Risk assessment of buildings due to earthquake - induced ground shaking, liquefaction and tsunami
Authors: Καραφαγκά Στέλλα 
Published: August 2021

Οι φυσικοί κίνδυνοι που προκαλούνται από σεισμό, όπως σεισμική εδαφική ταλάντωση, ρευστοποίηση και τσουνάμι, μπορεί να αποδειχθούν καταστρεπτικοί για τις κατασκευές και αποτελούν σημαντική απειλή για τις ανθρώπινες ζωές. Η μετάβαση προς μια ασφαλέστερη και πιο ανθεκτική κοινωνία απαιτεί αποτελεσματικά εργαλεία εκτίμησης διακινδύνευσης τα οποία μπορούν να αξιοποιηθούν από τους αρμόδιους φορείς για τη θέσπιση ολοκληρωμένων στρατηγικών μείωσης των κινδύνων τόσο σε περιφερειακό επίπεδο όσο και σε τοπικό επίπεδο. Κύριος στόχος της διδακτορικής διατριβής αποτελεί η πρόταση και ποσοτικοποίηση αναλυτικών μεθοδολογιών για την αποτίμηση της τρωτότητας και διακινδύνευσης κτιρίων που υπόκειται είτε σε τσουνάμι, είτε σε διαφορικές μόνιμες μετακινήσεις λόγω ρευστοποίησης του εδάφους, ή σε συνδυασμένη σεισμική εδαφική ταλάντωση και ρευστοποίηση του εδάφους λαμβάνοντας υπόψη την δυναμική αλληλεπίδραση εδάφους-κατασκευής (ΔΑΕΚ). Η τρωτότητα εκφράζεται μέσω καμπυλών τρωτότητας σε όρους πιθανότητας υπέρβασης και σε όρους απωλειών ή μέσω επιφανειών τρωτότητας (όπου κρίνεται σκόπιμο). Πιο συγκεκριμένα, προτείνεται μια αναλυτική μεθοδολογία για την αποτίμηση της τρωτότητας κτιρίων που υπόκειται σε τσουνάμι. Αποδείχθηκε ότι το ύψος των κτιρίων, η δομική τους τυπολογία καθώς και η ύπαρξη τοιχοποιίας επηρεάζουν την τρωτότητα του κτιρίου λόγω τσουνάμι. Επιπλέον, προτείνεται μια αναλυτική μεθοδολογία για την εκτίμηση της τρωτότητας και διακινδύνευσης κτιρίων με εύκαμπτη θεμελίωση (μεμονωμένα πέδιλα) που υποβάλλονται σε διαφορικές μόνιμες μετατοπίσεις εδάφους που προκαλούνται από ρευστοποίηση του εδάφους, ενώ πιθανή αρχική βλάβη στα δομικά στοιχεία λόγω της σεισμικής εδαφικής ταλάντωσης δε λαμβάνεται υπόψη. Ένας ακόμη στόχος της παρούσας διατριβής είναι η πρόταση μιας αναλυτικής μεθοδολογίας εκτίμησης της τρωτότητας και διακινδύνευσης κτιρίων με εύκαμπτη θεμελίωση που εδράζονται σε ρευστοποιήσιμα εδάφη και υπόκεινται σε συνδυασμένη σεισμική εδαφική ταλάντωση και ρευστοποίηση λαμβάνοντας υπόψη τη ΔΑΕΚ. Για την εκτίμηση των παραμέτρων των καμπυλών τρωτότητας, πραγματοποιούνται διδιάστατες μη γραμμικές επαυξητικές δυναμικές αναλύσεις. Επιπλέον, πραγματοποιείται μια δεύτερη σειρά επαυξητικών δυναμικών αναλύσεων λαμβάνοντας υπόψη κλίση 5% ώστε να εξεταστεί καλύτερα η συμβολή της πλευρικής εξάπλωσης. Γενικά παρατηρείται ότι το ύψος του κτιρίου αποτελεί μια παράμετρο που μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την τρωτότητα του λόγω σεισμικής εδαφικής ταλάντωσης και ρευστοποίησης. Επιπλέον, παρατηρείται ότι τα υπό μελέτη κτίρια σε έδαφος επίπεδο αναμένεται να υποστούν λιγότερες βλάβες λόγω σεισμικής εδαφικής ταλάντωσης και ρευστοποίησης συγκριτικά με αυτά σε έδαφος κεκλιμένο λόγω της έντονης πλευρικής εξάπλωσης, η οποία συνεπάγεται σημαντικές διαφορικές εδαφικές μετακινήσεις. Η αξιοπιστία των προτεινόμενων συναρτήσεων τρωτότητας επαληθεύεται μέσω της σύγκρισης αντιπροσωπευτικών αποτελεσμάτων με σχετικές καμπύλες της βιβλιογραφίας και δεδομένα από βλάβες σε κτίρια λόγω αυτών των φυσικών κινδύνων. Σημαντική συμβολή της διατριβής είναι επίσης η πρόταση σχέσεων μεταξύ των μέγιστων διαφορικών μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων στο επίπεδο θεμελίωσης και της μόνιμης εδαφικής μετατόπισης στην επιφάνεια του εδάφους κάτω από κτίρια με εύκαμπτη θεμελίωση που υπόκεινται σε σεισμική εδαφική ταλάντωση και ρευστοποίηση, όταν εδράζονται σε επίπεδο έδαφος ή σε κεκλιμένο. Τέλος, εκτιμάται η διακινδύνευση σε όρους οικονομικών απωλειών λόγω της συνδυασμένης δράσης της σεισμικής εδαφικής ταλάντωσης και ρευστοποίησης στα κτίρια του λιμανιού της Θεσσαλονίκης. Μέσω αυτής της εφαρμογής, επαληθεύεται η δυνατότητα εφαρμογής των προτεινόμενων μεθοδολογικών πλαισίων και η αποτελεσματικότητα των εκτιμώμενων καμπυλών και επιφανειών τρωτότητας. Οι προτεινόμενες συναρτήσεις τρωτότητας μπορούν να βρουν άμεση εφαρμογή σε ένα πιθανοτικό πλαίσιο εκτίμησης της διακινδύνευσης λόγω σεισμικής εδαφικής ταλάντωσης και ρευστοποίησης αντίστοιχων τυπολογιών κτιρίων στην Ελλάδα και στη Νότια Ευρώπη. Οι αρμόδιοι φορείς μπορούν να τις αξιοποιήσουν για την εκτίμηση της διακινδύνευσης των κτιρίων υπό την ευθύνη τους με στόχο την ενίσχυση της ανθεκτικότητας τους.