Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διατριβή αφορά την εκτίμηση του σεισμικού κινδύνου στην πόλη του Αιγίου (Δυτικός Κορινθιακός Κόλπος), μέσω συνδυασμού αιτιοκρατικής ανάλυσης της σεισμικής επικινδυνότητας και εμπειρικής εκτίμησης της δομικής τρωτότητας. Προς αυτόν τον σκοπό, εφαρμόζεται η στοχαστική μέθοδος πεπερασμένων πηγών για την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης τριών σεισμικών σεναρίων εγγύς πεδίου, ικανών να συμβούν βάσει της σεισμοτεκτονικής της περιοχής. Τα τρία σεισμικά σενάρια είναι: 1) η επανάληψη του καταστρεπτικού σεισμού της 15ης Ιουνίου 1995, μεγέθους Mw=6,4 , ο οποίος αποδίδεται σε παράκτιο κανονικό ρήγμα μικρής κλίσης, 2) η επανάληψη του ιστορικού, καταστρεπτικού σεισμού της 26ης Δεκεμβρίου 1861, μεγέθους 6,7 , ο οποίος συνδέεται με το Ανατολικό ρήγμα της Ελίκης και 3) ένας πιθανός σεισμός Mw=6,0 στο - πλησιέστερο για την πόλη - ρήγμα του Αιγίου.
Η παραμετροποίηση του στοχαστικού μοντέλου προσομοίωσης τεκμηριώνεται από συγκρίσεις με διαθέσιμες καταγραφές σεισμών από μόνιμους επιταχυνσιογράφους εγκατεστημένους στην πόλη του Αιγίου. Η επίδραση των τοπικών εδαφικών συνθηκών κατά την εξαγωγή των σεισμικών σεναρίων προσεγγίζεται από μετρήσεις μικροθορύβου ελεύθερου πεδίου σε επιλεγμένες θέσεις στην πόλη του Αιγίου, οι οποίες αναλύονται με την τεχνική του Φασματικού Λόγου Οριζόντιων προς Κατακόρυφης συνιστώσας (μέθοδος HVSR). Η δομική τρωτότητα του Αιγίου εκτιμάται για 3216 κτίρια, μέσω επιτόπιας αυτοψίας και λεπτομερούς παρατήρησης ανά κτίριο, λαμβάνοντας υπόψη πρόσφατες δορυφορικές εικόνες κάλυψης του κτιριακού αποθέματος της πόλης, βάσεις δεδομένων από στατιστικά στοιχεία απογραφής, καθώς και την Τελική Έκθεση προς τον ΟΑΣΠ του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών, σχετικά με τη στατιστική επεξεργασία των βλαβών του Αιγίου στον σεισμό της 15/06/1995. Η εύρεση της δομικής τρωτότητας βασίζεται στην εμπειρική μέθοδο RiskUE-LM1 και υπολογίζεται συναρτήσει Δεικτών Τρωτότητας (VI), σχετικών με τους κανόνες τυπολογίας της μακροσεισμικής κλίμακας EMS-98 και με τροποποιητικούς παράγοντες συμπεριφοράς ως προς ορισμένα δομικά χαρακτηριστικά που επηρεάζουν τη σεισμική απόκριση των κτιρίων.
Για το κάθε ένα σεισμικό σενάριο, ο αναμενόμενος μέσος βαθμός βλάβης ανά κτίριο προκύπτει σύμφωνα με τη μέθοδο RiskUE-LM1, συνδυάζοντας το προκύπτον VI με την αντίστοιχη εμπειρική ένταση, η οποία υπολογίζεται από την προσομοίωση της ισχυρής εδαφικής κίνησης ως συνάρτηση της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης (PGA). Τα αποτελέσματα των σεναρίων σεισμικού κινδύνου παρουσιάζονται ανά οικοδομικό τετράγωνο σε όρους βαθμών βλάβης κατά EMS-98 και της πιθανότητας εμφάνισής τους. Τέλος, τα σεισμικά σενάρια βλαβών συγκρίνονται με την κατανομή των καταγεγραμμένων, πραγματικών βλαβών του κτιριακού αποθέματος της πόλης του Αιγίου λόγω του σεισμού του 1995. Η σύγκριση αφορά, μεταξύ άλλων, και τη διερεύνηση των μεταβολών της παρούσας δομικής τρωτότητας της πόλης ως προς την αντίστοιχη της περιόδου του 1995, καθώς και τη διερεύνηση της πιθανής εδαφικής ενίσχυσης.
Τα αποτελέσματα εμφανίζουν όλους τους αναμενόμενους βαθμούς βλάβης, με την πλειοψηφία των κτιρίων να κυμαίνεται από αβλαβή έως βαριές βλάβες. Το βορειοανατολικό τμήμα του δομικού αποθέματος στο κέντρο της πόλης και εν μέρει το νοτιότερο τμήμα επιδεικνύουν τη μεγαλύτερη επιδεκτικότητα σε αστοχία, σε συμφωνία με τη χωρική κατανομή των πραγματικών βλαβών λόγω του σεισμού του 1995, της προκύπτουσας εδαφικής ενίσχυσης μέσω της μεθόδου HVSR και της εκτιμώμενης δομικής τρωτότητας. Το πρώτο σεισμικό σενάριο χαρακτηρίζεται ως το ευνοϊκότερο μεταξύ των υπολοίπων δύο σεναρίων αλλά και σημαντικά ευνοϊκότερο ως προς την πραγματική κατανομή των βλαβών του 1995. Αντιθέτως, το τρίτο σεισμικό σενάριο, λόγω και της μεγαλύτερης εγγύτητας του ρήγματος προς την πόλη, χαρακτηρίζεται ως το δυσμενέστερο, ειδικά για τις περισσότερο τρωτές κατασκευές.
Η γενικότερη σύγκριση των σεισμικών σεναρίων έδειξε πως τα παλαιότερα κατασκευαστικά κτίρια μη ενισχυμένης τοιχοποιίας (URM) και τα κτίρια οπλισμένου σκυροδέματος (RC) απουσίας Αντισεισμικού Σχεδιασμού (Α.Σ.), υπόκεινται σε βαρύτερες βλάβες, εν αντιθέσει με την τυπολογία URM παρουσία πλακών RC και των κτιρίων RC με Α.Σ. τα οποία και παρουσιάζουν καλύτερη αντισεισμική απόκριση. Ιδιαιτέρως τα κτίρια RC περιόδου κατασκευής μετά το 1995, παραμένουν αβλαβή και στις τρεις περιπτώσεις των σεισμικών σεναρίων, υποδεικνύοντας έτσι την πρακτική ανωτερότητα των πιο σύγχρονων Αντισεισμικών Κανονισμών. Επιπλέον, το υπάρχον κτιριακό απόθεμα της πόλης εμφανίζει αισθητά βελτιωμένη σεισμική απόκριση σε σχέση με τη δομική τρωτότητα του 1995, ως συνέπεια θετικών παρεμβάσεων προς ενίσχυση των πληγέντων κτιρίων από τον σεισμό του 1995 αλλά και αντικατάστασης των ευπαθών κτιρίων με σύγχρονες κατασκευές υψηλού Α.Σ.
Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της εφαρμοζόμενης μεθοδολογίας αποδεικνύονται συνεπή και αξιόπιστα, βάσει των διαθέσιμων δεδομένων γεωμορφολογίας της περιοχής και της συγκρινόμενης κατανομής των πραγματικών βλαβών της πόλης κατά τον σεισμό του 1995. Κατά συνέπεια, η αξιοποίηση του παρόντος μοντέλου με μια περαιτέρω αναβάθμισή του όσον αφορά ορισμένες απλουστεύσεις της μεθοδολογίας, μπορεί να συμβάλλει θετικά στην άμεση, ακόμη και σε πραγματικό χρόνο, πρόληψη του σεισμικού κινδύνου, τόσο της πόλης του Αιγίου, όσο και της ευρύτερης περιοχής.
(EL)
The herein Master Thesis presents scenario-based seismic risk assessment in the earthquake prone city of Aigion (Western Corinth Gulf) by combining deterministic seismic hazard analysis and empirical structural vulnerability. Within this approach, the stochastic finite-fault method is applied towards simulation of strong ground motion for three near-field earthquake scenarios, capable of occurring under the well-established seismotectonics of the area. The three scenarios are: (a) a repetition of the June 15th 1995 (Mw=6.4) devastating earthquake, (b) a repetition of the December 26th 1861 historical earthquake of magnitude 6.7 and (c) a Mw=6.0 earthquake on the nearest Aigion Fault, underlying the city. The stochastic model parameterization is validated by comparisons with available recordings from permanent accelerometric stations. Site amplification is approximated by the use of ambient noise Horizontal-to-Vertical-Spectral-Ratios (HVSR) derived from in-situ free-field measurements in the city of Aigion. The structural exposure model of the city is developed on a building-by-building level through in-situ inspection, census data and satellite navigation tools, while the Final Report to Earthquake Planning and Protection Organization regarding the statistical study of damage due to the Aigion earthquake of 15/06/1995 is also considered. The macroseismic method of RiskUE-LM1 is applied for the estimation of the structural vulnerability of 3216 inspected buildings in Aigion, based on the vulnerability classes per EMS-98 and semi-empirical indexes, accounting for the buildings’ typology and structural/morphological modifier peculiarities. Three scenarios of structural loss are then presented on a building block scale for the city center, in terms of EMS-98 Damage Grades and their probability of occurrence. The obtained risk assessment models indicate that the northeastern and partly the southern part of Aigion are more susceptible to damage, in accordance with the real damage distribution from the 1995 earthquake, the obtained HVSR site amplification, and the inferred vulnerability of the constructions. Nevertheless, the current building stock demonstrates significantly enhanced seismic behaviour compared to the pre 1995-era, due to rehabilitation after the 1995 earthquake, strengthening post-earthquake interventions to damaged buildings of 1995 and replacement of vulnerable ones with High Earthquake Resistant Design new constructions. Despite unavoidable uncertainties intrinsic to both the method and data, being open to future improvements, the inferred seismic risk assessment provided realistic and consistent results, thus allowing its exploitation towards loss evaluation and mitigation purposes in the city of Aigion and its surroundings.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
