισης του σεισμού Μ2.4 κανονικοποιημένα ως προς τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) στους 9 σταθμούς του δικτύου της Ακρόπολης για την κατακόρυφη συνιστώσα Z Στην Εικόνα 3.17 παρατηρείται ότι για την κατακόρυφη συνιστώσα (Ζ) της σεισμικής κίνησης οι φασματικές επιταχύνσεις για όλους τους σταθμούς λαμβάνουν τις μέγιστες τους τιμές σε διάστημα 0,04 sec έως 0,12 sec. Η μεγαλύτερη φασματική επιτάχυνση εμφανίζεται για τον σταθμό ACRD ο οποίος είναι τοποθετημένος σε ανθρωπογενείς αποθέσεις στην κορυφή του νοτίου τείχους (Εικόνα 3.1 και Πίνακας 3.1) 72

98 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Σε ότι αφορά τις τιμές της PGA στην κατακόρυφη συνιστώσα (Παράρτημα Α), η χαμηλότερη τιμή καταγράφηκε στην ανατολική άκρη του αρχαιολογικού χώρου (σταθμός ACRA, 0,00094 m/sec 2 ) ενώ η μέγιστη στη δυτική άκρη του αρχαιολογικού χώρου (σταθμός ACRD, 0,0095 m/sec 2 ). Στις Εικόνες 3.18 και 3.19 παρουσιάζονται οι φασματικοί λόγοι, των εννέα σταθμών, της οριζόντιας συνιστώσας E-W και N-S αντίστοιχα προς την κατακόρυφη συνιστώσα Z (HVSR) και για του δύο σεισμούς (Μ6.8 και Μ2.4). Ο φασματικός λόγος της οριζόντιας προς την κατακόρυφη συνιστώσα είναι μία πειραματική μέθοδος υπολογισμού της σεισμικής απόκρισης και της επιρροής των τοπικών εδαφικών συνθηκών. Εικόνα 3.18: Φασματικός λόγος οριζόντιας συνιστώσας E-W προς την κατακόρυφη συνιστώσα Ζ και για τους δύο σεισμούς 73

99 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 3.19: Φασματικός λόγος οριζόντιας συνιστώσας N-S προς την κατακόρυφη συνιστώσα Ζ και για τους δύο σεισμούς Από την παρατήρηση των δύο εικόνων (Εικόνα 3.18 και Εικόνα 3.19) προκύπτει ότι οι φασματικοί λόγοι H/V που προέκυψαν με βάση τα δεδομένα του σεισμού Μ6.8 υποδεικνύουν σημαντική ενίσχυση της οριζόντιας εδαφικής κίνησης ως προς την κατακόρυφη, ιδιαίτερα στην E-W συνιστώσα και σε συχνότητες 0,8-5 Hz. Ωστόσο, οι φασματικοί λόγοι που προέκυψαν από την ανάλυση του σεισμού M2.4 έδωσαν πρακτικά μηδενικές ενισχύσεις. Κατά συνέπεια, δεν μπορούμε να εξάγουμε ασφαλή συμπεράσματα ως προς το συγκεκριμένο θέμα και απαιτείται η ανάλυση μεγαλύτερου αριθμού σεισμών. Συμπερασματικά, από τη σύγκριση των επιταχυνσιογραμμάτων και φασμάτων των εννέα σταθμών του δικτύου της Ακρόπολης από τους δυο σεισμούς που μελετήθηκαν προκύπτουν τα ακόλουθα: Για το σεισμό της Σαμοθράκης (Μ6.8, 24/05/14) παρατηρείται διαφοροποίηση της εδαφικής κίνησης για την οριζόντια συνιστώσα N-S πιθανότατα λόγω τοπογραφικών φαινομένων. Οι σταθμοί που βρίσκονται στη βάση του βράχου της Ακρόπολης (ACRG, ACRF: Εικόνα 3.20) παρουσιάζουν διαφορετική απόκριση από τους σταθμούς που βρίσκονται 74

100 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών επάνω στο βράχο (π.χ. σταθμός ACRE: Εικόνα 3.20). Από την Εικόνα 3.13 παρατηρείται ότι οι καταγραφές στους σταθμούς ACRG και ACRF για την οριζόντια συνιστώσα Ν-S του σεισμού Μ6.8 παρουσιάζουν μικρές φασματικές τιμές επιτάχυνσης. Εικόνα 3.20: Απλουστευμένο μοντέλο (τομή) της γεωλογίας της Ακρόπολης (N-S) το οποίο χρησιμοποιήθηκε από τους Kalogeras and Egglezos (2013) σε δυναμικές αναλύσεις Για το σεισμό της Σαμοθράκης (Μ6.8, 24/05/14) παρατηρείται ότι για την οριζόντιες συνιστώσες της σεισμικής κίνησης (E-W και N-S, Εικόνες 3.12, 3.13), η καταγραφή στη βάση του Παρθενώνα (σταθμός ACRB: Εικόνα 3.1) παρουσιάζει διαφοροποίηση από τις καταγραφές των υπολοίπων σταθμών. Για το σεισμό στην περιοχή της Αθήνας (Μ2.4, 05/12/14), παρατηρείται διαφοροποίηση της απόκρισης του σταθμού ACRD ο οποίος βρίσκεται στην κορυφή του νοτίου τείχους και εναπόκειται σε ανθρωπογενείς αποθέσεις (Εικόνα 3.1 και Πίνακας 3.1) συγκριτικά με την απόκριση του σταθμού ACRJ (βάση νοτίου τείχους-ασβεστόλιθος: Πίνακας 3.1). Η διαφοροποίηση στην απόκριση (Εικόνες ) μπορεί να οφείλεται είτε στις τοπικές εδαφικές συνθήκες αφού ο σταθμός ACRD βρίσκεται σε ανθρωπογενείς αποθέσεις ενώ ο ACRJ σε ασβεστόλιθο είτε στην ίδια την απόκριση του νότιου τείχους. Η διαφοροποίηση στην απόκριση των σταθμών ACRE και ACRJ για την οριζόντια συνιστώσα Ν-S του σεισμού στην περιοχή της Αθήνας, Μ2.4, ενδεχομένως να οφείλεται στην απόκριση των τειχών αφού ο σταθμός ACRE 75

101 Κεφάλαιο 3 Ανάλυση Καταγραφών για το Βράχο της Ακρόπολης των Αθηνών είναι τοποθετημένος στη βάση του ανατολικού τείχους και ο σταθμός ACRJ στη βάση του νότιου. Τα συμπεράσματα που αναφέρθηκαν παραπάνω αποτελούν μία πρώτη εκτίμηση της σεισμικής απόκρισης του βράχου της Ακρόπολης, η οποία βασίζεται σε δύο μόνο σεισμούς (Ενότητα 3.2) που δίνουν διαφορετικά αποτελέσματα μεταξύ τους. Είναι προφανές ότι για το σαφή προσδιορισμό των αιτίων που προκαλούν διαφοροποίηση στην απόκριση του βράχου της Ακρόπολης απαιτείται περαιτέρω διερεύνηση με αρκετά μεγαλύτερο αριθμό καταγραφών. 76

102 Κεφάλαιο 4: Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών 4.1 Προπύλαια της Ακρόπολης των Αθηνών Τα Προπύλαια των Αθηνών άρχισαν να κατασκευάζονται το 437 π.χ. με αρχιτέκτονα το Μνησικλή. Όμως, το 432 π.χ. οι εργασίες για την κατασκευή τους σταμάτησαν, και δεν ξανάρχισαν ποτέ, με αποτέλεσμα ο αρχικός σχεδιασμός τους να μη ολοκληρωθεί ποτέ. Αν και ημιτελή, τα Προπύλαια αποτέλεσαν αντικείμενο θαυμασμού τόσο κατά την αρχαιότητα όσο και κατά το Μεσαίωνα και τους νεότερους χρόνους (Τ. Τανούλα, Μ. Ιωαννίδου, Α. Μωραϊτου, 1994). Τα Προπύλαια του Μνησικλή, στη μορφή που πρόλαβαν να πάρουν, αποτελούνται από τρία μέρη: το κεντρικό κτίριο των Προπυλαίων, τη βορειοδυτική πτέρυγα και τη νοτιοδυτική πτέρυγα. Εικόνα 4.1: Κάτοψη Προπυλαίων του βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών 77

103 Κεφάλαιο 4 Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Κεντρικό κτίριο Προπυλαίων Το κεντρικό κτίριο είναι ένα επίμηκες ορθογωνικό κτίσμα το οποίο αποτελούσε την είσοδο στην Ακρόπολη (Εικόνα 4.2). Ο προσανατολισμός του είναι παράλληλος με αυτόν του Παρθενώνα, δηλαδή με κατεύθυνση από τα ανατολικά προς τα δυτικά. Οι κύριες όψεις του κεντρικού κτιρίου βρίσκονται στις στενές πλευρές του, προς τα ανατολικά και δυτικά, και αποτελούνται από δύο όμοια εξάστυλα προστώα δωρικού ρυθμού με αέτωμα. Το μεσαίο μετακιόνιο είναι μεγαλύτερο από τα υπόλοιπα με σκοπό να αφήνει αρκετό άνοιγμα για τη διαμόρφωση ενός κεκλιμένου δαπέδου που επέτρεπε την ανάβαση των ζώων της ιερής πομπής των Παναθηναίων. Οι κίονες και η ανωδομή έχουν το ίδιο σύστημα αποκλίσεων, μειώσεων και καμπυλώσεων, το οποίο πρώτα χρησιμοποιήθηκε και τελειοποιήθηκε στον Παρθενώνα. Όσον αφορά τους στυλοβάτες, αυτοί είναι οριζόντιοι, εξαιτίας της κεντρικής διάβασης που διέκοπτε το στυλοβάτη στη μέση. Εικόνα 4.2: Το κεντρικό κτίριο των Προπυλαίων Το δυτικό μέρος του κεντρικού κτιρίου ήταν περίπου τρείς φορές μεγαλύτερο από το ανατολικό. Η οροφή του ανατολικού μέρους υποβασταζόταν από τρία ζεύγη ιωνικών κιόνων, διατεταγμένων στις δύο πλευρές του κεκλιμένου δαπέδου που διέσχιζε το κτίριο κατά μήκος του άξονά του, από τα δυτικά προς τα ανατολικά. 78

104 Κεφάλαιο 4 Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Βορειοδυτική πτέρυγα Προπυλαίων Προς τα ανατολικά της συστοιχίας των κιόνων του δυτικού άκρου του βόρειου τοίχου του κεντρικού κτιρίου και πολύ κοντά στο ανατολικό άκρο της, καταλήγει ένας τοίχος με κατεύθυνση από το νότο προς το βορρά. Ο τοίχος αυτός αποτελεί τον κοινό τοίχο της βορειοανατολικής πτέρυγας. Η βορειοανατολική πτέρυγα εφάπτεται στη δυτική πλευρά αυτού του τοίχου και είναι ένα ορθογωνικό οικοδόμημα, που αποτελείται από μία ορθογωνική αίθουσα, γνωστή σήμερα ως Πινακοθήκη. Στη νότια πλευρά της πτέρυγας αυτής υπάρχει μία στοά δωρικού ρυθμού με τρεις κίονες (Εικόνα 4.3). Εικόνα 4.3: Η βορειοδυτική πτέρυγα των Προπυλαίων Η Πινακοθήκη των Προπυλαίων, χρησιμοποιήθηκε μάλλον όχι ως αναπαυτήριο των επισκεπτών της Ακροπόλεως, όπως έχει υποτεθεί, αλλά το πιθανότερο ως χώρος έκθεσης έργων ζωγραφικής, ίσως και για τη στέγαση αναθημάτων. Ο περιηγητής Παυσανίας την ονομάζει ως «οίκημα έχον γραφάς» (ζωγραφικές αναπαραστάσεις), χωρίς να είναι γνωστό όμως αν επρόκειτο για φορητούς πίνακες ζωγραφικής (ο τοίχος δεν παρουσιάζει οπές) ή για τοιχογραφίες (Εικόνα 4.4). 79

105 Κεφάλαιο 4 Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 4.4: Καταγραφή Παυσανία για τη βορειοδυτική πτέρυγα των Προπυλαίων Νοτιοδυτική πτέρυγα Προπυλαίων Η νοτιοδυτική πτέρυγα (Εικόνα 4.5) αποτελείται μόνο από μία στοά η οποία από τα ανατολικά κλείνεται με έναν τοίχο και από το νότο με έναν άλλο τοίχο που καταλήγει στα δυτικά σε μια δωρική παραστάδα. Η κιονοστοιχία και οι αντίστοιχες παραστάδες είναι συμμετρικές ως προς τον άξονα του κεντρικού κτιρίου με αυτές της βορειοδυτικής πτέρυγας. Σε ότι αφορά τη δυτική παραστάδα, αυτή δεν αντιστοιχεί σε τοίχο αλλά σε έναν πεσσό με μια παρόμοια παραστάδα στη νότια όψη του. Η νοτιοδυτική πτέρυγα είναι μεγαλύτερη σε βάθος από τη βορειοδυτική αλλά μικρότερη σε μήκος. Εικόνα 4.5: Η νοτιοδυτική πτέρυγα των Προπυλαίων από τα ανατολικά (αριστερά) και από τα δυτικά (δεξιά) 80

106 Κεφάλαιο 4 Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών 4.2 Εξεταζόμενος κίονας νοτιοδυτικής πτέρυγας Προπυλαίων Ο εξεταζόμενος κίονας της νοτιοδυτικής πτέρυγας των Προπυλαίων είναι ο δυτικότερος εκ των τριών κιόνων (Εικόνα 4.6). Σύμφωνα με τους William B. Dinsmoor και William B. Dinsmoor Jr.(2004), o κίονας είναι δωρικού ρυθμού (Εικόνα 4.7) και αποτελείται από επτά σπονδύλους. Το ύψος του κίονα, συμπεριλαμβανομένου και του ύψους του κιονόκρανου ανέρχεται στα 5.85 m. Ο κίονας υπέστη σημαντικές φθορές και αλλοιώσεις κατά τη μεσαιωνική περίοδο όπου κατεδαφίστηκε και επανατοποθετήθηκε, χωρίς το κιονόκρανό του, μέσα στο φράγκικο πύργο που οικοδομήθηκε στα Προπύλαια από τους Φράγκους και τους Φλωρεντινούς. Εικόνα 4.6: Εξεταζόμενος κίονας νοτιοδυτικής πτέρυγας Προπυλαίων Οι σπόνδυλοί του, παρά τις αλλοιώσεις, διατηρήθηκαν σε σχετικά καλή κατάσταση και ήταν διαθέσιμοι για μελέτη μετά την κατεδάφιση του μεσαιωνικού πύργου το Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κάθε σπονδύλου, ο κίονας τοποθετήθηκε ξανά στην αρχική του θέση και πήρε τη μορφή που έχει ως σήμερα κατά την αναστήλωση της περιόδου Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι οι σπόνδυλοι τοποθετήθηκαν ο ένας σε συνέχεια του προηγούμενου χωρίς να υπάρχουν κενά μεταξύ τους. Στον Πίνακα 4.1 παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των σπονδύλων του κίονα. 81

107 Κεφάλαιο 4 Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Το κιονόκρανο του κίονα δεν χρησιμοποιήθηκε κατά την κατασκευή του μεσαιωνικού πύργου. Βρέθηκε στον περίβολο του Βραυρώνιου μνημείου χωρίς φθορές και πλήρες. Το ύψος του κιονόκρανου του κίονα ανέρχεται στα m. Εικόνα 4.7: Ανωδομή ναού δωρικού ρυθμού. Πίνακας 4.1: Χαρακτηριστικά σπονδύλων εξεταζόμενου κίονα της νοτιοδυτικής πτέρυγας των Προπυλαίων Σπόνδυλος Ύψος σπονδύλου (m) Διάμετρος βάσης σπονδύλου (m) Στην Εικόνα 4.8 παρουσιάζονται οι κίονες της νοτιοδυτικής πτέρυγας των Προπυλαίων με σημειωμένες τις διαστάσεις των υψών των σπονδύλων και των κιονόκρανων καθώς και ο εξεταζόμενος κίονας σε μεγέθυνση. 82

108 Κεφάλαιο 4 Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Εικόνα 4.8: Εξεταζόμενος κίονας νοτιοδυτικής πτέρυγας Προπυλαίων με αναγραφόμενα τα ύψη των σπονδύλων και του κιονόκρανου 83

109 Κεφάλαιο 4 Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών 4.3 Σεισμική απόκριση σπονδυλωτών κιόνων Οι κίονες των κλασσικών μνημείων αποτελούνται, ως επί το πλείστον, από σπονδύλους οι οποίοι τοποθετούνται ο ένας σε συνέχεια του προηγούμενου χωρίς κάποιο συνδετικό υλικό. Κατά τη διάρκεια ενός ισχυρού σεισμού, η καταπόνηση των κιόνων (φαινόμενο του λικνισμού) είναι έντονη και ανάλογα με το μέγεθος της σεισμικής διέγερσης προκαλείται και ολίσθηση μεταξύ των σπονδύλων. Σε σπάνιες περιπτώσεις, μεταλλικοί σύνδεσμοι τοποθετούνται προκειμένου να ενώσουν τους σπονδύλους μεταξύ τους. Οι σύνδεσμοι αυτοί, όταν υπάρχουν, βοηθούν στη μείωση της ολίσθησης μεταξύ των σπονδύλων αλλά δεν επηρεάζουν τη συνολική απόκριση των κιόνων. Παρά την προφανή αστάθεια των σπονδυλωτών κιόνων, τα κλασσικά μνημεία είναι ανθεκτικά στο σεισμό γεγονός που επιβεβαιώνεται από το ότι έχουν μείνει στη θέση τους κατά το πέρασμα των αιώνων. Παρόλα αυτά, η κατανόηση της σεισμικής απόκρισής τους είναι αρκετά πολύπλοκη λόγω του ότι η συμπεριφορά τους είναι μη-γραμμική και ευαίσθητη ακόμη και σε μικρές αλλαγές των παραμέτρων της διέγερσης. Πρώτος ο Housner το 1963 μελέτησε σε θεωρητικό επίπεδο τη σεισμική απόκριση των κιόνων και μεταγενέστερες μελέτες, συμπεριλαμβανομένων και Ελλήνων επιστημόνων, προσπάθησαν να αναλύσουν το θέμα σε μεγαλύτερο βάθος. Οι Markis and Roussos (1998) παρουσίασαν μία μελέτη βασισμένη σε αυτή του Housner, με τη διόρθωση ότι η ανατροπή του δοκιμίου συμβαίνει στην πραγματικότητα λίγο αργότερα απ ότι δέχεται η μελέτη του Housner. Οι Manos and Dimostenous (1998) πραγματοποίησαν σε σεισμική τράπεζα μία σειρά πειραμάτων σε σχετικά απλά και άκαμπτα δοκίμια προκειμένου να μελετήσουν τη δυναμική και σεισμική συμπεριφορά προσομοιωμάτων αρχαιοελληνικών στύλων που υπόκεινται σε οριζόντιες κινήσεις της βάσης. Μία ακόμη μελέτη που παρουσιάστηκε το 1998 ήταν των Mitsopoulou et al. οι οποίοι εξέτασαν τη δυναμική συμπεριφορά σπονδυλωτών μνημειακών κατασκευών λαμβάνοντας υπόψη τα φαινόμενα τριβής και αποκόλλησης των σπονδύλων μεταξύ τους. 84

110 Κεφάλαιο 4 Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Οι Psycharis et al. (2000), διερεύνησαν την αλλαγή συμπεριφοράς που εμφανίζουν οι σπονδυλωτές κατασκευές όταν εισαχθούν διάφορες ατέλειες στο προσομοίωμα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των διακριτών στοιχείων (Cundall P., 1971). Πειράματα σε σεισμική τράπεζα πραγματοποιήθηκαν από τους Manos et al. (2000), προκειμένου να μελετηθεί η δυναμική και σεισμική συμπεριφορά αρχαιοελληνικών στύλων και κιονοστοιχιών, με ή χωρίς την εισαγωγή καλωδίων τα οποία είχαν χαρακτηριστικά απόσβεσης ενέργειας και χρησιμοποιήθηκαν ως μέσο αντιστήριξης των εν λόγω κατασκευών. Οι Papantonopoulos et al. (2000), παρουσίασαν μία μελέτη σεισμικής απόκρισης σπονδυλωτών αρχαιοελληνικών στύλων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των διακριτών στοιχείων. Τα πειράματά τους έγιναν με την εισαγωγή σεισμικών κινήσεων βάσης στα προσομοιώματα σε σεισμική τράπεζα. Οι Konstantinidis and Makris (2005) διερεύνησαν το επίπεδο του σεισμικού κραδασμού στο οποίο μπορούν να υποβληθούν οι σπονδυλωτές κατασκευές χωρίς να καταρρεύσουν, καθώς και τα πιθανά πλεονεκτήματα ή μειονεκτήματα από τη χρήση δύσκαμπτων μεταλλικών διατμητικών συνδέσμων στη θέση των ξύλινων πόλων κατά τη διαδικασία αναστήλωσης των μνημείων. Οι Αργυρίου και συνεργάτες (2006) δημοσίευσαν μία μελέτη, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, στην οποία εξέταζαν την σεισμική απόκριση των κιόνων καθώς και τα φαινόμενα ολίσθησης και λικνισμού μεταξύ των σπονδύλων Τη σεισμική απόκριση των σπονδυλωτών κιόνων διερεύνησαν και οι Δασίου και συνεργάτες (2008), οι οποίοι εκτέλεσαν μία σειρά πειραμάτων σε δοκίμια μεμονωμένων κιόνων και κιονοστοιχιών σε σεισμική τράπεζα. Οι Psycharis et al. (2013) παρουσίασαν μια μεθοδολογία, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των διακριτών στοιχείων (DEM), για την εκτίμηση του σεισμικού κινδύνου των κιόνων. Στη μελέτη αυτή, η εκτίμηση του σεισμικού κινδύνου έγινε για ένα πολυσπόνδυλο κίονα χρησιμοποιώντας το προσομοίωμα Monte Carlo με συνθετικές σεισμικές διεγέρσεις. 85

111 Κεφάλαιο 4 Εξεταζόμενος Κίονας των Προπυλαίων της Ακρόπολης των Αθηνών Τα βασικά συμπεράσματα ερευνητών όπως αποτυπώνονται στην ελληνική και διεθνή βιβλιογραφία είναι τα εξής: Όπως προαναφέρθηκε, λόγω της πολύπλοκης μη-γραμμικής συμπεριφοράς των σπονδυλωτών κιόνων, η απόκρισή τους είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη σε μικρές αλλαγές τόσο της ίδιας της γεωμετρίας της κατασκευής όσο και των παραμέτρων της διέγερσης. Οι σπονδυλωτοί κίονες δεν έχουν «φυσικές ιδιομορφές» καθώς η απόκρισή τους είναι συνάρτηση κυρίως της σεισμικής διέγερσης στη οποία υπόκεινται. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την ανάλυση των σπονδυλωτών κιόνων σε δύο διαστάσεις είναι μάλλον πιο συντηρητικά από αυτά για τη μελέτη σε τρεις διαστάσεις. Μεγάλες μετακινήσεις των σπονδύλων κατά την εκτός επιπέδου διεύθυνση της σεισμικής διέγερσης μπορεί να προκαλέσει, υπό προϋποθέσεις, η διέγερση εντός επιπέδου. Οι τρεις κύριοι τρόποι απόκρισης των σπονδυλωτών κιόνων είναι: α) Καθαρή ολίσθηση μεταξύ δύο διαδοχικών σπονδύλων, β) Καθαρός λικνισμός, γ) Κατάσταση συζευγμένης ολίσθησης λικνισμού. Η ευστάθεια των κλασσικών μνημείων κατά τη διάρκεια της σεισμικής διέγερσης εξαρτάται από δύο κυρίως παραμέτρους: το μέγεθος της κατασκευής και την περίοδο της σεισμικής κίνησης. Όσον αφορά το μέγεθος της κατασκευής, οι μεγάλοι σε ύψος κίονες είναι πιο ευσταθείς από αυτούς με μικρό ύψος (για κίονες που έχουν τον ίδιο λόγο γεωμετρικών διαστάσεων βάσης ύψους). Όσον αφορά την περίοδο της διέγερσης, οι μεγάλης περιόδου παλμοί επηρεάζουν σημαντικά την απόκριση της κατασκευής και αυξάνουν την πιθανότητα κατάρρευσης σε σχέση με τους παλμούς μικρής περιόδου. Με αυτή τη λογική, σεισμοί κοντινού πεδίου, οι οποίοι περιέχουν μεγάλης περιόδου παλμούς, μπορεί να οδηγήσουν τις σπονδυλωτές κατασκευές σε κατάρρευση. 86

112 Κεφάλαιο 5: Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων 5.1 Αριθμητική προσομοίωση κίονα Ο κίονας των Προπυλαίων προσομοιώθηκε ως τρισδιάστατη σπονδυλωτή κατασκευή στο πρόγραμμα ABAQUS (ABAQUS, 2012), το οποίο χρησιμοποιεί τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Οι σπόνδυλοι και το κιονόκρανο του κίονα προσομοιώθηκαν ως παραμορφώσιμα σώματα σύμφωνα με τις γεωμετρικές διαστάσεις τους. Κάθε σπόνδυλος θεωρήθηκε ως ενιαίο σώμα με τη γεωμετρία της παράπλευρης επιφάνειας του κίονα να απλοποιείται (δε λήφθηκε υπόψη η ραβδωτή παράπλευρη επιφάνεια), καθώς μία πιο λεπτομερής προσομοίωση δε θα επηρέαζε σημαντικά την απόκριση του κίονα. Οι διεπιφάνειες των σπονδύλων προσομοιώθηκαν με κατάλληλα στοιχεία διεπιφάνειας, ώστε να επιτρέπονται φαινόμενα αποκόλλησης, λικνισμού ή ολίσθησης. Η προσομοίωση της τριβής στη διεπιφάνεια έγινε με τη θεώρηση συμπεριφοράς κατά Mohr - Coulomb, σύμφωνα με την οποία οι αναπτυσσόμενες τάσεις τριβής είναι ανάλογες των ασκούμενων ορθών τάσεων στη διεπιφάνεια. Ο συντελεστής τριβής (μ), λήφθηκε ίσος με 0,7, μια τιμή που θεωρείται ευρέως αποδεκτή για τις κατασκευές αυτές. Σημειώνεται, ότι οι παραδοχές του αριθμητικού προσομοιώματος που υιοθετήθηκαν στην παρούσα εργασία, έχουν βαθμονομηθεί με πειραματικά αποτελέσματα για αντίστοιχη περίπτωση κίονα (Καραφαγκά, 2013). Ο στυλοβάτης στον οποίο επικάθεται ο κίονας προσομοιώθηκε ανάλογα και απεικονίζεται στην Εικόνα 5.1. Για τη διακριτοποίηση του κίονα χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία συνεχούς μέσου (brick elements), τα οποία θεωρείται ότι συμπεριφέρονται γραμμικά ελαστικά, μία υπόθεση επαρκώς τεκμηριωμένη από προηγούμενες μελέτες. 87

113 Κεφάλαιο 5 Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων Στον Πίνακα 5.1 παρουσιάζονται οι μηχανικές ιδιότητες του Πεντελικού μαρμάρου, υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένα τα μνημεία και τα γλυπτά του βράχου της Ακρόπολης των Αθηνών. Το μέτρο ελαστικότητας καθώς και ο λόγος Poisson του Πεντελικού μαρμάρου λήφθηκαν βάσει διάλεξης της Ε. Αγγελακοπούλου, Δρ. Χημικού Μηχανικού και Προϊσταμένης Τεχνικού γραφείου Συντήρησης της Επιφάνειας των μνημείων της Ακρόπολης (Επεμβάσεις συντήρησης της επιφάνειας στα μνημεία της Ακρόπολης - Ερευνητικά θέματα συντήρησης, 2015, Υπηρεσία Συντήρησης Μνημείων Ακρόπολης). Όσον αφορά την πυκνότητα λήφθηκε ίση με 2,7 t/m 3 (Ηλεκτρονικό Μουσείο Πολιτικού Μηχανικού, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης-Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Πίνακας 5.1: Μηχανικές ιδιότητες Πεντελικού μάρμαρου Μέτρο Ελαστικότητας Λόγος Poisson Πυκνότητα GPa 0,33 2,70 t/m 3 Εικόνα 5.1: Αριθμητικό προσομοίωμα κίονα (ABAQUS) 88

114 Κεφάλαιο 5 Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων 5.2 Σεισμικά σενάρια Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η απόκριση των σπονδυλωτών κατασκευών υπό σεισμική διέγερση είναι ένα φαινόμενο έντονα μη γραμμικό. Οι βασικές παράμετροι ευστάθειας τους είναι το συχνοτικό περιεχόμενο της εδαφικής κίνησης καθώς και η γεωμετρία της κατασκευής. Έχει παρατηρηθεί ότι παλμοί μεγάλης περιόδου και μικρότεροι σε ύψος κίονες (μεταξύ αυτών που έχουν τον ίδιο λόγο γεωμετρικών διαστάσεων βάσης-ύψους), αυξάνουν τις πιθανότητες για κατάρρευση. Παράλληλα, η ένταση της σεισμικής κίνησης σε συνδυασμό με το συντελεστή τριβής στις διεπιφάνειες των σπονδύλων, επηρεάζουν τη δυναμική απόκριση του συστήματος (Argyriou et al., 2007) καθώς ενεργοποιούν διαφορετικούς μηχανισμούς σχετικής κίνησης μεταξύ των σπονδύλων (ολίσθηση, λικνισμός, συζευγμένη ολίσθηση λικνισμός). Στην παρούσα διπλωματική εργασία, επελέγησαν διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις (χρονοϊστορίες επιταχύνσεων πραγματικών καταγραφών σε συνθήκες βράχου), οι οποίες παρουσιάζουν ποικιλία συχνοτικού περιεχομένου. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκε η χρονοϊστορία από το σενάριο της Φυλής το οποίο προέκυψε από την αιτιοκρατική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας του βράχου της Ακρόπολης (Υποενότητα 2.2.3) καθώς και τρεις παλμοί Ricker προκειμένου να προσεγγιστούν οι τύποι των σεισμικών διεγέρσεων που ενδέχεται να εμφανιστούν στην εγγύτητα του βράχου της Ακρόπολης. Οι χρονοϊστορίες των καταγραφών ανήχθησαν σε διάφορα επίπεδα μέγιστης επιτάχυνσης (0.1g έως 1.0g) ώστε να εξεταστεί η επιρροή της έντασης της σεισμικής διέγερσης στην απόκριση. Όσον αφορά τη διεύθυνση της φόρτισης, εξετάστηκαν διάφορα σενάρια, όπως αυτό της μονοαξονικής και διαξονικής επιπόνησης ενώ αναλύθηκαν και περιπτώσεις όπου λήφθηκε υπόψη και η κατακόρυφη συνιστώσα της διέγερσης. Η κατακόρυφη φόρτιση θεωρήθηκε απλοποιητικά ίση με το 70% της αντίστοιχης οριζόντιας, ενώ για τις περιπτώσεις διαξονικής επιπόνησης, θεωρήθηκε επί το δυσμενέστερο, ότι οι δύο οριζόντιες συνιστώσες της φόρτισης είναι ίδιες, γεγονός το οποίο σπανίως 89

115 Κεφάλαιο 5 Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων συμβαίνει. Σε κάθε περίπτωση η σεισμική διέγερση επιβλήθηκε στη βάση του στυλοβάτη (βράχος) με τη μορφή καταναγκασμού επιτάχυνσης. Η ανάλυση έγινε σε δύο βήματα. Στο πρώτο εισήχθηκε η βαρύτητα και ενεργοποιήθηκαν οι διεπιφάνειες μεταξύ των σπονδύλων, ενώ στο επόμενο βήμα εισήχθηκε η σεισμική διέγερση ως καταναγκασμός στη βάση του στυλοβάτη. Πιθανά φαινόμενα 2 ας τάξης λαμβάνονται υπόψη. Στον Πίνακα 5.2 παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά των σεισμικών διεγέρσεων που επιλέχθηκαν και στην Εικόνα 5.2 οι χρονοϊστορίες τους. Οι χρονοϊστορίες υπέστησαν επεξεργασία πριν τη χρήση τους (επιλογή παραθύρου ισχυρής κίνησης, φιλτράρισμα κλπ) κάνοντας χρήση του λογισμού SeismoSignal (Seismosoft, 2013). Πίνακας 5.2: Σεισμικές διεγέρσεις Όνομα Χώρα Έτος Μέγεθος Επικεντρική (Μw) απόσταση (km) PGA (g) Αίγιο Ελλάδα Άνω Λιόσια, Αθήνα Ελλάδα Erzincan Τουρκία , Καλαμάτα Ελλάδα Κεφαλονιά Ελλάδα , Κοζάνη Ελλάδα Λευκάδα Ελλάδα Φυλή, Αιτιοκρατική Ελλάδα Αθήνα ανάλυση Παλμός Ricker (3,3 Hz) Παλμός Ricker (2,2 Hz) Παλμός Ricker (1,0 Hz)

116 Κεφάλαιο 5 Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων Εικόνα 5.2: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης των σεισμικών διεγέρσεων Στην Εικόνα 5.3 γίνεται σύγκριση των ελαστικών φασμάτων των σεισμικών διεγέρσεων που επελέγησαν για απόσβεση 5% με τα προτεινόμενα ελαστικά φάσματα του EC8, των Pitilakis et al (2012b) για κατηγορία εδάφους Α καθώς και του ερευνητικού προγράμματος SHARE. 91

117 Κεφάλαιο 5 Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων Εικόνα 5.3: Σύγκριση των ελαστικών φασμάτων των διεγέρσεων με τα προτεινόμενα ελαστικά φάσματα EC8, Pitilakis et al (2012b) και SHARE για έδαφος τύπου Α Πίνακας 5.3: Περιπτώσεις που εξετάστηκαν: Σεισμικές διεγέρσεις, διεύθυνση φόρτισης Α/Α Σεισμική Διέγερση Διεύθυνση Φόρτισης* Μέγιστη Επιτάχυνση Διέγερσης PGA (g) Κατάρρευση κίονα 1 Aegion x 0.47g Όχι 2 Aegion x 0.1g Όχι 3 Aegion x 0.2g Όχι 4 Aegion x 0.3g Όχι 5 Aegion x 0.4g Όχι 6 Aegion x 0.5g Όχι 7 Aegion x 0.6g Όχι 8 Aegion x 0.7g Όχι 9 Aegion x 0.8g Όχι 10 Aegion x 0.9g Όχι 11 Aegion x 1.0g Όχι 12 AnoLiosia x 0.12g Όχι 13 AnoLiosia x 0.1g Όχι 14 AnoLiosia x 0.2g Όχι 15 AnoLiosia x 0.3g Όχι 16 AnoLiosia x 0.4g Όχι 17 AnoLiosia x 0.5g Όχι 18 AnoLiosia x 0.6g Όχι 19 AnoLiosia x 0.7g Όχι 20 AnoLiosia x 0.8g Όχι 21 AnoLiosia x 0.9g Όχι 92

118 Κεφάλαιο 5 Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων 22 AnoLiosia x 1.0g Όχι 23 Erzincan x 0.52g Ναι 24 Erzincan x 0.1g Όχι 25 Erzincan x 0.2g Όχι 26 Erzincan x 0.3g Όχι 27 Erzincan x 0.4g Ναι 28 Erzincan x 0.5g Ναι 29 Erzincan x 0.6g Ναι 30 Erzincan x 0.7g Ναι 30 Erzincan x 0.8g Ναι 32 Erzincan x 0.9g Ναι 33 Erzincan x 1.0g Ναι 34 Fili x 0.13g Όχι 35 Fili x 0.1g Όχι 36 Fili x 0.2g Όχι 37 Fili x 0.3g Όχι 38 Fili x 0.4g Όχι 39 Fili x 0.5g Όχι 40 Fili x 0.6g Όχι 41 Fili x 0.7g Όχι 42 Fili x 0.8g Όχι 43 Fili x 0.9g Όχι 44 Fili x 1.0g Όχι 45 Kalamata x 0.23g Όχι 46 Kalamata x 0.1g Όχι 47 Kalamata x 0.2g Όχι 48 Kalamata x 0.3g Όχι 49 Kalamata x 0.4g Όχι 50 Kalamata x 0.5g Όχι 51 Kalamata x 0.6g Ναι 52 Kalamata x 0.7g Ναι 53 Kalamata x 0.8g Όχι 54 Kalamata x 0.9g Ναι 55 Kalamata x 1.0g Ναι 56 Kefalonia x 0.64g Ναι 57 Kefalonia x 0.1g Όχι 58 Kefalonia x 0.2g Όχι 59 Kefalonia x 0.3g Όχι 60 Kefalonia x 0.4g Όχι 61 Kefalonia x 0.5g Όχι 62 Kefalonia x 0.6g Ναι 63 Kefalonia x 0.7g Όχι 64 Kefalonia x 0.8g Όχι 65 Kefalonia x 0.9g Ναι 66 Kefalonia x 1.0g Ναι 67 Kozani x 0.21g Όχι 68 Kozani x 0.1g Όχι 69 Kozani x 0.2g Όχι 70 Kozani x 0.3g Όχι 71 Kozani x 0.4g Όχι 93

119 Κεφάλαιο 5 Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων 72 Kozani x 0.5g Όχι 73 Kozani x 0.6g Όχι 74 Kozani x 0.7g Όχι 75 Kozani x 0.8g Όχι 76 Kozani x 0.9g Όχι 77 Kozani x 1.0g Όχι 78 Lefkada x 0.38g Όχι 79 Lefkada x 0.1g Όχι 80 Lefkada x 0.2g Όχι 81 Lefkada x 0.3g Όχι 82 Lefkada x 0.4g Όχι 83 Lefkada x 0.5g Όχι 84 Lefkada x 0.6g Όχι 85 Lefkada x 0.7g Όχι 86 Lefkada x 0.8g Ναι 87 Lefkada x 0.9g Όχι 88 Lefkada x 1.0g Όχι 89 Ricker (3.3Hz) x 0.5g Όχι 90 Ricker (3.3Hz) x 0.1g Όχι 91 Ricker (3.3Hz) x 0.2g Όχι 92 Ricker (3.3Hz) x 0.3g Όχι 93 Ricker (3.3Hz) x 0.4g Όχι 94 Ricker (3.3Hz) x 0.5g Όχι 95 Ricker (3.3Hz) x 0.6g Όχι 96 Ricker (3.3Hz) x 0.7g Όχι 97 Ricker (3.3Hz) x 0.8g Όχι 98 Ricker (3.3Hz) x 0.9g Όχι 99 Ricker (3.3Hz) x 1.0g Όχι 100 Ricker (2.2Hz) x 1.99g Όχι 101 Ricker (2.2Hz) x 0.1g Όχι 102 Ricker (2.2Hz) x 0.2g Όχι 103 Ricker (2.2Hz) x 0.3g Όχι 104 Ricker (2.2Hz) x 0.4g Όχι 105 Ricker (2.2Hz) x 0.5g Όχι 106 Ricker (2.2Hz) x 0.6g Όχι 107 Ricker (2.2Hz) x 0.7g Όχι 108 Ricker (2.2Hz) x 0.8g Όχι 109 Ricker (2.2Hz) x 0.9g Όχι 110 Ricker (2.2Hz) x 1.0g Όχι 111 AnoLiosia x+y 0.12g Όχι 112 AnoLiosia x+y 0.3g Όχι 113 AnoLiosia x+y 0.6g Όχι 114 AnoLiosia x+y 0.8g Όχι 115 AnoLiosia x+y 1.0g Όχι 116 Fili x+y 0.13g Όχι 117 Fili x+y 0.3g Όχι 118 Fili x+y 0.6g Όχι 119 Fili x+y 0.8g Όχι 120 Fili x+y 1.0g Όχι 121 Kalamata x+y 0.23g Όχι 94

120 Κεφάλαιο 5 Αριθμητική Προσομοίωση Εξεταζόμενου Κίονα Προπυλαίων 122 Kalamata x+y 0.3g Όχι 123 Kalamata x+y 0.6g Ναι 124 Kalamata x+y 0.8g Ναι 125 Kalamata x+y 1.0g Ναι 126 AnoLiosia x+0.7z 0.12g Όχι 127 AnoLiosia x+0.7z 0.3g Όχι 128 AnoLiosia x+0.7z 0.6g Όχι 129 AnoLiosia x+0.7z 0.8g Όχι 130 AnoLiosia x+0.7z 1.0g Όχι 131 Fili x+0.7z 0.13g Όχι 132 Fili x+0.7z 0.3g Όχι 133 Fili x+0.7z 0.6g Όχι 134 Fili x+0.7z 0.8g Όχι 135 Fili x+0.7z 1.0g Όχι 136 Kalamata x+0.7z 0.23g Όχι 137 Kalamata x+0.7z 0.3g Όχι 138 Kalamata x+0.7z 0.6g Όχι 139 Kalamata x+0.7z 0.8g Όχι 140 Kalamata x+0.7z 1.0g Όχι 141 Ricker (1.0Hz) x 0.6g Όχι *x: μονοαξονική οριζόντια διέγερση, x+y: διαξονική οριζόντια διέγερση, x+0.7z: μονοαξονική οριζόντια διέγερση και κατακόρυφη συνιστώσα Από την παρατήρηση του Πίνακα 5.3 συμπεραίνουμε ότι για τις περισσότερες περιπτώσεις ο εξεταζόμενος κίονας δεν καταρρέει. Η σεισμική διέγερση για την οποία ο κίονας πλήττεται περισσότερο είναι αυτή του Erzincan της Τουρκίας όπου ο κίονας καταρρέει για τα επίπεδα σεισμικής έντασης 0.4g, 0.5g, 0.52g, 0.6g, 07g, 08g, 09g και 1.0g. 95

121 Κεφάλαιο 6: Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης 6.1 Διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης του σπονδυλωτού κίονα Η συμπεριφορά των κιόνων έναντι σεισμικής φόρτισης εξαρτάται σημαντικά από τα χαρακτηριστικά της διέγερσης, κυρίως από την ένταση και το συχνοτικό περιεχόμενο. Γενικά παρατηρούνται διαφοροποιήσεις όσον αφορά τις μετακινήσεις για τις διάφορες σεισμικές διεγέρσεις ανεξάρτητα από το γεγονός αν οι τελευταίες ανάγονται στο ίδιο επίπεδο έντασης. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα του κιονόκρανου του εξεταζόμενου κίονα, το οποίο για μονοαξονική φόρτιση και για το αναμενόμενο σεισμικό σενάριο για την περιοχή της Ακρόπολης, δηλαδή για πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια και μέγιστη εδαφική επιτάχυνση PGA=0.2-03g (PGA=0.22g-Σταυρακάκης, 2009 και PGA=0.3g-ερευνητικό πρόγραμμα SHARE, ), μπορεί να εμφανίσει μέγιστη απόλυτη συνισταμένη μετακίνηση μέχρι και 33 cm, χωρίς να αναμένεται κατάρρευση τμημάτων του κίονα. Εικόνα 6.1: Τελική παραμένουσα κατάσταση του σπονδυλωτού κίονα για φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) σε διάφορα επίπεδα σεισμικής έντασης 96

122 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.2: Τελική παραμένουσα κατάσταση του σπονδυλωτού κίονα για φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Καλαμάτας σε διάφορα επίπεδα σεισμικής έντασης Από την παρατήρηση της Εικόνας 6.2 συμπεραίνουμε ότι ο κίονας για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Καλαμάτας και για PGA=0.6g καταρρέει, ενώ για PGA=0.8g η κατάρρευση αποφεύγεται. Το γεγονός αυτό αποδίδεται στο ότι η συμπεριφορά ενός σπονδυλωτού κίονα αποτελεί ένα εξαιρετικά σύνθετο πρόβλημα από πλευράς μη γραμμικοτήτων (φαινόμενα Ρ-δ), το οποίο οδηγεί σε μη αναμενόμενα αποτελέσματα όπως στη συγκεκριμένη περίπτωση. Όπως προαναφέρθηκε (Ενότητα 4.3) στους κίονες δεν υφίσταται η έννοια της ιδιοπεριόδου όπως στις συνήθεις κατασκευές. Για το λόγο αυτό εξετάστηκε η απόκριση του κίονα καθ όλη τη διάρκεια της διέγερσης. Στις παρακάτω ενότητες παρουσιάζονται ενδεικτικά και σχολιάζονται αποτελέσματα των αναλύσεων, σε όρους χρονοϊοστοριών επιταχύνσεων και μετακινήσεων (ολικών και σχετικών μεταξύ τους) καθώς και διαγράμματα x χρονοϊοστοριών. Παρουσιάζονται επίσης 97

123 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης σχήματα της συνισταμένης μετακίνησης σε παραμορφωμένες εικόνες του κίονα για διάφορες χρονικές στιγμές Επιρροή των χαρακτηριστικών της σεισμικής διέγερσης Οι σεισμικές διεγέρσεις που υποβλήθηκαν σε ανάλυση παρουσιάζουν διαφορετικό συχνοτικό περιεχόμενο. Όπως φαίνεται και στις παραπάνω Εικόνες (6.1 και 6.2), είναι δυνατό να υπάρξει κατάρρευση του κίονα για μία τιμή σεισμικής έντασης ενώ να αποφευχθεί για μία μεγαλύτερη τιμή. Επίσης, όσον αφορά την ίδια τιμή της σεισμικής έντασης είναι δυνατό να εμφανιστεί κατάρρευση για μία συγκεκριμένη σεισμική διέγερση ενώ για μία άλλη να μη συμβεί. Οι παραπάνω περιπτώσεις αποδίδονται στην παρουσία φαινομένων 2 ας τάξης (Ρ-δ), η οποία είναι πολύ έντονη στους σπονδυλωτούς κίονες και επηρεάζουν σημαντικά την απόκρισή τους. Η κίνηση των σπονδύλων για τις περιπτώσεις μονοαξονικής φόρτισης, συμπληρώνεται και από σημαντικές μετακινήσεις εκτός του επιπέδου φόρτισης. Το γεγονός αυτό αποδίδεται στην κυκλική διατομή των σπονδύλων, οι οποίοι μπορούν εύκολα να ολισθήσουν κατά μήκος της περιμέτρου της βάσης τους. Κατά τη φάση του λικνισμού, ανασηκώνεται ένα τμήμα της διατομής των σπονδύλων και αποκτούν σημειακή επαφή μεταξύ τους. Με αυτό τον τρόπο οποιοδήποτε κίνηση σε κατώτερους σπονδύλους είναι ικανή να δημιουργήσει μια έκκεντρη διατμητική δύναμη και έτσι αρχίζει η στροφική κίνηση περί τον άξονα του κίονα. Η στροφή των σπονδύλων έχει ως αποτέλεσμα έντονες μετακινήσεις στην εκτός επιπέδου διεύθυνση ακόμα και για μοναξονική φόρτιση. Η σεισμική διέγερση (μονοαξονική φόρτιση) που προκάλεσε τις περισσότερες περιπτώσεις κατάρρευσης του κίονα ήταν αυτή του Erzincan της Τουρκίας, σεισμού του οποίου το συχνοτικό περιεχόμενο είναι πλούσιο σε μεγάλες περιόδους. Για τον σεισμό Erzincan, ο κίονας συμπεριφέρεται ως μονολιθικός με την αποκόλληση να ξεκινά από τον πρώτο σπόνδυλο ανεξάρτητα από το επίπεδο της σεισμικής έντασης. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να αποδοθεί και στην πολύ μεγάλη ενέργεια που εισάγεται στον κίονα από το σεισμό. 98

124 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Το γεγονός κατά το οποίο ένας κίονας είτε είναι σπονδυλωτός είτε μονολιθικός οδηγείται στην κατάρρευση για φόρτιση με τη σεισμική διέγερση του Erzincan της Τουρκίας έχει παρατηρηθεί από τους Konstantinidis and Makris (2005). Οι συγκεκριμένοι μελέτησαν την απόκριση ενός σπονδυλωτού κίονα (με ή χωρίς εμπόλια) και ενός μονολιθικού κίονα με τα χαρακτηριστικά και τις διαστάσεις ενός κίονα του ναού του Δία στη Νεμέα για διάφορες σεισμικές διεγέρσεις. Οι σχετικές μετακινήσεις των τεσσάρων σπονδύλων και του κιονόκρανου καθώς και οι στροφές που προέκυψαν από τη μελέτη των Konstantinidis and Makris (2005) για τη σεισμική διέγερση Erzincan παρουσιάζονται στην Εικόνα 6.3. Εικόνα 6.3: Σχετικές μετακινήσεις και στροφές των τεσσάρων σπονδύλων και του κιονόκρανου του σπονδυλωτού και του μονολιθικού κίονα για τη σεισμική διέγερση Erzincan (Konstantinidis and Makris, 2005) 99

125 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Επιρροή του πλάτους ταλάντωσης Στις Εικόνες 6.4 και 6.8 παρουσιάζονται στιγμιότυπα των (συνισταμένων) μετακινήσεων του κίονα για τις εξής περιπτώσεις: Μονοαξονική φόρτιση του κίονα με τη σεισμική διέγερση της Κοζάνης ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.1g και PGA=1.0g Διαξονική φόρτιση του κίονα με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.3g και PGA=0.8g Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στην παραμορφωμένη εικόνα του κίονα, υπό κλίμακα για τις παραμορφώσεις. Είναι εμφανές ότι το μέγεθος της μετακίνησης των σπονδύλων του κίονα αυξάνει όσο μεγαλώνει το πλάτος της σεισμικής διέγερσης, τόσο σε όρους σχετικών (Εικόνες 6.6, 6.10 και 6.11) όσο και απόλυτων μετακινήσεων (Εικόνες 6.7, 6.12 και 6.13). Στις Εικόνες 6.5 και 6.9 παρουσιάζονται οι χρονοϊστορίες επιτάχυνσης των σπονδύλων κατά την εξεταζόμενη διεύθυνση φόρτισης για τα διάφορα επίπεδα πλάτους της σεισμικής διέγερσης. Οι στιγμιαίες μεγάλες τιμές των επιταχύνσεων που παρατηρούνται είναι αποτέλεσμα των κρούσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά το λικνισμό. Οι σπόνδυλοι αποκολλούνται και όταν στη συνέχεια ενώνονται συγκρούονται και μέσα από τις κρούσεις αυτές καταναλώνεται ενέργεια. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο λικνισμός ξεκινά από χαμηλότερους ορόφους, όσο η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) αυξάνεται. Για τη διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.3g, o λικνισμός στο κιονόκρανο φαίνεται μετά το 4 ο δευτερόλεπτο της κίνησης ενώ για τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g, η αποκόλληση εμφανίζεται στον 4 ο σπόνδυλο τη χρονική στιγμή t= 2,30 sec της κίνησης. Παρόμοια είναι τα συμπεράσματα που εξάγονται και για την ολίσθηση μεταξύ των σπονδύλων. 100

126 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.4: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Κοζάνης ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.1g και 1.0g 101

127 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.5: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Κοζάνης ανηγμένη σε διαφορετικές PGA 102

128 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.6: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Κοζάνης ανηγμένη σε διαφορετικές PGA 103

129 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.7: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Κοζάνης ανηγμένη σε διαφορετικές PGA 104

130 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.8: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.3g και 0.8g 105

131 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.9: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA 106

132 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.10: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA 107

133 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.11: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA 108

134 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.12: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA 109

135 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.13: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση y για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε διαφορετικές PGA 110

136 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Επιρροή του συχνοτικού περιεχομένου των σεισμικών διεγέρσεων Στην παρούσα υποενότητα παρουσιάζεται η σύγκριση (μονοαξονική φόρτιση) δύο σεισμικών διεγέρσεων με διαφορετικό συχνοτικό περιεχόμενο, του Erzincan της Τουρκίας η οποία είναι πλούσια σε μεγάλες περιόδους και της Κοζάνης η οποία είναι αρκετά υψίσυχνη. Και οι δύο διεγέρσεις είναι ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.6g. Επιπλέον, παρουσιάζεται η σύγκριση (μονοαξονική φόρτιση) ανάμεσα σε δύο παλμούς Ricker (3,3 Hz και 2,2 Hz) ανηγμένων σε πλάτος PGA=1.0g οι οποίοι εμφανίζουν μέγιστη εδαφική επιτάχυνση σε μεγάλη περίοδο. Ακόμη, εξετάστηκε η απόκριση του κίονα σε παλμό Ricker (1,0 Hz) ανηγμένου σε πλάτος PGA=0.6g. Στην Εικόνα 6.14 παρατίθενται οι μορφές απόκρισης του κίονα (συνισταμένη μετακίνηση) για διαφορετικές χρονικές στιγμές για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις του Erzincan και της Κοζάνης για πλάτος PGA=0.6g, ενώ στις Εικόνες 6.16 και 6.17 παρουσιάζεται το μέγεθος μετακίνησης του κίονα σε όρους σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων και στην Εικόνα 6.18 σε όρους απόλυτων μετακινήσεων για κάθε σπόνδυλο. Από την παρατήρηση της Εικόνας 6.18 γίνεται αντιληπτή η μεγάλη διαφορά στην τάξη μεγέθους των απόλυτων μετακινήσεων των σπονδύλων του κίονα όταν αυτός υποβάλλεται στις δύο παραπάνω σεισμικές διεγέρσεις. Όταν ο κίονας υποβάλλεται στη σεισμική διέγερση της Κοζάνης, η μέγιστη απόλυτη συνισταμένη μετακίνηση ανέρχεται στα 4,64 cm ενώ για τη σεισμική διέγερση του Erzincan ο κίονας καταρρέει. Οι χρονοϊστορίες επιτάχυνσης των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση φόρτισης για τους σεισμούς του Erzincan και της Κοζάνης παρουσιάζονται στην Εικόνα Οι στιγμιαία μεγάλες τιμές που παρατηρούνται στις επιταχύνσεις είναι αποτέλεσμα των κρούσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά το λικνισμό. 111

137 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Όσον αφορά του παλμούς Ricker, ενώ θα αναμενόταν πτώση του κίονα λόγω του γεγονότος ότι οι παλμοί είναι μακροπερίοδοι εντούτοις ο κίονας συμπεριφέρεται αρκετά ικανοποιητικά με τις μέγιστες απόλυτες συνισταμένες μετακινήσεις των σπονδύλων να είναι μηδαμινές (Εικόνα 6.22). Εικόνα 6.14: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g 112

138 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.15: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g 113

139 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.16: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g 114

140 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.17: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g 115

141 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.18: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις ανηγμένες σε PGA=0.6g 116

142 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.19: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικούς παλμούς ανηγμένους σε PGA 1.0g 117

143 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.20: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικούς παλμούς ανηγμένους σε PGA=1.0g 118

144 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.21: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικούς παλμούς ανηγμένους σε PGA=1.0g 119

145 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.22: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με διαφορετικούς παλμούς ανηγμένους σε PGA=1.0g 120

146 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Επιρροή της διεύθυνσης φόρτισης Στην Εικόνα 6.23 παρουσιάζονται στιγμιότυπα των συνισταμένων μετακινήσεων του κίονα για μονοαξονική και διαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g. Tα αποτελέσματα παρουσιάζονται στην παραμορφωμένη εικόνα του κίονα, υπό κανονική κλίμακα για τις παραμορφώσεις. Επιπλέον, παρουσιάζονται ενδεικτικά χρονοϊστορίες επιτάχυνσης των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση φόρτισης x, καθώς και η μετακίνηση των σπονδύλων του κίονα σε όρους χρονοϊστοριών απόλυτων μετακινήσεων και σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων. Να σημειωθεί ότι κατά τη διαξονική φόρτιση εφαρμόζεται η ίδια φόρτιση απλοποιητικά κατά τις δύο διευθύνσεις αλλά επί το δυσμενέστερο (συνήθως η μία είναι υποδεέστερη της άλλης). Από την παρατήρηση των Εικόνων 6.25 και 6.27 συμπεραίνουμε ότι οι μετακινήσεις του κίονα αυξάνονται λόγω της διαξονικής επιπόνησης, όπως ήταν αναμενόμενο. Επίσης, είναι αξιοσημείωτο ότι σε μερικές περιπτώσεις, ακόμα και υπό μονοαξονική φόρτιση, παρατηρείται σημαντική εκτός επιπέδου φόρτισης απόκριση (Εικόνα 6.26). Δηλαδή, παρά το γεγονός ότι η διέγερση στον κίονα επιβάλλεται σε μία διεύθυνση, οι σπόνδυλοι λόγω της γεωμετρίας τους που πλησιάζει τον κόλουρο κώνο, κατά τη φάση του λικνισμού, αποκτούν σημειακή επαφή μεταξύ τους, οπότε εύκολα εμφανίζουν μετακινήσεις και εκτός επιπέδου. Η συνεισφορά της κατακόρυφης συνιστώσας εξετάστηκε ξανά για τη χρονοϊστορία του σεναρίου Φυλής (Αθήνα). Οι περιπτώσεις που μελετήθηκαν είναι οι εξής: Μοναξονική φόρτιση ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g Μοναξονική οριζόντια φόρτιση ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g με ύπαρξη και της κατακόρυφης συνιστώσας Από την σύγκριση αυτών των δύο περιπτώσεων (Εικόνες 6.28 έως 6.31) προκύπτει αύξηση της μετακίνησης του κίονα (ταλάντωση) για την περίπτωση όπου συνυπολογίζεται και η κατακόρυφη συνιστώσα, γεγονός το οποίο ήταν αναμενόμενο. 121

147 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.23: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA 0.8g 122

148 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.24: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g 123

149 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.25: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g 124

150 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.26: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g 125

151 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.27: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα)ανηγμένη σε PGA=0.8g 126

152 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.28: Μετακίνηση του σπονδυλωτού κίονα σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA 0.8g 127

153 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.29: Χρονοϊστορίες επιτάχυνσης ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g 128

154 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.30: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g 129

155 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.31: Χρονοϊστορίες απόλυτων μετακινήσεων ανά σπόνδυλο κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση σε διάφορες διευθύνσεις με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g 130

156 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Αναπτυσσόμενες ορθές και διατμητικές τάσεις διεπιφανειών σπονδύλων Η ολίσθηση στη διεπιφάνεια δύο σπονδύλων επέρχεται όταν η διατμητική αντίσταση που δημιουργεί την τριβή μεταξύ των δύο σπονδύλων ξεπεραστεί και η οποία υπάρχει πριν από την έναρξη της σεισμικής διέγερσης. Το μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε κατά την ολίσθηση της διεπιφάνειας για οριζόντια διέγερση της βάσης είναι το μοντέλο συμπεριφοράς τριβής Coulomb, το οποίο περιγράφεται στην Εικόνα Ο συντελεστής τριβής που χρησιμοποιήθηκε έλαβε την τιμή 0.7 μία τιμή ευρέως αποδεκτή για τις κατασκευές αυτές. Εικόνα 6.32: Μοντέλο συμπεριφοράς τριβής Coulomb Στις Εικόνες 6.33 και 6.34 παρουσιάζονται τα διαγράμματα χρονοϊστορίας των αναπτυσσόμενων διατμητικών τάσεων στους κόμβους του κιονόκρανου και του 1 ου σπονδύλου καθώς και των κατακόρυφων τάσεων μειωμένων κατά 30% ώστε να διερευνηθεί η έναρξη της ολίσθησης που συμβαίνει όταν η διατμητική τάση ξεπεράσει το 0.7 (όριο Coulomb) για την περίπτωση διαξονικής φόρτισης με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g. 131

157 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.33: Χρονοϊστορίες αναπτυσσόμενων διατμητικών και μειωμένων ορθών τάσεων (0.7 σz) σε κόμβους της κάτω επιφάνειας του κιονόκρανου για διαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g 132

158 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.34: Χρονοϊστορίες αναπτυσσόμενων διατμητικών και μειωμένων ορθών τάσεων (0.7 σz) σε κόμβους της κάτω επιφάνειας του 1 ου σπονδύλου για διαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g 133

159 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Από την παρατήρηση των παραπάνω Εικόνων (6.33 και 6.34) συμπεραίνουμε ότι η μειωμένη κατακόρυφη τάση (όριο διατμητικής αντοχής) ξεπερνά τη διατμητική αντοχή σε όλο το διάστημα της σεισμικής διέγερσης. Επομένως, το μοντέλο Coulomb δεν ισχύει σε τέτοιου είδους κατασκευές, καθώς υπερισχύει το φαινόμενο του λικνισμού όπου οι διεπιφάνειες των σπονδύλων δε βρίσκονται σε επαφή. Οι στιγμιαία μεγάλες τιμές στις τάσεις υποδηλώνουν κρούσεις μεταξύ των σπονδύλων κατά το λικνισμό. Στην Εικόνα 6.34 παρατηρείται μηδενισμός των τάσεων σε ορισμένα χρονικά διαστήματα. Το γεγονός αυτό σημαίνει ότι στα συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα εμφανίζεται σχετική ολίσθηση μεταξύ του 1 ου σπονδύλου και του στυλοβάτη και ότι για τα διαστήματα αυτά ισχύει κανονικά το μοντέλο Coulomb. Στις Εικόνες 6.35 και 6.36 εξετάζεται η χρονική μεταβολή της κατανομής των ορθών τάσεων στην κάτω επιφάνεια του 1 ου σπονδύλου και στην κάτω επιφάνεια του κιονόκρανου αντίστοιχα. Στα στιγμιότυπα των εικόνων αυτών παρατηρούμε την εναλλαγή των τάσεων κατά τη διάρκεια της φόρτισης. Έτσι, κατά το λικνισμό, τη μία χρονική στιγμή οι ορθές τάσεις αναπτύσσονται στα δεξιά και την επόμενη αναπτύσσονται στα αριστερά και το αντίστροφο. 134

160 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.35: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa) στην κάτω επιφάνεια του 1 ου σπονδύλου για διαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g Εικόνα 6.36: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa) στην κάτω επιφάνεια του κιονόκρανου για διαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA=0.8g 135

161 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης 6.2 Διερεύνηση της απόκρισης του σπονδυλωτού κίονα σε πιο ακραία σεισμικά σενάρια Στην παρούσα ενότητα μελετάται η σεισμική απόκριση του σπονδυλωτού κίονα των Προπυλαίων σε πιο ακραία σενάρια. Συγκεκριμένα, γίνεται μελέτη του εξεταζόμενου κίονα για περιόδους επαναφοράς ενός σεισμού 2475 και 4975 χρόνων. Οι μέγιστες εδαφικές επιταχύνσεις (PGA) που δίνει το Ευρωπαϊκό Ερευνητικό Πρόγραμμα SHARE ( , για την περιοχή της Ακρόπολης γι αυτές τις περιόδους επαναφοράς είναι g και g αντίστοιχα (Εικόνες 2.15 και 2.16). Οι χρονοϊστορίες των καταγραφών που επιλέχθηκαν για την παρούσα μελέτη, όπως προαναφέρθηκε, ανήχθησαν σε διάφορα επίπεδα μέγιστης επιτάχυνσης (0.1g έως 1.0g) ώστε να εξεταστεί η επιρροή της έντασης της σεισμικής διέγερσης στην απόκριση. Συνεπώς καλύπτουμε το φάσμα αυτών των τιμών επιτάχυνσης. Οι σεισμικές διεγέρσεις που αναλύθηκαν για τις συγκεκριμένες περιόδους επαναφοράς είναι αυτές των Άνω Λιοσίων και της Καλαμάτας καθώς και της χρονοϊστορίας του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα). Οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν για μονοαξονική και διαξονική φόρτιση και για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη συνιστώσα της διέγερσης. Όπως παρουσιάζεται και στον πίνακα 5.3, για περίοδο επαναφοράς 2475 χρόνια (PGA=0.8g) ο κίονας δεν καταρρέει για μονοαξονική φόρτιση με τις παραπάνω σεισμικές διεγέρσεις (περιπτώσεις 20, 42, 53). Κατάρρευση του κίονα δεν παρατηρείται ούτε για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη διέγερση (περιπτώσεις 129, 134, 139). Η μοναδική περίπτωση για την οποία ο κίονας καταρρέει είναι αυτή για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Καλαμάτας (περίπτωση 124). Αντίστοιχα, για περίοδο επαναφοράς 4975 χρόνια (PGA=1.0g), ο κίονας δεν καταρρέει για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιοσία και με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) (Πίνακας 5.3: περιπτώσεις 22 και 44) 136

162 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης αλλά καταρρέει για φόρτιση με τη σεισμική διέγερση της Καλαμάτας (Πίνακας 5.3: περίπτωση 55). Η ίδια κατάσταση παρατηρείται και για διαξονική φόρτιση του κίονα με τις παραπάνω σεισμικές διεγέρσεις (Πίνακας 5.3: περιπτώσεις 115, 120 και 125). Για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη συνιστώσα των παραπάνω σεισμικών διεγέρσεων, δεν παρατηρείται κατάρρευση του κίονα των Προπυλαίων (Πίνακας 5.3: περιπτώσεις 130, 135 και 140). Εικόνα 6.37: Τελική παραμένουσα κατάσταση κίονα για μονοαξονική και διαξονική φόρτιση και για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη διεύθυνση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λίοσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g 137

163 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.38: Τελική παραμένουσα κατάσταση κίονα για μονοαξονική και διαξονική φόρτιση και για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη διεύθυνση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λίοσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=1.0g 138

164 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Στις Εικόνες 6.37 και 6.38 απεικονίζεται η τελική παραμένουσα κατάσταση του κίονα για όλες τις περιπτώσεις που αναλύθηκαν για περίοδο επαναφοράς 2475 και 4975 χρόνια (PGA=0.8g και PGA=1.0g αντίστοιχα). Αναγράφεται επίσης και η μέγιστη απόλυτη συνισταμένη μετακίνηση του κίονα που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια του σεισμικού κραδασμού. Στην Εικόνα 6.37 παρατηρούμε ότι για περίοδο επαναφοράς 2475 χρόνια ο κίονας πλήττεται περισσότερο από το σεισμό της Καλαμάτας και για τις τρείς περιπτώσεις φόρτισης αφού για μονοαξονική φόρτιση και για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη διέγερση εμφανίζει τη μεγαλύτερη μετακίνηση (71 cm και 72,2 cm αντίστοιχα) συγκριτικά με τις μετακινήσεις των διεγέρσεων των Άνω Λιοσίων και της Φυλής ενώ για διαξονική φόρτιση ο κίονας καταρρέει. Για περίοδο επαναφοράς 4975 χρόνια σύμφωνα με την Εικόνα 6.38, για μονοαξονική και διαξονική φόρτιση ο κίονας καταπονείται περισσότερο από τη σεισμική διέγερση της Καλαμάτας αφού καταρρέει, ενώ για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη συνιστώσα ο κίονας πλήττεται περισσότερο για φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής για την οποία εμφανίζει τη μεγαλύτερη μέγιστη απόλυτη συνισταμένη μετακίνηση κατά τη διάρκεια του σεισμικού κραδασμού (86,5 cm). Στη συνέχεια παρατίθενται ενδεικτικές εικόνες με τις σχετικές μετακινήσεις που αναπτύσσονται μεταξύ των σπονδύλων του εξεταζόμενου κίονα καθ όλη τη διάρκεια του σεισμικού κραδασμού για τις περιπτώσεις των σεισμικών διεγέρσεων που μελετήθηκαν για περίοδο επαναφοράς 2475 χρόνια, PGA=0.8g (Εικόνα 6.39 έως 6.42) και για 4975 χρόνια, PGA=1.0g (Εικόνα 6.43 έως 6.46). 139

165 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.39: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε PGA=0.8g 140

166 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.40: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=0.8g 141

167 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.41: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=0.8g 142

168 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.42: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη συνιστώσα με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=0.8g 143

169 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.43: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε PGA=1.0g 144

170 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.44: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=1.0g 145

171 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.45: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση y για διαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=1.0g 146

172 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 6.46: Χρονοϊστορίες σχετικών μετακινήσεων μεταξύ των σπονδύλων κατά τη διεύθυνση x για φόρτιση κατά την οριζόντια και κατακόρυφη συνιστώσα με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα και τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένες σε PGA=1.0g 147

173 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης 6.3 Σύγκριση αποτελεσμάτων ενόργανων καταγραφών κίονα Παρθενώνα με αριθμητικά αποτελέσματα εξεταζόμενου κίονα Προπυλαίων Οι ενόργανες καταγραφές των επιταχυνσιογράφων ACRB και ACRC που μελετήθηκαν στο Κεφάλαιο 3 αφορούν έναν κίονα του Παρθενώνα (Εικόνα 3.1). Ο σταθμός ACRB βρίσκεται στη βάση του κίονα του Παρθενώνα ενώ ο ACRC στην κορυφή. Η μελέτη των καταγραφών του δικτύου της Ακρόπολης έγινε για τους σεισμούς της Σαμοθράκης Μ6.8 και του σεισμού στην περιοχή της Αθήνας Μ2.4 (Ενότητα 3.2). Τα φάσματα Fourier που προέκυψαν στην κορυφή και στη βάση του κίονα του Παρθενώνα διαιρέθηκαν μεταξύ τους ώστε να διερευνηθεί η ύπαρξη ενίσχυσης στην κορυφή του κίονα. Αντίστοιχες συγκρίσεις πραγματοποιήθηκαν και για τον εξεταζόμενο κίονα των Προπυλαίων για μονοαξονική φόρτιση με όλες τις σεισμικές διεγέρσεις του Πίνακα 5.3. Από τις συγκρίσεις αυτές επιλέχθηκε ένας μέσος φασματικός λόγος και αυτός παρουσιάζεται στην Εικόνα Εικόνα 6.47:Φασματικοί λόγοι κίονα Παρθενώνα για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις της Σαμοθράκης και της Αθήνας και μέσος φασματικός λόγος κίονα Προπυλαίων 148

174 Κεφάλαιο 6 Συμπεριφορά Εξεταζόμενου Κίονα Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Μέσο φασματικό λόγο για τον κίονα του Παρθενώνα (ACRC/ACRB) και για τις δύο οριζόντιες συνιστώσες των σεισμικών διεγέρσεων (E-W και N-S) εξήγαγαν και οι Cauzzi et al (2015) χρησιμοποιώντας πραγματικές καταγραφές συμπεριλαμβανομένου και του σεισμού στην περιοχή της Αθήνας Μ2.4 (Εικόνα 6.48). Εικόνα 6.48: Μέσοι φασματικοί λόγοι κίονα Παρθενώνα για τις δύο οριζόντιες συνιστώσες των σεισμικών διεγέρσεων (E-W και N-S) όπως προέκυψαν από τους Cauzzi et al (2015) Από την Εικόνα 6.47 συμπεραίνουμε ότι για φόρτιση κατά τη συνιστώσα E-W για τον κίονα του Παρθενώνα (σεισμικές διεγέρσεις Σαμοθράκης και Αθήνας) παρατηρείται ενίσχυση της κορυφής του κίονα για συχνότητες 3,5-5 Hz. Η ενίσχυση αυτή για τον κίονα του Παρθενώνα συμφωνεί και με τα αποτελέσματα των Cauzzi et al (2015) για τη συνιστώσα E-W (Εικόνα 6.48). Η συνιστώσα N-S δεν εξετάζεται στην προκειμένη περίπτωση. Για τον κίονα των Προπυλαίων παρατηρείται ενίσχυση της κορυφής για συχνότητες ~7,5 Hz (Εικόνα 6.47). Σύγκριση των διαστημάτων των συχνοτήτων για τα οποία εμφανίζονται οι ενισχύσεις δεν είναι ορθό να γίνει καθώς αναφέρονται σε δύο διαφορετικούς κίονες. 149

175 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Κεφάλαιο 7: Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης 7.1 Κιονοστοιχία Προπυλαίων και αριθμητική προσομοίωση της Στο παρόν κεφάλαιο μελετάται η συμπεριφορά έναντι σεισμικής φόρτισης ενός συστήματος τριών κιόνων των Προπυλαίων συμπεριλαμβανομένων και επιστυλίων (Εικόνα 7.1) Εικόνα 7.1: Εξεταζόμενη κιονοστοιχία Προπυλαίων Οι κίονες 1 και 2 της Εικόνας 7.1 θεωρήθηκε, λόγω έλλειψης πλήρων στοιχείων, ότι έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά με τον κίονα 3 της Εικόνας 7.1. Ο κίονας 3 μελετήθηκε αναλυτικά στο Κεφάλαιο 6 και τα χαρακτηριστικά του παρουσιάστηκαν στην Ενότητα 4.2. Όσον αφορά το επιστύλιο θεωρήθηκαν δύο τμήματα, Α και Β (Εικόνα 7.1). Σύμφωνα με τους William B. Dinsmoor και William B. Dinsmoor Jr.(2004), το μήκος τους είναι όσο η αξονική απόσταση μεταξύ δύο κιόνων, δηλαδή m, το πλάτος τους 0.9 m και το ύψος τους m. 150

176 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Η προσομοίωση των κιόνων έγινε σύμφωνα με την Ενότητα 5.1. Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε για τους κίονες, το επιστύλιο και το στυλοβάτη είναι το Πεντελικό μάρμαρο (Πίνακας 5.1). Ο στυλοβάτης στον οποίο επικάθονται οι κίονες προσομοιώθηκε ανάλογα και απεικονίζεται στην Εικόνα 7.2. Εικόνα 7.2: Αριθμητικό προσομοίωμα κιονοστοιχίας Προπυλαίων (ABAQUS) 7.2 Σεισμικά σενάρια Η μελέτη της σεισμικής απόκρισης της κιονοστοιχίας έγινε για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια και Καλαμάτα καθώς και με τη χρονοϊστορία που μπροέκυψε από το σενάριο της Φυλής (Πίνακας 5.2 και Εικόνα 5.2). Οι χρονοϊστορίες των καταγραφών ανήχθησαν σε διάφορα επίπεδα μέγιστης επιτάχυνσης (0.3g, 0.6g, 0.8g και 1.0g) ώστε να εξεταστεί η επιρροή της έντασης της σεισμικής διέγερσης στην απόκριση. 151

177 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Πίνακας 7.1: Περιπτώσεις που εξετάστηκαν: Σεισμικές διεγέρσεις, διεύθυνση φόρτισης Α/Α Σεισμική Διέγερση Διεύθυνση Φόρτισης Μέγιστη Επιτάχυνση Διέγερσης PGA (g) Κατάρρευση πτέρυγας 1 AnoLiosia x 0.12g Όχι 2 AnoLiosia x 0.3g Όχι 3 AnoLiosia x 0.6g Όχι 4 AnoLiosia x 0.8g Όχι 5 AnoLiosia x 1.0g Όχι 6 Fili x 0.13g Όχι 7 Fili x 0.3g Όχι 8 Fili x 0.6g Όχι 9 Fili x 0.8g Όχι 10 Fili x 1.0g Όχι 11 Kalamata x 0.23g Όχι 12 Kalamata x 0.3g Όχι 13 Kalamata x 0.6g Όχι 14 Kalamata x 0.8g Όχι 15 Kalamata x 1.0g Όχι Όπως παρουσιάζεται και στον πίνακα 7.1, κιονοστοιχία των Προπυλαίων δεν καταρρέει για καμία από τις φορτίσεις που της επιβλήθηκαν. 7.3 Διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης της κιονοστοιχίας των Προπυλαίων Επιρροή πλάτους ταλάντωσης Στις Εικόνες 7.3, 7.4 και 7.5 παρουσιάζονται στιγμιότυπα των (συνισταμένων) μετακινήσεων της κιονοστοιχίας για τις περιπτώσεις: Μονοαξονική φόρτιση της πτέρυγας με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.3g και PGA=0.8g Μονοαξονική φόρτιση της πτέρυγας με τη σεισμική διέγερση Φυλή (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.13g και PGA=0.6g Μονοαξονική φόρτιση της πτέρυγας με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.23g και PGA=1.0g Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στην παραμορφωμένη εικόνα του κίονα, υπό κλίμακα για τις παραμορφώσεις. 152

178 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Από την παρατήρηση των Εικόνων 7.3, 7.4 και 7.5 συμπεραίνουμε ότι το μέγεθος της μετακίνησης των σπονδύλων των τριών κιόνων αλλά και των επιστυλίων (Εικόνα 7.2) αυξάνει όσο μεγαλώνει το πλάτος της σεισμικής διέγερσης. Για την περίπτωση της φόρτισης με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.3g, ο κίονας 1 καταπονείται περισσότερο σε σχέση με τους άλλους δύο κίονες καθώς και το επιστύλιο Α σε σχέση με το επιστύλιο Β. Για την περίπτωση που η σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) είναι ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g, οι κίονες έχουν περίπου την ίδια μετακίνηση καθ όλη τη διάρκεια της σεισμικής φόρτισης. Η ίδια κατάσταση παρατηρείται και για τα δύο επιστύλια (Εικόνα 7.3). Σύμφωνα με την Εικόνα 7.4, για την περίπτωση της φόρτισης με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.13g, οι κίονες και τα επιστύλια έχουν περίπου την ίδια μετακίνηση σε όλη τη διάρκεια της σεισμικής διέγερσης, ενώ για την περίπτωση της φόρτισης με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.6g παρατηρείται λίγο μεγαλύτερη μετακίνηση του κίονα 1 συγκριτικά με τους άλλους κίονες καθώς και του επιστυλίου Α συγκριτικά με το επιστύλιο Β. Στην Εικόνα 7.5, παρατηρούμε ότι για φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.23g, οι κίονες παρουσιάζουν σχεδόν την ίδια καταπόνηση καθ όλη τη διάρκεια της φόρτισης με εξαίρεση τη χρονική στιγμή για την οποία εμφανίζουν τη μέγιστη μετακίνηση όπου φαίνεται να καταπονείται περισσότερο ο κίονας 1. Παραπλήσια είναι η εικόνα και για τα επιστύλια όπου τη χρονική στιγμή της μέγιστης μετακίνησης καταπονείται περισσότερο το επιστύλιο Β. Αντίστοιχη είναι η κατάσταση και για φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=1.0g, μόνο που σε αυτή την περίπτωση τη στιγμή της μέγιστης μετακίνησης, ο κίονας 3 και το επιστύλιο Α πλήττονται περισσότερο. 153

179 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.3: Μετακίνηση της κιονοστοιχίας σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.3g και 0.8g 154

180 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.4: Μετακίνηση της κιονοστοιχίας σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.13g και 0.6g 155

181 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.5: Μετακίνηση της κιονοστοιχίας σε διάφορες χρονικές στιγμές (τρισδιάστατη απεικόνιση) για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA 0.23g και 1.0g 156

182 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Αναπτυσσόμενες ορθές τάσεις στις επιφάνειες των σπονδύλων των κιόνων και των επιστυλίων Σε αυτή την υποενότητα εξετάζεται η χρονική μεταβολή της κατανομής των ορθών τάσεων στην κάτω επιφάνεια του 1 ου σπονδύλου και στην κάτω επιφάνεια του κιονόκρανου και για τους τρείς κίονες (Εικόνα 7.2) της κιονοστοιχίας των Προπυλαίων. Επιπλέον, μελετάται και η χρονική κατανομή των τάσεων στην κάτω επιφάνεια των επιστυλίων Α και Β (Εικόνα 7.2). Από την παρατήρηση των Εικόνων 7.6, 7.7 και 7.8, συμπεραίνουμε ότι η κατανομή των ορθών τάσεων μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της μονοαξονικής φόρτισης με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.8g. Μέσα από τα στιγμιότυπα των αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων γίνεται αντιληπτή η χαρακτηριστική εναλλαγή των τάσεων στις επιφάνειες των σπονδύλων των κιόνων αλλά και των επιστυλίων. Συνεπώς, κατά την ύπαρξη του φαινομένου του λινισμού, ενώ τη μία χρονική στιγμή αναπτύσσονται τάσεις στη δεξιά πλευρά των επιφανειών των σπονδύλων και των επιστυλίων, στα επόμενα δέκατα του δευτερολέπτου οι τάσεις αναπτύσσονται στην αριστερή πλευρά και το αντίστροφο. 157

183 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.6: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa)στην κάτω επιφάνεια του 1 ου σπονδύλου των κιόνων 1, 2 και 3 για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA 0.8g 158

184 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.7: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa) στην κάτω επιφάνεια των κιονόκρανων των κιόνων 1, 2 και 3 για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA 0.8g 159

185 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.8: Στιγμιότυπα αναπτυσσόμενων ορθών τάσεων (kpa) στην κάτω επιφάνεια των επιστυλίων Α και Β για μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε PGA 0.8g 160

186 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης 7.4 Διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης της κιονοστοιχίας σε πιο ακραία σεισμικά σενάρια Η κιονοστοιχία των Προπυλαίων μελετάται για περιόδους επαναφοράς ενός σεισμού 2475 και 4975 χρόνων (πιθανότητες 2% στα 50 χρόνια και 1% στα 50 χρόνια), όπως παρουσιάστηκε αντίστοιχα για τον κίονα των Προπυλαίων στην Ενότητα 6.2. Οι σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια και Καλαμάτα καθώς και η χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής που προέκυψε από την αιτιοκρατική ανάλυση για την περιοχή της Ακρόπολης μελετήθηκαν για πλάτος μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης (PGA) 0.8g και 1.0g ώστε να προσεγγίσουν την μέγιστες εδαφικές επιταχύνσεις που δίνει για την περιοχή της Ακρόπολης το Ευρωπαϊκό Ερευνητικό Πρόγραμμα SHARE (Giardini et al., 2013) γι αυτές τις περιόδους επαναφοράς ( g και g αντίστοιχα: Εικόνες 2.15 και 2.16). Όπως παρουσιάζεται και στον πίνακα 7.1, για περίοδο επαναφοράς 2475 και 4975 χρόνια (PGA=0.8g και PGA=1.0g) ο κίονας δεν καταρρέει για μονοαξονική φόρτιση με τις παραπάνω σεισμικές διεγέρσεις. Εικόνα 7.9: Τελική παραμένουσα κατάσταση κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g 161

187 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.10: Τελική παραμένουσα κατάσταση κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA 1.0g Σύμφωνα με τις Εικόνες 7.9 και 7.10, για περίοδο επαναφοράς 2475 και 4975 χρόνια, η κιονοστοιχία καταπονείται περισσότερο από τη σεισμική διέγερση της Καλαμάτας αφού γι αυτή εμφανίζει τη μέγιστη απόλυτη συνισταμένη μετακίνηση. Στις εικόνες που ακολουθούν παρουσιάζονται ενδεικτικά αποτελέσματα των απόλυτων μετακινήσεων του σπονδύλου G του κίονα 1 (Εικόνες 7.11 και 7.14) και του σπονδύλου D του κίονα 2 (Εικόνες 7.12 και 7.15) καθώς και των επιταχύνσεων του κιονόκρανου του κίονα 1 (Εικόνες 7.13 και 7.16) για PGA=0.8g και PGA=1.0g και για τις τρείς περιπτώσεις φόρτισης. Εικόνα 7.11: Μετακίνηση μέσου ακριανού σημείου σπονδύλου G κίονα 1 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g 162

188 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.12: Μετακίνηση μέσου ακριανού σημείου σπονδύλου D κίονα 2 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g Εικόνα 7.13: Επιτάχυνση κιονόκρανου κίονα 3 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=0.8g 163

189 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.14: Μετακίνηση μέσου ακριανού σημείου σπονδύλου G κίονα 1 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=1.0g Εικόνα 7.15: Μετακίνηση μέσου ακριανού σημείου σπονδύλου D κίονα 2 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=1.0g 164

190 Κεφάλαιο 7 Συμπεριφορά Κιονοστοιχίας Προπυλαίων Έναντι Σεισμικής Φόρτισης Εικόνα 7.16: Επιτάχυνση κιονόκρανου κίονα 3 της κιονοστοιχίας για μονοαξονική φόρτιση με τις σεισμικές διεγέρσεις Άνω Λιόσια (Αθήνα), Φυλή (Αθήνα) και Καλαμάτα ανηγμένες σε πλάτος PGA=1.0g 7.5 Σύγκριση της σεισμικής απόκρισης του κίονα των Προπυλαίων ως μεμονωμένου και ως τμήμα κιονοστοιχίας Στην παρούσα ενότητα γίνεται σύγκριση της σεισμικής απόκρισης του κίονα των Προπυλαίων για τις περιπτώσεις όπου ο κίονας είναι μεμονωμένος (Ενότητα 4.2) και τμήμα της κιονοστοιχίας των Προπυλαίων (Ενότητα 7.1: Κίονας 3). Οι συγκρίσεις που πραγματοποιούνται αφορούν τις εξής φορτίσεις: Μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.3g. Μονοαξονική φόρτιση με τη χρονοϊστορία του σεναρίου της Φυλής (Αθήνα) ανηγμένη σε πλάτος PGA=1.0g. Μονοαξονική φόρτιση με τη σεισμική διέγερση Καλαμάτα ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.6g και PGA=0.8g. Για την περίπτωση μονοαξονικής φόρτισης με τη σεισμική διέγερση Άνω Λιόσια ανηγμένη σε πλάτος PGA=0.3g παρατηρούμε ότι οι επιταχύνσεις του κίονα που εντάσσεται στην κιονοστοιχία έχουν σχεδόν τις ίδιες τιμές καθ όλη τη διάρκεια του σεισμικού κραδασμού σε αντίθεση με αυτές του μεμονωμένου κίονα όπου εμφανίζονται κάποιες μεμονωμένες τιμές επιταχύνσεων (Εικόνα 7.17). Η ίδια εικόνα 165