Ανάπτυξη μοντέλων εμπειρικής εκτίμησης σεισμικού κινδύνου της πόλης της Λευκάδας

Abstract

The scope of this thesis is the development and evaluation of a seismic risk model in a building by building scale within the old town of Lefkada, capital of Lefkada Island, Greece. Lefkada is part of the Ionian Islands, a most seismically active area in Greece that has suffered numerous destructive earthquakes. Most of the buildings of the historical center of the town were built by local practices and have been designated as representative earthquake resistant constructions by the European Council Cultural Heritage Unit. The town is situated on low resistance and rigidity Holocene alluvial and lagoon deposits of 9 to 16 meter thickness. The local amplification of ground motion typically depends on the soil deposits.The proposed model derived by combining seismic sources, building vulnerability and site effects. Vulnerability was assessed empirically for individual buildings through a field survey using the assumption of EMS-98. Site effects were determined using ambient noise HVSR measurements at selected points in LOT and geotechnical data. Peak ground acceleration was assessed using both the finite fault and the point-source stochastic simulation scheme, taking into account the local amplification factor derived by ambient noise measurements. Seismic risk scenarios were developed through employing two seismic sources: (a) the earthquake of August 14th 2003, Mw=6.2 and (b) a future Maximum Credible Earthquake of Mw=7.0, expected at the same distance according to the probabilistic seismic hazard analysis elaborated. Moreover, the discrete damage state probability for each building was resolved. The estimated seismic damage scenarios correlate very well to the observed damage for a large number of buildings, thus implying that the proposed model is a reliable one. The buildings of Lefkada old town present satisfactory seismic behavior under the load of an earthquake similar to the one of 2003, but are susceptible to serious damage in case of a stronger earthquake.

Σκοπός της διατριβής είναι η ανάπτυξη μοντέλων σεισμικού κινδύνου για μεμονωμένα κτίρια στην παλιά πόλη της Λευκάδας, πρωτεύουσας του νησιού της Λευκάδας, το οποίο ανήκει στα Ιόνια νησιά, σε μια από τις πλέον σεισμικές περιοχές της Ελλάδας και κατ’επέκταση της Μεσογείου. Τα περισσότερα από τα κτίρια του ιστορικού κέντρου της πόλης είναι κατασκευασμένα με παραδοσιακό τρόπο δόμησης και αποτελούν αντιπροσωπευτικές αντισεισμικές κατασκευές, σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Πολιτιστικής Κληρονομιάς.Το προτεινόμενο μοντέλο προκύπτει από τη συνέλιξη της τρωτότητας των κτιρίων της πόλης της Λευκάδας, σεισμικών πηγών που αντιστοιχούν στο ρήγμα μετασχηματισμού Κεφαλονιάς - Λευκάδας και του τοπικού εδαφικού παράγοντα ενίσχυσης. Η τρωτότητα των κτιρίων εκτιμήθηκε μέσω της Ευρωπαϊκής Μακροσεισμικής Κλίμακας (EMS-98). Η απόκριση των εδαφικών σχηματισμών προσδιορίστηκε από τις μετρήσεις μικροθορύβου και τον υπολογισμό των φασματικών λόγων των οριζόντιων ως προς την κατακόρυφη συνιστώσα (καμπύλες HVSR). Οι μέγιστες τιμές εδαφικής επιτάχυνσης υπολογίστηκαν μέσω στοχαστικής προσομοίωσης της ισχυρής εδαφικής κίνησης με χρήση σημειακής πηγής και πεπερασμένου ρήγματος, λαμβάνοντας υπόψη τον παράγοντα ενίσχυσης. Ο τελευταίος προσδιορίστηκε μέσω μετρήσεων μικροθορύβου για 2 σεισμικά σενάρια: α) τον σεισμό της 14ης Αυγούστου 2003, μεγέθους Mw=6.2, σε απόσταση 13 χλμ από τo κέντρο της παλιάς πόλης της Λευκάδας και β) μέγιστο αναμενόμενο σεισμό μεγέθους Mw=7 στην ίδια απόσταση, σύμφωνα με την πιθανολογική μελέτη σεισμικής επικινδυνότητας που διεξήχθη στα πλαίσια αυτής της διατριβής. Επιπλέον υπολογίστηκε η μέγιστη πιθανότητα βαθμού βλάβης δια μέσου στατιστικών σχέσεων. Τα κτίρια της παλιάς πόλης της Λευκάδας, βάσει της ανάλυσης που περιγράφεται στην παρούσα διατριβή, ανταποκρίνονται καλά σε σεισμό όμοιο με αυτόν του 2003, κινδυνεύουν όμως να υποστούν σοβαρές βλάβες στην περίπτωση ενός ισχυρότερου σεισμού.Οι εκτιμώμενες βλάβες για το σενάριο του σεισμού του 2003, Μw=6.2, συσχετίζονται πολύ καλά με τις καταγραφείσες βλάβες ενός μεγάλου αριθμού κτιρίων, υποδεικνύοντας την αξιοπιστία του προτεινόμενου μοντέλου.