Intensity EMS-98 and vulnerability evaluation for early 20th century Greek historical earthquakes

Intensity EMS-98 and vulnerability evaluation for early 20th century Greek historical earthquakes

Σταυριανάκη Κατερίνα (EL)

born_digital_postgraduate_thesis

Διπλωματική Εργασία (EL)

Postgraduate Thesis (EN)

2013

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση ενόργανων – ιστορικών σεισμών του 20ου αιώνα στην Ελλάδα που προκάλεσαν εκτεταμένες καταστροφές. Αρχικά πραγματοποιήθηκε εκτίμηση της μακροσεισμικής έντασης στην κλίμακα EMS-98 χρησιμοποιώντας μακροσεισμικές και υπολογιστικές μεθόδους. Βασικό στοιχείο της κλίμακας αυτής είναι ο προσδιορισμός της τρωτότητας των υπό μελέτη κτιρίων. Η εκτίμηση της τρωτότητας εκτός από σεισμολογικό ενδιαφέρον για τον προσδιορισμό της έντασης παρέχει και ενδιαφέρον για σημαντικά από ιστορικής και πολιτισμικής άποψης κτίρια καθώς παρακολουθούμε την εξέλιξη τους στην πορεία του χρόνου. Για τον προσδιορισμό της τρωτότητας των κτιρίων χρησιμοποιήθηκε φωτογραφικό υλικό σύγχρονο του σεισμού καθώς και περιγραφές των κτιρίων από τις τοπικές εφημερίδες αλλά και από σεισμολογικές μελέτες της εποχής. Δεδομένου ότι οι πληροφορίες για κάθε σεισμό που μελετήθηκε προήλθαν από διαφορετικά είδη πηγών (σεισμολογικές μελέτες της εποχής αλλά και σύγχρονες, φωτογραφικό υλικό και περιγραφές από εφημερίδες της εποχής) κρίθηκε απαραίτητο ο προσδιορισμός ενός συντελεστή που αφορά την ποιότητα της εκτιμώμενης μακροσεισμικής έντασης με βάση τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό της. Ο συντελεστής αυτός προσδιορίζεται με βάση την πληθώρα των δεδομένων,την βεβαιότητα ότι οι περιγραφές αφορούν τον σεισμό μελέτης αλλά και τον προσδιορισμό της τοποθεσίας. Ο προσδιορισμός του συντελεστή ποιότητας στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε ως δείκτης και δεν μετέβαλε την εκτιμώμενη από τα δεδομένα ένταση. Ακόμα κατασκευάστηκαν χάρτες ισόσειστων καμπύλων που περιλαμβάνουν όλα τα δεδομένα αλλά και χάρτες που περιλαμβάνουν τα δεδομένα με την καλύτερη ποιότητα και συγκρίθηκαν με ήδη υπάρχοντες χάρτες για τους σεισμούς που μελετήθηκαν. Στην συνέχεια προσδιορίστηκε η ένταση EMS-98 με υπολογιστικές μεθόδους. Συγεκριμένα χρησιμοποιώντας σχέσεις εξασθένησης για επιφανειακούς σεισμούς στην Ελλαδα υπολογίστηκε η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση και στην συνέχεια προσδιορίστηκε η ένταση χρησιμοποιώντας εμπειρικούς τύπους που συνδέουν επιτάχυνση με ένταση. Ο υπολογισμός της επιτάχυνσης από τις σχέσεις εξασθένησης περιλαμβάνει τον προσδιορισμό του σεισμικού μεγέθους ροπής (Μw) που προήλθε από τον μακροσεισμικό κατάλογο (Makropoulos et al. 2012) , των επικεντρικών αποστάσεων και την εδαφική ταξινόμηση. Η εδαφική ταξινόμηση κατα NEHRP κατηγοριοποιεί τους γεωλογικούς σχηματισμούς με βάση την ταχύτητα των εγκαρσίων κυμάτων (Vs30 ) και έτσι προσδιορίζεται ένας συντελεστής. Αυτός παίρνει τιμές από 0 (βραχώδες υλικό) ως 3 (πολύ μαλακά εδάφη). Για τον προσδιορισμό αυτού του συντελεστή χρησιμοποιήθηκαν κυρίως γεωλογικοί και γεωτεχνικοί χάρτες. Όπου ήταν δυνατόν χρησιπομοποίθηκαν επιπλέον πληροφορίες που αφορούν δοκιμές πρότυπης διείσδυσης SPT και τιμές ταχύτητας εγακρσίων κυμάτων. Η Πρότυπη Δοκιμή Διείσδυσης (SPT) είναι μια μέθοδος κατά την οποία προωθείται στο έδαφος με κρουστική μέθοδο ένας πρότυπος δειγματολήπτης. Η προώθησή του επιτυγχάνεται με ένα βάρος 63.5 Kp που πέφτει από ύψος 76.2 cm (επαναλαμβανόμενες κρούσεις με χρήση ειδικής σφύρας). Κατά τη δοκιμή προωθείται ο δειγματοσυλέκτης μέσα στο έδαφος 45 cm σε 3 στάδια (15cm,15cm,15cm) και μετράται ο αριθμός των κρούσεων που απαιτούνται για να προωθηθεί κάθε φορά. To άθροισμα των αριθμών των κρούσεων που απαιτούνται για τις δύο τελευταίες προωθήσεις μας δίνει τoν αριθμό ΝSPT. Με τη χρήση εμπειρικών σχέσεων, οι οποίες προέκυψαν μετά από συσχετίσεις των επιτόπου δοκιμών με δοκιμές στο εργαστήριο σε διάφορα είδη εδαφών, μπορεί να εκτιμηθούν φυσικές ιδιότητες και μηχανικές παράμετροι του εδάφους. Στο τέλος παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τις παραπάνω μεθοδολογίες. (EL)

The aim of this study is to analyze damaging historical – instrumental earthquakes of the early 20th century in Greece using contemporary methodologies. Firstly the macroseismic intensity in the EMS-98 scale using both macroseismic and computational methods was evaluated. Main part of the intensity evaluation was the vulnerability assessment. Such procedure can provide information considering the evolution of buildings with historical and cultural interest through the time. In order to assign a vulnerability class, contemporary photographic material and descriptions of the buildings provided by the local newspapers and seismological compilations gathered and processed. Since a variety of data sources was used to evaluate the intensity, the results were distinguished into different categories with the use of a quality factor. The quality factor provides to the reader direct information about uncertainties in terms of reliability, veracity and locality. The significance of the quality factor was analyzed and it was found that parameters such as the plethora of the macroseismic data and the effects of the aftershock sequence can cause differences on its value. The results of the evaluation were used as an indicator of quality and did not alter the intensity evaluation. Isoseismal maps of the earthquakes using all the available data and isoseismal maps containing the data with the best quality factor were drawn and compared to pre- existing maps of the same earthquake. Similarities and differences are discussed extensively. A second evaluation of the EMS-98 intensity was also performed. This procedure involves the calculation of the peak ground acceleration (PGA) from ground motion prediction equations and then the correlation of acceleration with the intensity using a different equation. In order to calculate PGA different parameters such as the moment magnitude, the epicentral distances and the soil classification were determined. More specifically the moment magnitude was taken from the macoseismic catalogue (Makropoulos et al 2012). The epicentral distances were calculated with respect to the geoid. A soil classification was performed according to NEHRP, for each location by using geological and geotechnical maps of the study area as well as information concerning the shear velocity (Vs30 ) and Standard Penetration Test (SPT) values. The standard penetration test (SPT) is an in-situ dynamic penetration test designed to provide information on the geotechnical engineering properties of soil. The number NSPT was used in empirical equations correlating this number with the shear velocity. For every location a soil classification integer was assigned ranging from 0 to 3, where 0 indicates rocks and 3 indicates soft soils. The importance of the local geology it is shown in our results were differences of observed and calculated intensity can be attributed in the soil conditions. Finally the conclusions derived from the above mentioned methodologies are presented. (EN)

English

Σχολή Θετικών Επιστημών » Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος » ΠΜΣ με ειδίκευση στη Γεωφυσική - Σεισμολογία

Βιβλιοθήκη και Κέντρο Πληροφόρησης » Βιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών

https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

University of Athens

Pergamos Digital Library

Postgraduate Thesis