Μικροζωνική Μελέτη της Πόλης των Γρεβενών. Microzonation Study of the Grevena City

Transcript

1 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος Μικροζωνική Μελέτη της Πόλης των Γρεβενών Microzonation Study of the Grevena City ΑΝΑΣΤΑΣΙΑΔΗΣ, Α.Ι. Πολιτικός Μηχανικός, Λέκτορας Α.Π.Θ. ΜΑΝΑΚΟΥ, Μ.Β. Δρ. Γεωλόγος Α.Π.Θ. ΦΩΤΟΠΟΥΛΟΥ, Σ.Δ. Πολιτικός Μηχανικός, Msc, Υποψήφια Διδάκτορας Α.Π.Θ. ΣΕΝΕΤΑΚΗΣ, Κ.Γ. Πολιτικός Μηχανικός, Msc, Υποψήφιος Διδάκτορας Α.Π.Θ. ΚΑΚΔΕΡΗ, Κ.Γ. Πολιτικός Μηχανικός, Msc, Υποψήφια Διδάκτορας Α.Π.Θ. ΠΙΤΙΛΑΚΗΣ, Κ.Δ. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής Α.Π.Θ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στόχος της εργασίας είναι η μελέτη της αναμενόμενης σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών της ευρύτερης περιοχής της πόλης των Γρεβενών, για διάφορα σεισμικά σενάρια. Εξετάζονται τόσο η ισχυρή εδαφική ταλάντωση, όσο και οι μόνιμες εδαφικές μετακινήσεις από την πιθανή εκδήλωση κατολισθήσεων. Τα αποτελέσματα δίδονται με μορφή χαρτών μέσω των οποίων περιγράφεται το μέγεθος και η χωρική κατανομή της αναμενόμενης σεισμικής έντασης στην επιφάνεια και σε βάθος m από την επιφάνεια, εκπεφρασμένης σε όρους κορυφαίων τιμών εδαφικής επιτάχυνσης, ταχύτητας, μετάθεσης, φασματικών τιμών απόκρισης, καθώς και μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων λόγω πιθανής κατολίσθησης. ABSTRACT : This paper aims at the determination of the potential seismic ground response for the city of Grevena for different earthquake scenarios. Both the seismic ground shaking and the permanent ground displacement due to landsliding were investigated. The results are presented in terms of maps, including both the magnitude and the spatial variability of the peak ground acceleration, velocity and displacement, spectral acceleration and permanent ground displacement values due to potential landsliding in both ground surface and m of depth.. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μεγάλος αριθμός ερευνητών, έχει επικεντρώσει διεθνώς τις προσπάθειες του στην ανάπτυξη μεθοδολογιών για την εκτίμηση της εδαφικής απόκρισης και τη μελέτη της φυσικής των επιδράσεων της τοπικής γεωλογίας στην σεισμική απόκριση εδαφικών σχηματισμών. Επισκόπηση της εκτενούς βιβλιογραφίας περιλαμβάνεται στις εργασίες των Finn (99), Aki (99), Bard (99), Pitilakis (), Chavez-Garcia (7). Η ανάλυση της επίδρασης των τοπικών εδαφικών συνθηκών στα χαρακτηριστικά της σεισμικής κίνησης και της αντίστοιχης φόρτισης των κατασκευών αποτελεί έναν από τους κύριους στόχους κάθε Μικροζωνικής Μελέτης [ΜΜ]. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας, είναι η μελέτη της σεισμικής απόκρισης του εδάφους της ευρύτερης περιοχής για τρία διαφορετικά σεισμικά σενάρια με μέση περίοδο επαναφοράς, 75 και χρόνια και πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια ενός γενικότερου ερευνητικού έργου με κύριο στόχο την εφαρμογή βελτιωμένων μεθόδων για την εκτίμηση και μείωση της σεισμικής διακινδύνευσης στην πόλη των Γρεβενών (SRM-DGC A..). Εξετάζονται τόσο η ισχυρή εδαφική ταλάντωση, όσο και οι μόνιμες εδαφικές μετακινήσεις από την πιθανή εκδήλωση κατολισθήσεων. Η μελέτη σεισμικής απόκρισης του υπεδάφους λόγω εδαφικής ταλάντωσης βασίστηκε στην ειδική μελέτη σεισμικής επικινδυνότητας που πραγματοποιήθηκε για τα Γρεβενά και η οποία προσδιορίζει το μέγεθος του αναμενόμενου σεισμού σχεδιασμού (Μw) και της κορυφαίας τιμής της εδαφικής επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου (PGA). Για την μελέτη επιλέγησαν δεκαεννέα (9) αντιπροσωπευτικά εδαφικά προσομοιώματα κατανεμημένα σε ολόκληρη την περιοχή της

2 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος πόλης των Γρεβενών τα οποία βαθμονομήθηκαν με βάση τα αποτελέσματα δειγματοληπτικών γεωτρήσεων, ενόργανων τεχνικών σεισμικής απόκρισης (τεχνική οριζόντιας προς κατακόρυφης συνιστώσας HVSR) και δοκιμών μέτρησης μικροθορύβου οι οποίες εκτελέστηκαν από το Εργαστήριο Εδαφομηχανικής, Θεμελιώσεων και Γεωτεχνικής Σεισμικής Μηχανικής του ΑΠΘ στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος (Τεχνική Έκθεση ερευνητικού προγράμματος SRM-DGC (9) -Report D5). Η θεωρητική μελέτη της σεισμικής απόκρισης έγινε με μονοδιάστατες ισοδύναμες γραμμικές αναλύσεις στις 9 αντιπροσωπευτικές θέσεις της πόλης. Οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν για τρία σεισμικά σενάρια και για έξι (6) σεισμικές διεγέρσεις εισαγωγής. Τέλος, με βάση τα γεωλογικά, γεωφυσικά και γεωτεχνικά χαρακτηριστικά της περιοχής και μέσω αντιστοίχισης των αποτελεσμάτων των αναλύσεων σε γειτονικές θέσεις πραγματοποιήθηκε ο διαχωρισμός της περιοχής σε ζώνες όμοιας σεισμικής συμπεριφοράς Εξαιτίας του έντονου τοπογραφικού ανάγλυφου της ευρύτερης περιοχής, εξετάσθηκε η επιδεκτικότητα της ευρύτερης περιοχής στον κίνδυνο κατολίσθησης, καθώς και οι αναμενόμενες παραμένουσες μετακινήσεις για τα τρία σεισμικά σενάρια. Οι αναλύσεις αυτές έγιναν λαμβάνοντας υπόψη την κλίση του εδάφους, τις εδαφικές συνθήκες και την κρίσιμη εδαφική επιτάχυνση. Όλα τα αποτελέσματα δίδονται υπό μορφή χαρτών GIS, μέσω των οποίων περιγράφεται το μέγεθος και η χωρική κατανομή της αναμενόμενης σεισμικής έντασης στην επιφάνεια και σε βάθος m από την επιφάνεια (τυπικό βάθος τοποθέτησης των αγωγών του δικτύου αποχέτευσης της πόλης), εκφρασμένης σε όρους κορυφαίων τιμών επιτάχυνσης, ταχύτητας, μετάθεσης, φασματικών τιμών, καθώς και μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων λόγω κατολίσθησης (Τεχνική Έκθεση ερευνητικού προγράμματος SRM-DGC (9)-Report D8).. ΜΕΛΕΤΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΛΟΓΩ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗΣ. Περιγραφή της μεθοδολογίας Η σεισμική απόκριση του εδάφους στις δεκαεννέα (9) θέσεις της ευρύτερης περιοχής των Γρεβενών υπολογίσθηκε αναλυτικά, υποθέτοντας ότι τα σεισμικά κύματα έχουν την μορφή οριζόντια πολωμένων κυμάτων τα οποία μεταδίδονται κατακόρυφα, από το σεισμικό υπόβαθρο προς την ελεύθερη επιφάνεια του εδάφους. Σύμφωνα με την παραδοχή αυτή, το σύνθετο πρόβλημα της σεισμικής απόκρισης της εδαφικής στήλης ανάγεται στο απλούστερο πρόβλημα της μονοδιάστατης διάδοσης διατμητικών κυμάτων σε οριζόντια στρωματοποιημένο έδαφος. Οι μονοδιάστατες «εδαφικές στήλες» υποβάλλονται στη βάση τους σε σεισμικές κινήσεις, οι οποίες θεωρούνται αντιπροσωπευτικές των σεισμών που είναι πιθανόν να λάβουν χώρα στην περιοχή μελέτης, και οι οποίες εκτιμώνται από την μελέτη της σεισμικής επικινδυνότητας. Το πρόβλημα επιλύεται αριθμητικά με τη βοήθεια του υπολογιστικού προγράμματος EERA (EERA, ). Η ακριβής εφαρμογή της ανωτέρω μεθοδολογίας προϋποθέτει ένα γραμμικώς ιξωδο-ελαστικό μέσο, με σταθερό μέτρο διάτμησης (G) και σταθερό λόγο υστερητικής απόσβεσης (D). Η πραγματική όμως συμπεριφορά του εδάφους υπό δυναμική-ανακυκλιζόμενη φόρτιση, όπου το μέτρο διάτμησης (G) όσο και η απόσβεση (D) αποτελούν συναρτήσεις του πλάτους της επιβαλλόμενης διατμητικής παραμόρφωσης (γ), λαμβάνεται υπόψη με επαναληπτική εφαρμογή της παραπάνω μεθοδολογίας, όπου οι χρησιμοποιούμενες σε κάθε νέο βήμα τιμές των παραμέτρων (G) και (D) τροποποιούνται διαδοχικά μέχρι να μην διαφέρουν από τις αντίστοιχες τιμές της διατμητικής παραμόρφωσης (γ) που προκύπτει από την ανάλυση στο προηγούμενο βήμα (θαμιστική μέθοδος). Οι καμπύλες μεταβολής του μέτρου διάτμησης G/Go και του λόγου απόσβεσης επιλέχθηκαν από διαθέσιμα διαθέσιμες σχέσεις του Εργαστηρίου Γεωτεχνικής Σεισμικής Μηχανικής και Εδαφοδυναμικής και της διεθνούς βιβλιογραφίας για παρόμοια εδαφικά υλικά με αυτά που συναντώνται στην πόλη των Γρεβενών (Vucetic and Dobry, 99; Roblee and Chiou,, Pitilakis and Anastasiadis, 998; Hatanaka et.al., 988; Kokusho and Esashi, 98).. Σεισμικό υπόβαθρο Στην περιοχή των Γρεβενών το σεισμικό υπόβαθρο καθορίστηκε λαμβάνοντας υπόψη τόσο τις τιμές της ταχύτητας διάδοσης των διατμητικών κυμάτων των βαθύτερων σχηματισμών που προσδιορίστηκαν από

3 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος γεωφυσικές διασκοπήσεις επιφανείας ( κυκλικές μετρήσεις καταγραφής θορύβου ΜΕΜ (Microtremor Exploration Method) χρησιμοποιώντας την μέθοδο SPAC (Spatial Autocorrelation Coefficient method)) και σημειακές μετρήσεις καταγραφής θορύβου (ενόργανες μετρήσεις της σεισμικής απόκρισης μεμονωμένου σταθμού καταγραφής σε 6 θέσεις), όσο και το είδος των βαθύτερων γεωλογικών σχηματισμών, που προέκυψε από τις διαθέσιμες δειγματοληπτικές γεωτρήσεις (7 γεωτρήσεις στην περιοχή μελέτης βάθους από m έως 5m). Το σεισμικό υπόβαθρο αποτελείται από πλειο-πλειστοκαινικούς σχηματισμούς οι Σχήμα. Συσχέτιση αποτελεσμάτων γεωφυσικής έρευνας και γεωλογίας (Πιτιλάκης και συνεργάτες, 8). Figure. Correlation of the results of geophysical survey and geology (Pitilakis et al, 8) Σχήμα. Θέσεις των γεωτρήσεων, των μετρήσεων μικροθορύβου κυκλικής διάταξης (ΜΕΜ) και των ενόργανων μετρήσεων της σεισμικής απόκρισης (Πιτιλάκης και συνεργάτες, 8). Figure. Sites of boreholes, Microtremor Exploration Method (ΜΕΜ) Measurements and single station noise measurements (Pitilakis et al, 8). οποίοι εκτείνονται μέχρι το βάθος των m, περίπου. Στο Σχήμα δίνεται η συσχέτιση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την γεωφυσική έρευνα και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά της περιοχής ενώ στο Σχήμα οι θέσεις των δειγματοληπτικών γεωτρήσεων, των κυκλικών μετρήσεων καταγραφής θορύβου και των ενόργανων μετρήσεων της σεισμικής απόκρισης. Η μέση πυκνότητα του σεισμικού υποβάθρου ελήφθη ίση με.-.5 Mg/m. Η ταχύτητα των διατμητικών κυμάτων του σεισμικού υποβάθρου κυμαίνεται από 8 έως 9 m/s.. Τυπικές εδαφοδυναμικές τομές Με βάση τα αποτελέσματα της γεωτεχνικής έρευνας, των εκτιμηθέντων δυναμικών χαρακτηριστικών των εδαφικών σχηματισμών καθώς επίσης και των γεωλογικών χαρακτηριστικών της περιοχής, σχεδιάστηκαν διδιάστατες εδαφοδυναμικές τομές (Σχ. ) με βάση τις οποίες προσδιορίστηκαν οι δεκαεννέα (9) αντιπροσωπευτικές μονοδιάστατες εδαφοδυναμικές τομές στην ευρύτερη περιοχή των Γρεβενών. Στο Σχήμα παρουσιάζεται ο κάνναβος της περιοχής μελέτης (μέγεθος στοιχείου του καννάβου,5 x,5 km), οι θέσεις των D τομών και η κατανομή Vs με το βάθος για ένα αντιπροσωπευτικό εδαφικό προσομοίωμα.. Μελέτη σεισμικής επικινδυνότητας- Σεισμικές διεγέρσεις σχεδιασμού Για την πραγματοποίηση της μελέτης σεισμικής επικινδυνότητας της ευρύτερης περιοχής των Γρεβενών χρησιμοποιήθηκαν κατάλληλα σεισμολογικά δεδομένα της περιοχής (ιστορικοί σεισμοί, ενόργανες καταγραφές, σεισμικά ρήγματα), με βάση τα οποία καθορίστηκαν οι σεισμικές πηγές (ζώνες ομοιόμορφα κατανεμημένης σεισμικότητας και σεισμικά ρήγματα). Χρησιμοποιήθηκε η σχέση εξασθένησης των Margaris et al () για σεισμούς μεγέθους σεισμικής ροπής Mw 5. και αντίστοιχη των Skarlatoudis et al. (), για σεισμούς μεγέθους σεισμικής ροπής. M w,9. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης (Τεχνική Έκθεση ερευνητικού προγράμματος SRM-DGC, 7/Χρ. Παπαιωάννου) ο σεισμός σχεδιασμού αναφέρεται σε μέγεθος σεισμού Μ=6.-6. και επικεντρική απόσταση R=-5km. Η μέγιστη αναμενόμενη τιμή εδαφικής επιτάχυνσης στην περιοχή των Γρεβενών για συνθήκες οιονεί

4 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος Υψόμετρο (m) Vs= - 5m/sec SC (SM, CL), NSPT = - 5 SC (GC, GW), NSPT: - 5 Vs= - 5m/sec GW, GC, NSPT > 5 Vs= 8-9m/sec Απόσταση (m) Σχήμα. Τυπική διδιάστατη εδαφοδυναμική τομή (Πιτιλάκης και συνεργάτες, 8) Figure. Typical D dynamic cross section (Pitilakis et al, 8) Vs (m/sec) 5 Depth (m) 5 Σχήμα. Κάνναβος της περιοχής μελέτης. Θέσεις D εδαφοδυναμικών τομών σχεδιασμού. Τυπικό εδαφοδυναμικό προσομοίωμα. Figure. Grid of the study area. Sites of D representative soil profiles. Typical D soil model. 5 βραχώδους υποβάθρου εκτιμήθηκε ίση με.g,.g και.g για τα σενάρια με περίοδο επαναφοράς, 75 και χρόνια αντίστοιχα. Για την ανάλυση της εδαφικής απόκρισης τα σεισμικά φορτία στο οιονεί βραχώδες υπόβαθρο περιγράφονται από έξι χαρακτηριστικές σεισμικές διεγέρσεις (Πίνακας ). Οι τρεις είναι πρωτογενείς καταγραφές από τον Ελληνικό χώρο και την Ιταλία (καταγραφές σεισμού Κοζάνης 995, Cubbio-Piene και ENEL-Sturno αντίστοιχα). Οι υπόλοιπες προέκυψαν μετά από αποσυνέλιξη των καταγραφών του σεισμού της Αθήνας 999 και της Καλαμάτας 986 (σταθμός ΙΤΣΑΚ ΑΤΗ_, και ΟΤΕ αντίστοιχα), σε συνθήκες οιονεί βραχώδους υποβάθρου. Στο Σχήμα 5 δίδονται τα ελαστικά φάσματα των 6 καταγραφών για το σεισμικό σενάριο με μέση περίοδο επανάληψης 75 χρόνια, και τα κανονικοποιημένα ελαστικά φάσματα απόκρισης αυτών, συγκριτικά με τα κανονικοποιημένα ελαστικά φάσματα του Ελληνικού Αντισεισμικού Κανονισμού (ΕΑΚ ) και του Ευρωκώδικα 8 (EC8) για κατηγορία εδάφους Α..5 Αποτελέσματα εδαφικής ταλάντωσης. Χωρισμός σε ζώνες Τα αποτελέσματα δίδονται υπό μορφή πινάκων, διαγραμμάτων και χαρτών, μέσω των οποίων είναι δυνατή η περιγραφή τόσο του μεγέθους, όσο και της χωρικής κατανομής της αναμενόμενης σεισμικής έντασης. Υπολογίσθηκαν τα ελαστικά φάσματα απόκρισης ταχύτητας και επιτάχυνσης για απόσβεση 5%, οι μέσοι φασματικοί λόγοι ενίσχυσης, η μεταβολή της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης, της διατμητικής τάσης, και της μέγιστης διατμητικής παραμόρφωσης με το βάθος, καθώς και οι τιμές της κορυφαίας εδαφικής επιτάχυνσης, ταχύτητας, μετάθεσης

5 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος Πίνακας. Σεισμοί εισαγωγής στο βραχώδες υπόβαθρο. Table. Seismic input motion at the bedrock Κωδικός Σεισμός (Σταθμός) Ημερομηνία Μέγεθος (M w ) Επικεντρική απόσταση R (km) Εστιακό βάθος (m) KED99d Αθήνας (ATH_) 7/9/ KOZ95-L Κοζάνης (Νομαρχία) KOZ95-T /5/ Y Umbria- Marche, Italy 8// KAL_86_D Καλαμάτας (ΟΤΕ) /9/ STU8 Irpinia, Italy (ENEL-Sturno) // PSA (g) _a_stu 855_75s,8 _kede_t,6 _koz_t _koz_l, kalamata, Average Average+σ Average-σ,5,5,5 (α) T (sec) Spectral Acceleration (g),5,5,5,5 (β),5,5,5 T (sec) EAK EC8 Average Normalized Average+σ Average-σ Σχήμα 5. Ελαστικά φάσματα σεισμικών διεγέρσεων σε συνθήκες οιονεί βράχου: (α) για το σεισμικό σενάριο με μέση περίοδο επανάληψης 75 χρόνια και (β) μέσο κανονικοποιημένο ελαστικό φάσμα και σύγκριση με τα αντίστοιχα κανονικοποιημένα ελαστικά φάσματα για κατηγορία εδάφους Α του ΕΑΚ και του EC8. Figure 5. Elastic response acceleration spectra of the input motions (a) for the 75 seismic scenario (b) mean normalized elastic spectra in comparison with the proposed normalized elastic spectra for soil type A (rock) according to the Greek seismic code and EC8. και των φασματικών τιμών για περιόδους Τ=.s,.6s,.s,.5s και.s, στην επιφάνεια και σε βάθος m, για τα τρία σεισμικά σενάρια. Τα αποτελέσματα αυτά χρησιμοποιούνται στην εφαρμογή μεθόδων αποτίμησης του σεισμικού κινδύνου του κτιριακού αποθέματος, των δικτύων κοινής ωφελείας και των υποδομών του πολεοδομικού συγκροτήματος της πόλης των Γρεβενών. (Τεχνική Έκθεση ερευνητικού προγράμματος SRM-DGC (9) - Report D). Στο Σχήμα 6 δίδονται αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα της χωρικής μεταβολής της κορυφαίας εδαφικής επιτάχυνσης (PΗGA) στην επιφάνεια και της μέγιστης φασματικής επιτάχυνσης (PSA) για περίοδο Τ=.6s για το σεισμικό σενάριο των 75 χρόνων. Με βάση τα γεωλογικά, γεωφυσικά και τα γεωτεχνικά δεδομένα της περιοχής, και τα αποτελέσματα των θεωρητικών αναλύσεων στις δεκαεννέα (9) αντιπροσωπευτικές θέσεις, πραγματοποιήθηκε στην συνέχεια ο χωρισμός της περιοχής σε 5 ζώνες παρόμοιας σεισμικής συμπεριφοράς, και εκτιμήθηκαν αντίστοιχα φάσματα απόκρισης επιτάχυνσης για κάθε ζώνη, πάντοτε για τα τρία σεισμικά σενάρια (Σχ. 7).. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΩΝ ΜΟΝΙΜΩΝ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΩΝ ΛΟΓΩ ΠΙΘΑΝΗΣ ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗΣ Η περιοχή των Γρεβενών χαρακτηρίζεται από έντονο τοπογραφικό ανάγλυφο. Οι κλίσεις των πρανών στην ευρύτερη περιοχή κυμαίνονται από o έως 9 o, όπου σε συνδυασμό με τα μηχανικά χαρακτηριστικά των γεωϋλικών και την αναμενόμενη σεισμική ένταση καθιστούν επιβεβλημένη τη μελέτη της επιδεκτικότητας των εδαφικών σχηματισμών της περιοχής σε πιθανό κίνδυνο κατολίσθησης, και την εκτίμηση των αναμενόμενων μόνιμων μετακινήσεων. Στην παρούσα εργασία, χρησιμοποιήθηκε η μεθοδολογία του HAZUS (NIBS, ) για τον υπολογισμό των μόνιμων μετακινήσεων λόγω κατολίσθησης, η οποία λαμβάνει υπόψη την κλίση του εδάφους, τις εδαφικές συνθήκες και το επίπεδο της 5

6 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος (α) Σχήμα 6. Χωρική κατανομή (α) της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης PΗGA στην επιφάνεια, και (β) της μέγιστης φασματικής επιτάχυνσης PSA για περίοδο T=.6 s (σεισμικό σενάριο 75 χρόνων). Figure 6. Spatial distribution (α) of peak ground acceleration PΗGA at the free surface, and (b) mean peak spectral acceleration PSA at T=.6 s at the free surface (seismic scenario 75 years). (β).5.5 Ζώνη IV: 5 χρόνια EAK (A) EAK (B) EAK (Γ) EC8 (C).5.5 Ζώνη V: 5 χρόνια EAK (A) EAK (B).5.5 Ζώνη III: 5 χρόνια EAK (A) EAK (B) EAK (Γ) EC8 (C) Ζώνη I: 5 χρόνια EAK (A) EAK (B).5 Ζώνη II: 5 χρόνια EAK (A) EAK (B) Σχήμα 7. Χωρισμός της περιοχής σε σεισμικές ζώνες: Μέσα κανονικοποιημένα φάσματα επιτάχυνσης για τις 5 ζώνες σε σύγκριση με τα ελαστικά φάσματα σχεδιασμού του ΕΑΚ και του EC8. Figure 7. Division of the area into zones of variant seismic behavior: Normalized mean elastic response acceleration spectra for the five zones in comparison with the proposed elastic spectra of the Greek seismic code and EC8. κρίσιμης επιτάχυνσης. Σύμφωνα με την εφαρμογή της υπόψη μεθοδολογίας, η κρίσιμη επιτάχυνση στην περιοχή των Γρεβενών κυμαίνεται από.g έως.g για κλίσεις πρανών από 5 ο έως 9 ο. Τα αποτελέσματα δίνονται υπό μορφή χαρτών μέσω των οποίων περιγράφεται η χωρική μεταβολή των άνω και κάτω ορίων των αναμενόμενων τιμών μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων στην επιφάνεια λόγω μιας πιθανής κατολίσθησης για τα τρία σεισμικά σενάρια. Στο Σχήμα 8 παρουσιάζεται η χωρική κατανομή των μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων λόγω κατολίσθησης για το σεισμικό σενάριο των 75 χρόνων (άνω και κάτω όριο αναμενόμενων τιμών).. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα βασικότερα συμπεράσματα της παρούσας εργασίας συνοψίζονται στα παρακάτω: 6

7 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος (α) (β) Σχήμα 8. Χωρική κατανομή άνω (α) και κάτω (β) ορίου αναμενόμενων τιμών μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων στην επιφάνεια λόγω κατολίσθησης (σεισμικό σενάριο 75 χρόνων). Figure 8. Spatial distribution of permanent ground displacement due to potential landsliding for the upper (a) and lower bound (b) at the free surface (seismic scenario of 75 years). Οι εδαφικοί σχηματισμοί στην πόλη των Γρεβενών κατατάσσονται στις κατηγορίες εδάφους Α και Β κατά ΕΑΚ και EC8. Εξαίρεση αποτελεί μία περιοχή που οριοθετείται από τον ποταμό Γρεβενιώτικο που διασχίζει την πόλη (Σχ. 7, Ζώνες ΙV και εν μέρει ΙII), όπου η ύπαρξη χαλαρών στρώσεων πάχους 5m οδηγεί σε έδαφος Γ κατά ΕΑΚ. Οι περιοχές που αναμένονται οι μεγαλύτερες σεισμικές ενισχύσεις σε επίπεδο επιταχύνσεων και ταχυτήτων είναι κοινές (Σχ., περιοχές γύρω από τις θέσεις Κ_, Η8, Η9, Κ), με εξαίρεση μια περιοχή στο ΒΔ τμήμα (Σχ. 7, Ζώνη ΙV) (μεγαλύτερου πάχους εδαφικών αποθέσεων) όπου η απόκριση σε επίπεδο επιταχύνσεων αναμένεται να είναι μειωμένη. Οι τιμές της κορυφαίας εδαφικής επιτάχυνσης PGA είναι σχετικά υψηλές π.χ. στην περίπτωση του σεισμικού σεναρίου των 75 χρόνων μεταβάλλονται από,6g έως,5g (Σχ. 6 (a)), που αντιστοιχούν σε συντελεστές ενίσχυσης σε σχέση με την κορυφαία τιμή επιτάχυνσης σε συνθήκες βράχου από,5 έως,. Σε αντίθεση, οι τιμές της κορυφαίας εδαφικής ταχύτητας PGV είναι σχετικά χαμηλές π.χ. για το σενάριο των 75 χρόνων κυμαίνονται από 6-cm/s. Αυτό οφείλεται στους υψηλής δυστμησίας και σχετικά μικρού πάχους εδαφικούς σχηματισμούς της περιοχής που οδηγούν σε σημαντική ενίσχυση της κίνησης σε επίπεδο επιταχύνσεων. Οι φασματικές τιμές της μέγιστης φασματικής επιτάχυνσης στην επιφάνεια, PSA, μεγιστοποιούνται για ιδιοπερίοδο T=.s ενώ για μεγαλύτερες ιδιοπεριόδους (T=,6,,,,5 και, s) μειώνονται σταδιακά. Επομένως κτήρια με ιδιοπερίοδο Τ=.s αναμένεται να εμφανίσουν τις μεγαλύτερες βλάβες. Τα αποτελέσματα των μονοδιάστατων αναλύσεων οδήγησαν στο διαχωρισμό της περιοχής των Γρεβενών σε 5 ζώνες διαφορετικής σεισμικής συμπεριφοράς με σημαντικές διαφοροποιήσεις στις τιμές των φασματικών ταχυτήτων Sv (υψηλές τιμές τυπικής απόκλισης), ιδιαίτερα στην περιοχή των χαμηλών συχνοτήτων. Οι ζώνες III και IV, (μεγαλύτερου πάχους και σχετικά χαλαρές εδαφικές αποθέσεις) παρουσιάζουν υψηλότερες τιμές φασματικών ταχυτήτων συγκρινόμενες με τις ζώνες I, II and V (μικρότερου πάχους και δύστμητους σχηματισμούς). Oι τιμές των μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων λόγω κατολίσθησης στην επιφάνεια, PGD, είναι σχετικά υψηλές (για το σενάριο των 75 χρόνων κυμαίνονται από cm έως 8cm (Σχ. 8) και αναμένεται να οδηγήσουν σε αστοχίες στα δίκτυα κοινής ωφέλειας και υποδομής σε ορισμένες περιοχές της πόλης με έντονο τοπογραφικό ανάγλυφο. Σημειώνεται ότι η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε (HAZUS) οδηγεί γενικά σε συντηρητικά αποτελέσματα σχετικά με το εύρος των αναμενόμενων μετακινήσεων. Τα παραπάνω αποτελέσματα της παρούσας εργασίας αποτελούν τη βάση για την εφαρμογή μεθόδων εκτίμησης απωλειών (άμεσων και έμμεσων) και τη διαχείριση του σεισμικού κινδύνου στην πόλη των Γρεβενών. 5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Aki, K. (99) Local Site Effects on Weak and Strong Ground Motion, Tectonophysics, (8):9-7

8 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος Bard, P.-Y. (99) Effects of Surface Geology οn Ground Motion: Recent Results and Remaining Issues, Proc. th ECEE, Vienna, Austria, ():5-. Chavez-Garcia, F-J Site effects: from observation and modelling to accounting for them in codes, Keynote Lecture, In ICEGE, Thessaloniki, 7. EERA, A Computer Program for Equivalentlinear Earthquake site Response Analysis of Layered Soil Deposits, J. P. Bardet, K. Ichii, and C. H. Lin (), Univ. of Southern California, Dep. of Civil Engin., August. Eurocode 8 - Design provisions for earthquake resistance of structures - Part -: General rules - Seismic actions and general requirements for structures, European Prestandard, ENV 998--, Oct.99, CEN- European Committee for Standardization. Finn, W.D.L. (99) Geotechnical Engineering Aspects of Microzonation, Proc. th Inter. Conf. on Seismic Zonation, (): Hatanaka N., Suzuki Y., Kawasaki T. and Endoh M., (988). Cyclic undrained shear properties of high quality undisturbed gravel, Soils and Foundations, Vol.8(), J. of JSSMFE, pp Kokusho T. and Esashi Y. (98) Cyclic triaxial test on sands and coarse material, Proc. th int. Conf. on Soil Mech. and Found. Eng., Vol., pp Margaris, B., C. Papazachos, Ch.Papaioannou, N. Theodulidis, I. Kalogeras and Α.Skarlatoudis (), Ground motion attenuation relations for shallow earthquakes in Greece, CD Proc. th ECEE, Paper 85, London September, pp National Institute of Building Sciences (NIBS) (), Earthquake loss estimation methodology. HAZUS. Technical manual, Vol.., FEMA, Washington, D.C.HAZUS, Earthquake Loss Estimation Methodology HAZUS, Technical Manual, FEMA, Washington DC, Pitilakis, K. and Anastasiadis, A.(998). Invited lectures: Soil and site characterization for seismic response analysis. Proc th ECEE, Paris, pp Pitilakis, K., (), Site Effects, Recent Advances in Earthquake Geotechnical Engineering & Microzonation, Ed. A. Ansal, Springer Netherlands, Roblee C., and B. Chiou, (). A proposed Geoindex model for Design Selection of non- Linear Properties for Site Response Analyses. Int. Workshop on Uncertainties in Nonlinear Soil Properties and their Impact on Modeling Dynamic Soil Response, Richmond Field Station, Richmond, CA, 8-9 March, 9p. Skarlatoudis, A., N. Theodulidis, Ch. Papaioannou and Z. Roumelioti () The dependence of peak horizontal acceleration on magnitude and distance for small magnitude earthquakes in Greece, Proc. WCEE, paper no. 857, Vancouver BC, August -6,, pp. SRM-DGC A.. (6-9): Development and Proposition for Implementation of an Efficient Methodology and Appropriate Local Instruments for the Management, Prevention and Reduction of Seismic Risk in Düzce- Turkey, Grevena-Greece and Catania-Italy. INTERREG III B Archimed. Technical Report of SRM-DGC Program (7). Report D: Seismic Hazard and seismic scenarios in Grevena. C. Papaioannou, Dr. Seismologist Senior Reseacher, Inst. of Eng. Seismology and Earthquake Engineering. Technical Report of SRM-DGC Program (9). Report D: Vulnerability Analysis and Loss Estimation in Grevena. Technical Report of SRM-DGC Program (9). Report D5: Geotechnical map of Grevena. Technical Report of SRM-DGC Program (9). Report D8: Microzonation study of Grevena. Inventories and classification of elements at risk in GIS. Vucetic M. and Dobry R. (99). Effect of soil plasticity on cyclic response. J. of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 7(), pp Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός (Ε.Α.Κ. - ). Οργανισμός Αντισεισμικού Σχεδιασμού και Προστασίας (ΟΑΣΠ). Πιτιλάκης Κ., Αναστασιάδης Α., Μανάκου Μ., Αποστολίδης Π., Μεσσίνη Α., Σενετάκης Κ., Φωτοπούλου Σ. (8), Θεωρητική και πειραματική μελέτη σεισμικής απόκρισης εδαφικών σχηματισμών στην πόλη των Γρεβενών, ο Παν. Συν. Αντισεισμικής Μηχανικής & Τεχνικής Σεισμολογίας, 5-7 Νοεμβρίου, Αθήνα, Άρθρο