Διερεύνηση της Συμπεριφοράς των Συστημάτων Αντιπλημμυρικής Προστασίας της Νέας Ορλεάνης κατά τον Τυφώνα «Κατρίνα» της 29ης Αυγούστου 2005

Διερεύνηση της Συμπεριφοράς των Συστημάτων Αντιπλημμυρικής Προστασίας της Νέας Ορλεάνης κατά τον Τυφώνα «Κατρίνα» της 29ης Αυγούστου 2005 Άντα Αθανασοπούλου, Πολιτικός Μηχανικός, MSc ΤΡΙΤΗ, 19 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2006 Αναγνωρίσεις Prof. Ray Seed, University of California, Berkeley Prof. B. Bea, J. Bray, J. Pestana και M. Riemer, University of California, Berkeley Prof. Jean-Louis Briaud από το University of Texas A&M Prof. Dave Rogers από το University of Missouri Rolla Prof. Joe Wartman από το Drexel University Diego Cobos-Roa, Carmen Cheung and Xavier Vera- Grunauer από το University of California, Berkeley 1

2

3

4

Νέα Ορλεάνη, Λουιζιάνα Αναχώματα Φυσικής Προέλευσης Ανθρωπογενή (μη-ελεγχόμενη κατασκευή) 5

Τυπική Διατομή Αναχώματος Μη-ελεγχόμενη κατασκευή...... Κατασκευή κατόπιν σχεδιασμού Σύσταση Ομάδας ILIT (Independent Levee Investigation Team) 34 ερευνητές και 17 επαγγελματίες μηχανικοί από: 8 ακαδημαικά ιδρύματα 6 ιδιωτικές εταιρείες 2 κρατικές υπηρεσίες Διαθέσιμη εμπειρία διερεύνησης αστοχιών: 12 σεισμοί 8 τυφώνες 14 αστοχίες φραγμάτων 12 αστοχίες αναχωμάτων Space Shuttles Challenger και Columbia Πετρελαιοκηλίδα της Exxon Valdez 6

Νέα Ορλεάνη 7

Αναχώματα στις όχθες του ποταμού Μισσισσιπή 8

9

New Orleans East (East Flank) Θέσεις Δειγματοληψίας για την Μελέτη Εδαφικής Διάβρωσης 10

100000 10000 1000 Erosion Rate 100 (mm/hr) Very High Erodibility I High Erodibility II Medium Erodibility III Low Erodibility IV 10 1 Very Low Erodibility V 0.1 0.1 1.0 10.0 100.0 Velocity (m/s) S1-B1-(0-2ft)-TW S1-B1-(2-4ft)-SW S2-B1-(0-2ft)-TW S2-B1-(2-4ft)-SW S3-B1-(2-4ft)-SW S3-B2-(0-2ft)-SW S3-B3-(0-1ft)-SW S4-(0-0.5ft)-LC-SW S4-(0-0.5ft)-HC-SW S5-(0-0.5ft)-LT-SW S6-(0-0.5ft)-LC-SW S7-B1-(0-2ft)-TW S7-B1-(2-4ft)-SW S8-B1-(0-2ft)-TW S8-B1-(2-4ft)-L1-SW S8-B1-(2-4ft)-L2-SW S11-(0-0.5ft)-LC-TW S11-(0-0.5ft)-HC-TW S12-B1-(0-2ft)-TW S12-B1-(2-4ft)-SW S15-Canal Side-(0-0.5ft)-LC-SW S15-CanalSide-(0-0.5ft)-HC-SW S15-Levee Crown-(0-0.5ft)-LT-SW S15-Levee Crown-(0.5-1.0ft)-LT-SW Νέα Ορλεάνη 11

12

13

Ζώνες Μετάβασης MRGO, Bayou Bienvenue 14

Νέα Ορλεάνη 15

Νέα Ορλεάνη 16

17η Οδός 17

EPA, 2005 17η Οδός, Δυτική Όχθη 3.5 in 18

Κανάλι της Οδού London (βόρεια αστοχία) 19

20

Παρουσίαση Μεθοδολογίας Αναλύσεων Ευστάθειας Περίπτωση Αστοχίας της 17ης Οδού Επι-τόπου Δοκιμές και Χαρακτηρισμός Εδαφών Δειγματοληψία Cone Penetration Test (CPT) Standard d d Penetration t ti Test t (SPT) Vane Shear Test (VST) 21

Εδαφική Διατομή της ανατολικής όχθης της 17ης οδού Elevation (ft, N.A.V.D.88) 22

Εργαστηριακές Δοκιμές στο Εργαστήριο Εδαφομηχανικής του UC Berkeley Όρια Atterberg Τριαξονικές Δοκιμές (UU) Δοκιμές Άμεσης Διάτμησης Δοκιμές Διαπερατότητας Δοκιμές Πτερυγίου (εργαστηριακή συσκευή) Διατμητική Αντοχή - Βάθος (αργιλική στρώση) 23

Μαλακή Γρίζα Άργιλος (CH) κάτω από τη στέψη του αναχώματος 0 OCR 1 2 3 4 5 S u /σ' vo 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 (Nk = 12) -5-5 (su/σ'v)nc ~ 0.31-10 -10 Elevation (ft) -15-20 -25-30 -15-20 -25-30 CPT-2 Transition & Grey Clay (CH) -35-35 -40 CPT-2 PLAXIS (Soft Soil Model prediction) -40 Διατμητική Αντοχή - Βάθος (βαλτώδης στρώση) (α) Κάτω από τη στέψη του αναχώματος (β) Κάτω από τον πόδα του αναχώματος 24

17η Οδός: Επιφάνεια διάτμησης στην περιοχή αστοχίας του αναχώματος 17η Οδός: Ευαίσθητη αργιλική στρώση στο εσωτερικό του βαλτώδους στρώματος 25

Canal Breach Εργαστηριακή Δοκιμή Πτερυγίου στο UC Berkeley (miniature type) 26

Ευαισθησία της οργανικής αργίλου στο εσωτερικό του βαλτώδους στρώματος σε σχέση με την ευαισθησία της γκρίζας αργίλου σε μεγαλύτερα βάθη (CH) 1.00 Lab Vane Test Results for 17th Str. Canal, East Bank 090 0.90 0.80 τ/su 0.70 0.60 0.50 0.40 CH/OH, OCR=1 CH, OCR= 2 to 3 Marsh, OCR=1 Marsh, OCR=1.5 0.30 0.20 0.10 0.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Displacement (in) Αναλύσεις PLAXIS Ευστάθεια πρανών με τη μέθοδο της οριακής ισορροπίας Ευστάθεια πρανών με τη μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων Αναλύσεις υπόγειας ροής PLAXIS Geostudio 27

) Elevation, WL (ft) 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 (Water Elev. +12.5 feet) 17η Οδός Water-Filled Gap (FS = 1.3) No Gap 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 FS 17η Οδός, Δυτική Όχθη 12 11 Sto orm Surge Elevation, ft (MSL) 10 9 8 7 6 +9.5 feet 5 4 Gap No gap 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 FS 28

Οδός London London Avenue Canal, North (West Bank) London Avenue Canal, North (East Bank) 12 12 10 w ithout crack with crack 10 w ithout crack w ith crack Storm Surge +9.5ft (MSL) Storm Surge Elevation, ft (MSL) 8 6 4 Storm Surge Elevation, ft (MSL) 8 6 4 2 2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 FS 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 FS Δυτική Όχθη Ανατολική Όχθη Οδός London (νότια αστοχία) Αναλύσεις Υδραυλικής Κλίσης io= 0.8 29

Οδός London (νότια αστοχία) Οδός London (νότια αστοχία) 30

Γενικές Παρατηρήσεις - Συμπεράσματα Η γνώση της γεωλογίας της περιοχής είναι πολύ σημαντική Λόγω της αβεβαιότητας όσων αφορά τις εδαφικές ιδιότητες (αντοχή, πλαστικότητα, κτλ.) ) μεγάλη προσοχή χρειάζεται στην χρήση «μέσων τιμών» Το σύγχρονο υπολογιστικό λογισμικό παρέχει αξιόπιστα αποτελέσματα εφόσων χρησιμοποιηθούν ορθά προσδιορισμένες εδαφικές ιδιότητες Κατά το σχεδιασμό αναχωμάτων πρέπει να λαμβάνεται Κατά το σχεδιασμό αναχωμάτων πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η διαφοροποίηση της διατμητικής αντοχής του συνεκτικού εδάφους θεμελίωσης κατά τη μετάβαση από τον άξονα συμμετρίας της διατομής του αναχώματος προς τον πόδα 31

Η σύνδεση κατασκευών που αποτελούν τμήματα μεγαλύτερου συστήματος πρέπει να έχει τον ίδιο συντελεστή ασφάλειας με τα επι-μέρους τμήματα Κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος είναι επιθυμητή η ανάπτυξη πλάστιμης και όχι ψαθυρής συμπεριφοράς (performance-based engineering) Σε πολλά έργα του Πολιτικού Μηχανικού η συντήρηση της κατασκευής είναι εξίσου σημαντική με τον σωστό σχεδιασμό και κατασκευή New Orleans U.S. Dams U.S. Dams 32

New Orleans U.S. Dams U.S. Dams 1915, 1940, 1947, 1965, 1969 and 2005 33

Το Report της ομάδας του U. C. Berkeley (ILIT) είναι διαθέσιμο στο διαδίκτυο : www.ce.berkeley.edu/~new_orleans 34