Συνδυαστική αποτίμηση της διακινδύνευσης και της αναταξιμότητας οδικών δικτύων έναντι ισχυρών σεισμών ως βάση λήψης αποφάσεων

Abstract

Intercity networks constitute a highly important civil infrastructure in developed countries, as they contribute to the prosperity and development of the connected communities. This was evident after recent strong earthquakes that caused extensive structural damage to key transportation components, such as bridges, overpasses, tunnels and geotechnical works, that in turn led to a significant additional loss associated with the prolonged traffic disruption. In cases of seismic events in developed societies with complex and coupled intercity transportation systems, the interdependency between citizens’ life and road functionality has further amplified the seismically-induced loss. Quantifying therefore, the resilience of road networks, defined as their ability to withstand, adapt to, and rapidly recover after a disruptive event, is a challenging issue of paramount importance towards holistic disaster risk mitigation and management. This study takes into account the above aspects of network resilience to earthquake loading and establishes a comprehensive, multi-criterion framework for mitigating the overall loss expected to be experienced by the community due to future earthquake events. The latter is decoupled into the direct structural damage-related loss and the indirect loss associated with the travel delays of the network users, as well as the wider socio-economic consequences in the affected area. In order to reflect the multi-dimensional nature of loss, a set of novel, time-variant indicators is herein introduced, while cumulative indicators are proposed for assessing the total loss incurred throughout the entire recovery period. This probabilistic risk management framework is implemented into a software to facilitate informed decisions of the stakeholders, both before and after a major earthquake event, thus prioritizing the pre-disruption strengthening schemes and accelerating the inspection and recovery measures, respectively.

Ένας ισχυρός σεισμός μπορεί να προκαλέσει σημαντικές δομικές βλάβες στα τεχνικά έργα του οδικού δικτύου της πληγείσας περιοχής καθώς και ολισθήσεις των φυσικών ή τεχνιτών πρανών από τα οποία διέρχεται το δίκτυο. Οι πιο πάνω βλάβες σχετίζονται με ένα κόστος επισκευής ή αλλιώς με τις άμεσες σεισμικές απώλειες ενώ παράλληλα οδηγούν με τη σειρά τους σε παρατεταμένη υπολειτουργία του δικτύου και σε σημαντικές έμμεσες απώλειες. Οι τελευταίες είναι αναπόφευκτα συνδεδεμένες και με τις κοινωνικοοικονομικές δομές καθώς και την εκτεταμένη εξάρτηση της καθημερινότητας των πολιτών από την εύρυθμη λειτουργία των οδικών δικτύων. Κατά συνέπεια, η ανάλυση της σεισμικής διακινδύνευσης του οδικού μιας περιοχής που έχει ως αντικείμενο την εκτίμηση των άμεσων και έμμεσων απωλειών αποτελεί βασικό εργαλείο για τον προσεισμικό σχεδιασμό και προετοιμασία της πολιτείας έναντι μελλοντικών σεισμών. Μία έννοια άμεσα συναρτημένη με τη σεισμική διακινδύνευση ενός οδικού δικτύου είναι η “αναταξιμότητα” (resilience) η οποία ορίζεται ως δυνατότητά του δικτύου να προσαρμόζεται και να ανακάμπτει μετά από μία φυσική καταστροφή. Η διατριβή αυτή λαμβάνει υπόψη της τα παραπάνω ζητήματα και προτείνει μία ολοκληρωμένη μεθοδολογία για τη συνδυαστική αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης και της αναταξιμότητας ενός οδικού δικτύου μέσω του υπολογισμού μιας σειράς ποσοτικών και ποιοτικών δεικτών αντίστοιχα. Προκειμένου να εκφραστεί η πολυδιάστατη φύση των απωλειών εισάγονται νέοι δείκτες που αποτιμώνται στις διάφορες φάσεις της περιόδου αποκατάστασης που ακολουθεί μετά από έναν ισχυρό σεισμό με βάση την ευρύτερη σεισμική επικινδυνότητα, την τρωτότητα των τεχνικών έργων και πρανών του δικτύου, καθώς και τη σχέση μεταξύ βλαβών και μετασεισμικής λειτουργικότητας. Οι δείκτες αυτοί αξιοποιούνται για τον εντοπισμό των πιο καθοριστικών στοιχείων του δικτύου σε όρους σεισμικής διακινδύνευσης και αναταξιμότητας και εν τέλει για την καλύτερη αξιοποίηση της διαθέσιμης αναταξιμότητας του δικτύου μέσω της τροποποίησης της διαδικασίας αποκατάστασης. Η παραπάνω μεθοδολογία επεκτείνεται για την επιλογή του βέλτιστου, μεταξύ των πολλών εναλλακτικών, σχήματος προσεισμικής ενίσχυσης των στοιχείων του δικτύου.